Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-21T14:26:33Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3690977 bytes, checksum: 752560aa5c7d78968c32cb55f0778788 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T14:26:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3690977 bytes, checksum: 752560aa5c7d78968c32cb55f0778788 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Total hardness and Total alkalinity are important physico-chemical parameters for the evaluation of water quality and are determined by volumetric analytical methods. These methods have difficult to detect the endpoint of the titration due to the difficult of viewing the color transition inherent to each of them. To circumvent this problem, here is proposed a new automatic method for the detection of the titration end point for the determination of total hardness and total alkalinity in mineral water samples. The proposed flow-batch titrator consists of a peristaltic pump, five three-way solenoid valves, a magnetic stirrer, an electronic actuator, an Arduino MEGA 2560TM board, a mixing chamber and a webcam. The webcam records the digital movie (DM) during the addition of the titrant towards mixing chamber, also recording the color variations resulting from chemical reactions between titrant and sample within chamber. While the DM is recorded, it is decompiled into frames ordered sequentially at a constant rate of 30 frames per second (FPS). The first frame is used as a reference to define the region of interest (RI) of 48 × 50 pixels and the R channel values, which are used to calculate the Pearson's correlation coefficient (r) values. r is calculated between the R values of the initial frame and each subsequent frame. The titration curves are plotted in real time using the values of r (ordinate axis) and the total opening time of the valve titrant (abscissa axis). The end point is estimated by the second derivative method. A software written in ActionScript 3.0 language manages all analytical steps and data treatment in real time. The feasibility of the method was attested by its application for the analysis of natural water samples. Results were compared with classical titration and did not present statistically significant differences when the paired ttest at the 95% confidence level was applied. The proposed method is able to process about 71 samples per hour, and its precision was confirmed by overall relative standard deviation (RSD) values, always lower than the 2,4% for total hardness and 1,4% for total alkalinity. / A dureza total e a alcalinidade total são importantes parâmetros físico-químicos para avaliação da qualidade de águas e são determinados por métodos volumétricos de análise. Estes métodos apresentam difícil detecção do ponto final da titulação devido à dificuldade de visualização das transições de cores inerentes a cada um deles. Para contornar este problema, foi proposta neste trabalho uma nova metodologia automática para a detecção do ponto final nas determinações de dureza total e alcalinidade total em águas. O titulador em fluxo-batelada proposto é composto de uma bomba peristáltica, cinco válvulas solenoides de três vias, um agitador magnético, um acionador de válvulas, uma placa Arduíno MEGA 2560TM, uma câmara de mistura e uma webcam. O programa de gerenciamento e controle do titulador foi escrito em linguagem ActionScript 3.0. A webcam grava o filme digital durante a adição do titulante na câmara de mistura, registrando as variações de cor decorrentes das reações químicas entre titulante e amostra no interior de câmara. Enquanto o filme é gravado, este é decomposto em quadros ordenados sequencialmente a uma taxa constante de 30 quadros por segundo (FPS). O primeiro quadro é utilizado como referência para definir uma região de interesse (RI) com 48 x 50 pixels, na qual seus valores R, G e B são utilizados para calcular os valores de coeficiente de correlação de Pearson (r). O valor de r é calculado entre os valores de R do quadro inicial e de cada quadro subsequente. As curvas de titulação são obtidas em tempo real usando os valores de r (ordenadas) e o tempo total de abertura da válvula de titulante (abscissas). O ponto final é estimado pelo método de segunda derivada. O método foi aplicado na análise de águas minerais e os resultados foram comparados com a titulação clássica, não apresentando diferenças estatisticamente significativas com aplicação do teste t pareado a 95% de confiança. O método proposto foi capaz de processar até 71 amostras por hora e a sua precisão foi confirmada pelos valores de desvio padrão relativos (DPR) globais, sempre inferiores as 2,4% para dureza total e 1,4% para alcalinidade total.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2505729 bytes, checksum: e872a92484e063cf1f264ba7b16d9e2e (MD5) Previous issue date: 2010-03-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work proposes the use of digital images captured by a Webcam for determination of total acidity in red wines by means of an acid-base titration without using an external indicator. Digital images present the colour of the emergent radiation, which is complementary to the radiation absorbed by molecules of anthocyanines presents in wines. Each image, generated according to RGB system, yields a matrix of the values of the R, G and B components whose averages define a the colour value obtained as: 2R ⋅2G ⋅2B. This value was adopted as analytical response to build titrations curves based on digital images (DIB). For a more precise localization of the end point, titrations curves were generated on the basis of the second derivative values of the analytical response. Anthocyanines present different colours according to medium pH and, from the variation of the colour values of the images obtained during the titration of the red wines, the end point could be detected with precision. The official method recommends the use of potenciometric