Made available in DSpace on 2014-06-12T23:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9367_1.pdf: 1399205 bytes, checksum: 7f15d06607e9a565fa0d943f45e86265 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Nos últimos anos, a espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica tem evoluído bastante e hoje vêm sendo desenvolvidos equipamentos de menor custo que ocupam menor espaço físico, utilizando filamento de tungstênio como atomizador eletrotérmico. Porém, os equipamentos até então desenvolvidos apresentam certa complexidade quanto à sua instrumentação. Com o intuito de superar alguns inconvenientes destes equipamentos e contribuir para o avanço das pesquisas na área de instrumentação analítica, foi desenvolvido neste trabalho um instrumento simples empregando a atomização eletrotérmica com filamento de tungstênio e um detector de arranjo de fotodiodos, que permite a determinação simultânea de metais por absorção atômica em análise multicomponente. Além disso, procurando agilizar as etapas que antecedem as medidas analíticas, foi desenvolvido um sistema automático de preparação de soluções e/ ou misturas padrão de calibração. O controle de todo o instrumento bem como do sistema de preparação de soluções é feito por um microcomputador através de um software desenvolvido em linguagem gráfica Labview 5.1. Os resultados obtidos com o equipamento desenvolvido foram comparados com os obtidos por um espectrômetro comercial Perkin Elmer para determinação de Cu por espectrometria de absorção atômica com chama. As medidas foram feitas em triplicatas e o desvio padrão relativo foi em média igual a 1,7%. Os resultados obtidos com os dois equipamentos apresentaram boa concordância comprovando a potencialidade do instrumento desenvolvido. O módulo de preparação de misturas e/ ou soluções foi testado na preparação de misturas padrão de calibração contendo Fe, Mn, Cr, Ni e Mo. Ele foi acoplado a um ICP-OES e os resultados apresentaram pequenos desvios padrão com o máximo de 1,7% para o Fe. Os resultados obtidos com este trabalho mostraram que o instrumento proposto é viável e que pode ser utilizado na determinação de metais em diferentes tipos de amostra e que o módulo de preparação de misturas pode ser acoplado a qualquer instrumento analítico que necessite da preparação de soluções ou misturas de calibração

Este trabalho teve como objetivo avaliar o filamento de tungstênio de 150 W (OSRAM) como atomizador eletrotérmico para determinação de alumínio em amostras de águas, incluindo um estudo sistemático sobre o seu comportamento eletrotérmico na presença de até 1000 mg l-1 de sódio, potássio, cálcio, magnésio e/ou da mistura destes elementos. Alguns parâmetros, como comprimento de onda, corrente da lâmpada de catodo oco, altura de observação e temperatura de atomização do alumínio foram avaliados visando à melhoria da qualidade dos resultados e do limite de detecção. Após uma primeira avaliação, fixaram-se o comprimento de onda em 309,3 nm e a corrente da lâmpada de catodo oco em 10 mA, elegendo-se altura de observação de 1,5 mm e temperatura de atomização de 2860 oC (13,0 V). No programa de aquecimento usado no desenvolvimento deste trabalho adotou-se rampa invertida de voltagem variando entre 0,65 a 0,30 V durante 50 s para secagem de 10 µl, 2,8 V durante 10 s para pirólise e 13,0 V durante 1 s para atomização. As soluções usadas no desenvolvimento deste trabalho formam preparadas, em sua maioria, em meio 0,1 % v/v HNO3. A avaliação dos potenciais interferentes Na, K, Ca, Mg e a mistura desses elementos foi realizada nas alturas de observação de 0,0 a 2,0 mm e nas composições do gás de proteção de 90% Ar/10% H2, 80% Ar/20% H2, 65% Ar/35% H2. Pode-se inferir que o aumento do hidrogênio na composição do gás de proteção não acarretou melhora significativa na ação dos interferentes na atomização do alumínio. Não foram observadas interferências significativas em até 1000 mg l-1 Na e K na atomização de 100 µg l-1 Al na altura de observação de 0,0 mm. Na mesma condição de altura de observação, a mistura dos interferentes não afetou significativamente a atomização do alumínio. Observaram-se interferências em torno de 40 % na atomização de 100 µg l-1 Al em 0,1 % v/v HNO3 na altura de observação de 0,0 mm na presença de até 100 mg l-1 de Ca e Mg. Nessa mesma condição, mas com a mistura 65 % Ar/35 % H2, a supressão do sinal de absorbância de alumínio foi da ordem 90%. Os resultados obtidos na determinação de alumínio em amostras de água foram obtidos nas condições anteriormente citadas, utilizando gás de proteção 90% Ar/ 10% H2. Nestas condições, o limite de detecção foi de 2,3 µg l-1 Al e a massa característica de 69 pg Al. Os resultados encontrados foram satisfatórios e concordantes com aqueles encontrados quando se utilizou o forno de grafite como método de comparação. Aproximadamente 500 queimas foram feitas com um único filamento de tungstênio. / The aim of this paper was to evaluate the 150 W (OSRAM) tungsten coil as electrothermal atomizer in order to determine aluminum in water samples as well as a systematic study of its electrothermal behavior in the presence of up to 1000 mg l-1 of sodium, potassium, calcium, magnesium and/or of mixture of these elements. Some parameters, such as wavelength, hollow cathode lamp current, observation height and atomization temperature were evaluated in order to improve the quality of results and the detection limit. After a first evaluation, measurements were always carried out at 309,3 nm as well as the hollow cathode lamp current at 10 mA, and it was adopted an observation height of 1,5 mm and atomization temperature at 2860 oC (13,0 V). In the heating program defined experimentally, the inverted voltage ramp was adopted for drying 10 μl of sample solution by varying the applied voltage from 0,65 to 0,30 V during 50 s, with further application of 2,8 V for 10 s in the pyrolysis step and 13,0 V for 1 s in the atomization step. Most solutions were prepared in 0,1% v/v HNO3. The evaluation of the potential interfering elements such as Na, K, Ca, Mg an the mixture of these elements, was carried out in observations heights from 0,0 to 2,0 mm at different gas compositions: 90% Ar/ 10% H2 , 80 % Ar/ 20% H2 and 65 % Ar/ 35% H2. It can be inferred that the hydrogen increase in the protection gas did not change the interference behavior of the studied concomitants on aluminum atomization. Significant interferences were not observed up to 1000 mg l-1 of Na and K in the atomization of 100 μg l-1 Al when the optical beam was intercepting the atomizer (0,0 mm observation height). In the same condition, the mixture of the interfering species did not significantly affect the aluminum atomization. In addition, 100 mg l-1 of Ca and Mg depressed the absorbance of 100 μg l-1 Al in 0,1 % v/v HNO3 by approximately 40 %. When the atomization was made in the presence of 65 % Ar/ 35 % H2, the suppression of the aluminum absorbance signal was about 90 %. The results obtained in the determination of aluminum in water samples were achieved in the conditions previously mentioned, using protection gas of 90 % / 10 % H. In these conditions, the detection limit was 2,3 μg l-1 Al and the characteristic mass was 69 pg Al. The results were reasonable and in agreement with those found by atomic absorption with graphite furnace as a comparative method. Approximately 500 firings were made with a single tungsten coil.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso do método das médias móveis na atomização de cádmio, crômio e chumbo utilizando filamento de tungstênio de 150 W (OSRAM) como atomizador eletrotérmico. Realizou-se um estudo sistemático da influência da altura de observação, da temperatura e taxa de aquecimento na atomização dos analitos e a viabilidade do uso do método das médias móveis no tratamento dos sinais transientes gerados na atomização. O estudo da influência da altura de observação foi realizado posicionado-se o filamento no centro (0 mm), 1 e 2 mm abaixo do feixe de radiação. A influência da temperatura e da taxa de aquecimento foi estudada utilizando temperaturas na etapa de atomização entre 1890 e 2780 °C. O método das médias móveis foi aplicado aos sinais transientes gerados na atomização, com o filamento posicionado no centro (0 mm), 1 e 2 mm e com temperatura de atomização entre 2060 e 2780 °C, utilizando fatores 0, 3, 5, 7 e 9. No estudo da temperatura e da taxa de aquecimento foram aplicadas ddps no software de controle na etapa de atomização entre 4 e 12 V. As soluções usadas no desenvolvimento deste trabalho foram preparadas em meio 0,1 % v/v HNO3. Utilizou-se como gás de proteção a mistura de 90% Ar+10 % H2. Para o cádmio, recomenda-se a utilização da altura de observação de 1 mm, para o chumbo recomenda-se 0 mm e para o crômio a altura recomendada é a de 2 mm. Os estudos comprovaram a dependência dos sinais de absorção atômica em altura de pico com a temperatura e a taxa de aquecimento. O cádmio foi o analito em que a taxa de aquecimento foi a menos crítica para a atomização, enquanto que o crômio foi o mais afetado pela variação da taxa de aquecimento. Não foi observada diferença significativa entre os sinais de cádmio com alturas de observação de 0 e 1 mm. Para o chumbo, a diferença entre os sinais com altura de observação de 0 e 1 mm foi constante em todas as taxas de aquecimento estudadas. A 2 mm a diferença entre os sinais aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. Para o crômio, não ocorreu uma diferença significativa entre os sinais nas alturas de 1 e 2 mm com atomização até 2180 °C. Nos três analitos a sensibilidade aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. O método das médias móveis permitiu a diminuição