titration for determination of total acidity in red wines. This method requires a dilution of the sample before the titration that must be carried out until a fixed value of pH (8.2 8.4). In order to illustrate the feasibility of the proposed method titrations involving the determination of total acidity in ten red wines samples were carried out. Results were compared to the ones obtained by potenciometric titration used as reference method. No statistic difference has been observed between the results by applying the paired t-test at 95% confidence level. The proposed method yielded results with a better precision than the official method. These advantageous characteristics are attributed to the trivariate nature of the measures associated to digital images. / Neste trabalho, propõe-se o uso de imagens digitais, capturadas com uma Webcam, para determinação da acidez total de vinhos tintos por meio de titulação ácido-base sem a utilização de indicador externo. As imagens digitais apresentam a cor da radiação emergente que é complementar à da radiação absorvida por moléculas de antocianinas presentes nos vinhos. Cada imagem, gerada de acordo com o sistema vermelho-verde-azul (RGB), fornece uma matriz de valores dos componentes R, G e B cujas médias definem o valor de cor obtido como: 2R ⋅2G ⋅2B. Esse valor foi adotado como resposta analítica para a construção das curvas de titulação baseadas em imagens digitais (DIB). Para a localização mais precisa do ponto final, foram geradas as curvas de titulação com base nos valores da segunda derivada da resposta analítica. As antocianinas apresentam diferentes cores de acordo com o pH do meio e, a partir das variações do valor de cor das imagens obtidas durante a titulação dos vinhos tintos, o ponto final pôde ser detectado com precisão. O método oficial recomenda o uso da titulação potenciométrica para a determinação da acidez total de vinhos tintos. Este método requer diluição da amostra antes da titulação que deve ser efetuada até um valor fixo de pH (8,2-8,4). A fim de ilustrar a viabilidade do método proposto, foram realizadas titulações envolvendo a determinação da acidez total em dez amostras de vinhos tintos. Os resultados foram comparados com os obtidos pela titulação potenciométrica usada como método de referência. Constatou-se que não há diferença sistemática estatisticamente significativa entre os resultados, aplicando-se o teste t emparelhado ao nível de 95% de confiança. O método proposto produziu resultados com uma precisão melhor que a do método oficial. Essas características vantajosas da titulação DIB são atribuídas à natureza trivariada das medidas associadas às imagens digitais.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 12264651 bytes, checksum: c1dad0a27d50ddb05acdcc8e21042b61 (MD5) Previous issue date: 2012-09-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work the potential of the Digital Image-Based Flame Emission Spectrometry (DIB-FES) is demonstrated through two completely separate applications. The first one consists in the indirect determination of three drugs in injectable form: sodium dicofenac, sodium dipyrone and clacium gluconate and the second in the combination of DIB-FES with Multiple Linear Regression (MLR) for the simultaneous determination of sodium and calcium in powder milk. Up to the present moment the literature does not report the use of traditional FES in: indirect determination of organic substances, simultaneous determination of analytes using a unique detector and overcoming the problem of spectral interference. In DIB-FES digital images of the flame are captured by webcam in its oxidant region (2,5 cm over the burner of the flame photometer) and are associated with the radiation emitted by metals present in the air-butane flame. Based on Red-Green-Blue (RGB) colour system, univariate and multivariate calibration models were developed, which were validated and then applied to real samples. In each application the results were compared with the results obtained by their respective reference methods. There were no statistically significant differences between the results when the paired t-test at the 95% confidence level. The estimated precision was better than the respective reference methods and accuracy was assessed by high values of bias and recovery rates between 97 and 104% in the two applications. / Neste trabalho a potencialidade da Espectrometria de Emissão em Chama Baseada em Imagens digitais (DIB-FES) é demonstrada por meio de duas aplicações completamente distintas. A primeira consiste na determinação indireta de três fármacos em soluções injetáveis: diclofenaco sódico, dipirona sódica e gluconato de cálcio e a segunda na combinação da DIB-FES com Regressão Linear Múltipla (MLR) para a determinação simultânea de sódio e cálcio em amostras de leite em pó. Até o presente momento a literatura não reporta a utilização da FES tradicional na: determinação indireta de substâncias orgânicas, determinação simultânea de analitos utilizando um único detector e superação do problema de interferência espectral. Na DIB-FES as imagens digitais da chama são capturadas pela webcam na região oxidante da mesma (2,5 cm acima do queimador do fotômetro) e estão associadas às radiações emitidas pelos metais presentes na chama ar-butano. Com base no sistema de cores Vermelho-Verde-Azul (RGB) foram desenvolvidos modelos de calibração univariada e multivariada, os quais foram validados e então aplicados em amostras reais. Em cada aplicação os resultados obtidos foram comparados com os resultados obtidos por seus respectivos métodos de referência. Não houve diferenças estatisticamente significativas entre resultados ao aplicar o teste t emparelhado ao nível de 95% de confiança. A precisão estimada foi melhor do que a de seus respectivos métodos de referência e a exatidão foi verificada por altas taxas de tendência e fatores de recuperação entre 97 e 104% nas duas aplicações.