da variação dos sinais transientes do branco e do ruído. Para o cádmio, não ocorreu uma melhora no limite de detecção do método com a aplicação das médias móveis em nenhuma condição. Para o chumbo e crômio, ocorreu uma melhora no limite de detecção do método nas alturas de observação de 0 e 1 mm. O limite de detecção instrumental apresentou uma melhora significativa para os três elementos em todas as condições estudadas. / The aim of this paper was to evaluate the use of moving averages of cadmium, chromium and lead transient atomic absorption signals generated by 150 W (OSRAM) tungsten coil electrothermal atomizer. A systematic study dealing with the influence of observation height, temperature and heating rate on atomization was carried through in order to demonstrate the viability of moving averages in the treatment of the transient signals during the atomization step. The influence of observation height was carried out with the tungsten coil in the center (0 mm), at 1 and 2 mm below the radiation beam. The influence of atomization temperature and heating rate were evaluated between 1890 °C (3.3 K.ms-1) and 2780 °C (9,3 K.ms-1). The transient moving averages were obtained by using factors 0, 3, 5, 7 and 9, with the tungsten coil in the center (0 mm), 1 and 2 mm and with atomization between 2060 and 2780 °C. For obtaining different temperatures and heating rates, an appropriate power supply was used by applying 4 to 12 V (40 to 120 W) to the atomizer during atomization and a mixture 90% Ar+10% H2 was used as purge/atomization gas. Blanks and reference solutions were prepared in 0,1% v/v HNO3. Best results for cadmium were obtained at 1 mm. For lead it is recommended 0 mm and for chromium 2 mm. The studies had proven the dependence of peak height absorbance signals with temperature and heating rate. Cadmium was the analyte where the heating rate was to less critical for the atomization, whereas chromium was affected by the variation of the heating rate. Significant differences were not observed between cadmium signals with observation heights of 0 and 1 mm. For lead, the difference between the absorbance signals with observation heights of 0 and 1 mm were constant in all tested heating rates. At 2 mm the difference between signals increased by increasing the heating rates. For chromium, a significant difference was not noticed between peak height absorbance signals at 1 and 2 mm with up to 2180 °C. As expected, sensitivity increased for all three analytes by increasing the heating rate. The moving average is a powerful mathematical treatment for minimizing unpredictable fluctuations of the base line during the chosen time interval for measuring the transient absorbance signals. With the exception of Cd, where no improvements on the method detection limit were noticed, the application of the moving average for the lead and chromium showed 3 to 4 fold improvement in the LDmet at 0 and 1 mm observation heights, respectively. The LDinstr presented a significant improvement (3 to 6 fold) for the three analytes in all studied conditions.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3465.pdf: 3516269 bytes, checksum: 06f2865c60e65736265f41600874a974 (MD5) Previous issue date: 2011-02-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis has two lines of development based on measurements of atomic emission using a tungsten coil electrothermal atomizer. The first line dealt with the construction of a tungsten coil atomic emission spectrometer (WCAES) with a portable monochromator connected to an array of charge-coupled devices as the detection system. Afterwards, the measurement of atomic emission by clouds generated by electrothermal atomization/excitation in a tungsten coil was evaluated. Instrumental conditions for measurements of transient emission signals, such as the position of the coil related to the entrance slit of the monochromator, the transfer of emitted radiation by the decay of excited atoms, and the sensitivity of array detectors, were critically evaluated. After establishing the instrumental conditions, the measurements of transient emission signals for Co and Mn were studied and applied for the determination of these metals. In this step, the occurrence of interferences due to the non-isothermal character of the open atomizer was systematically evaluated. The limits of detection (LOD) were approximately 0.33 to 0.48 mg/L for different cobalt emission lines and relative standard deviations (RSD) typically varied from 4.3 to 6.5 %. Spectral interferences were observed in the presence of Ni. For Mn, the performance parameters were LOD 0.54 to 0.65 mg/L and RSD 5.9 to 6.5 %. Using a strategy based on the summation of signals, LOD was 0.17 mg/L and RSD 1.7 %. Spectral interferences were observed in the presence of Al, Ca and Na. The developed methods were applied for accurate determination of Co and Mn in medicines and industrial alloy samples. Accuracy was determined with two certified reference materials: San Joaquim soil (NIST 2709) and industrial sludge (NIST 2782). Results obtained by WCAES were in agreement with ICP OES at a 95 % confidence level. The WCAES is simple and low cost equipment for performing analysis based on emission measurements, but requires the development of tailored analytical procedures for controlling matrix interferences. / Este trabalho de tese teve duas linhas de desenvolvimento baseadas em medidas de emissão atômica com filamento de tungstênio. A primeira etapa envolveu a construção de um espectrômetro de emissão atômica com filamento de tungstênio com monocromador associado a um arranjo de dispositivos de carga acoplada como sistema de detecção. A medida de emissão por nuvens atômicas geradas por atomização/excitação eletrotérmica no filamento de tungstênio foi avaliada. Foram otimizadas as condições instrumentais para medidas dos sinais transientes de emissão, sendo que a posição do filamento com relação à fenda de entrada do monocromador, a transferência da radiação emitida pela nuvem atômica até o monocromador e a sensibilidade do arranjo de detectores são parâmetros críticos a serem avaliados. Tendo estabelecido as condições instrumentais para medidas dos sinais transientes de emissão, foram desenvolvidos procedimentos para a determinação de Co e Mn. Nessa etapa avaliou se sistematicamente a ocorrência de interferências decorrentes do caráter não isotérmico do atomizador. Para cobalto, os valores de limite de detecção (LOD) foram entre 0,33 0,48 mg/L e repetibilidade de 4,3 6,5 %. Na presença de Ni, interferências espectrais foram observadas na determinação de Co. Para manganês, os parâmetros de desempenho foram LOD de 0,54 0,65 mg/L e RSD entre 5,9 6,5 %. Com o uso da somatória de intensidades de sinais o valor de LOD foram 0,17 mg/L e RSD 1,7%. As interferências mais acentuadas para Mn ocorreram na presença de Al, Ca e Na. O procedimento desenvolvido foi aplicado para amostras de medicamentos e liga metálica. A exatidão foi determinada empregando dois materiais de referência certificados: solo San Joaquin (NIST 2709) e lodo industrial (NIST 2782). Os resultados empregando WCAES foram concordantes com os obtidos por ICP OES para um nível de confiança de 95 %. O WCAES é um equipamento de baixo custo e simples para executar a análise baseada em medidas da emissão, mas exige o desenvolvimento de procedimentos analíticos apropriados para que haja o controle de problemas inerentes às interferências matriciais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSSS.pdf: 746207 bytes, checksum: 400bbde10cd3eda1342840875126ef5b (MD5) Previous issue date: 2005-12-08 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, a systematic evaluation of permanent chemical modifiers on tungsten coil atomizer for in situ trapping of selenium hydride (H2Se), arsine (AsH3), stibine (SbH3) and mercury vapor was done. The trapping occurred on tungsten coil surface coated with rhodium, iridium or ruthenium. A continuous flow system for generating the volatile species was coupled to the atomizer by a capillary quartz tube (50 mm long and 2.0 mm inner diameter) positioned at 0.5 mm from the modified tungsten surface. In this thesis, a new device for automatic in situ trapping of hydrides in tungsten coil was developed. This device is controlled by a program written in Visual Basic that is also used for management of the continuous flow system for hydride generation. This coupling can be easily implemented in any spectrometer simplifying the in situ trapping of hydrides in this electrothermal atomizer. The same system was used for the determination of Se and As in water and biological materials, and for investigating the possibilities for the determination of Sb and Hg. The coating with Rh showed higher efficiency to trap the species than Ir and Ru, resulting in better sensitivities. Using tungsten coil coated with 200 µg Rh pre-heated at 400 °C, sample flowing at 3.0 mL min-1 and trapping time of 30 s, enrichment factors of approximately 150 times for As and Se were obtained with limits of detection of 35 ng L-1 Se and 110 ng L-1 As. With Ir and Ru the enrichment factors for As and Se were 100 and 115 times, respectively. Using the proposed system it was also possible the speciation of inorganic arsenic in water samples. The evaluation of trapping efficiency on tungsten coil was made by conventional atomic absorption measurements and with the aid of radiotracers. The results obtained in the two modes of evaluation showed conflicting values, indicating a possible difference between the atomization mechanism of analytes when injected in the atomizer as liquid solution and when trapped as hydride on the tungsten coil surface with a permanent chemical modifier. The results obtained with radiotracers showed 69 ± 2% trapping efficiency of H2Se on tungsten coated with Rh. The trapping efficiencies with Ir and Ru were approximately 55%. For SbH3 the trapping efficiency was 82 ± 1% on tungsten coil coated with Rh. The behavior of generation and collection of SbH3 on tungsten coil still needs better evaluation due to the problems of reproducibility influenced by possible losses during hydride transport. Trapping of mercury vapor on tungsten coil coated with Rh showed a pronounced saturation of the tungsten surface resulting in limited linearity of calibration curve and comparatively poor repeatability ( RSD > 9%). / No presente trabalho, realizou-se um estudo sistemático do uso de modificadores químicos permanentes sobre atomizador de filamento de tungstênio para o aprisionamento de hidreto de selênio (H2Se), arsina (AsH3), estibina (SbH3) e vapor elementar de mercúrio. O aprisionamento deu-se sobre o filamento de tungstênio revestido com ródio ou irídio ou rutênio. Um sistema de fluxo contínuo para geração das espécies voláteis foi acoplado ao atomizador por um tubo capilar de quartzo (50 mm de comprimento e 2,0 mm de diâmetro interno) conectado por tubos de PTFE e posicionado a 0,5 mm da superfície modificada do filamento. Nesta tese também foi desenvolvido um dispositivo automático para coletar diretamente sobre o filamento de tungstênio os hidretos formados. Esse dispositivo é controlado por um programa escrito em Visual Basic que também é utilizado no gerenciamento do sistema de fluxo contínuo para geração de hidretos. Esse dispositivo pode ser utilizado em qualquer equipamento, simplificando-se a implantação do método de geração de hidretos com aprisionamento no próprio atomizador. O mesmo sistema foi utilizado para determinar Se e As em diferentes matrizes. Condições para determinação de Sb e Hg foram estudadas. O revestimento constituído por Rh mostrou-se mais eficaz na retenção das espécies estudadas resultando em melhores sensibilidades. Utilizandose filamento de tungstênio revestido com 200 µg Rh pré-aquecido a 400°C, amostra fluindo a 3,0 mL min-1 e tempo de coleta de 30 s, obtiveram-se fatores de enriquecimento de aproximadamente 150 vezes para As e Se com limites de detecção de 35 ng L-1 Se e 110 ng L-1 As. Os fatores de enriquecimento com Ir e Ru como modificadores permanentes para Se e As, foram de aproximadamente 100 e 115 vezes, respectivamente. Utilizando-se o sistema proposto foi possível fazer a especiação de arsênio inorgânico em águas. A avaliação das eficiências de retenção das espécies sobre filamento de tungstênio foi feita por medidas de absorção atômica e com radioisótopos. O resultados obtidos nos dois modos de avaliação mostraram valores discordantes, indicando possíveis diferenças nos mecanismos de atomização dos analitos quando injetados em solução aquosa e quando retidos na superfície modificada do filamento na forma de hidretos. Os estudos com radioisótopos mostraram que as eficiências de retenção do H2Se sobre filamento revestido foram de 69 ± 2% com Rh, 54 ± 3% com Ir e 55 ± 3% com Ru. Para SbH3 a eficiência foi de 82 ± 1% utilizando-se Rh como modificador permanente. O comportamento da geração e retenção de bismutina sobre o filamento foi bastante crítico, e estudos complementares são recomendados para uma melhor avaliação devido aos problemas de reprodutibilidade causados por possíveis perdas durante o transporte. A retenção de vapor de mercúrio sobre filamento revestido com Rh foi marcada por fácil saturação da superfície do filamento, resultando numa estreita faixa linear da curva analítica de calibração e por problemas de repetibilidade do sinal.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso do método das médias móveis na atomização de cádmio, crômio e chumbo utilizando filamento de tungstênio de 150 W (OSRAM) como atomizador eletrotérmico. Realizou-se um estudo sistemático da influência da altura de observação, da temperatura e taxa de aquecimento na atomização dos analitos e a viabilidade do uso do método das médias móveis no tratamento dos sinais transientes gerados na atomização. O estudo da influência da altura de observação foi realizado posicionado-se o filamento no centro (0 mm), 1 e 2 mm abaixo do feixe de radiação. A influência da temperatura e da taxa de aquecimento foi estudada utilizando temperaturas na etapa de atomização entre 1890 e 2780 °C. O método das médias móveis foi aplicado aos sinais transientes gerados na atomização, com o filamento posicionado no centro (0 mm), 1 e 2 mm e com temperatura de atomização entre 2060 e 2780 °C, utilizando fatores 0, 3, 5, 7 e 9. No estudo da temperatura e da taxa de aquecimento foram aplicadas ddps no software de controle na etapa de atomização entre 4 e 12 V. As soluções usadas no desenvolvimento deste trabalho foram preparadas em meio 0,1 % v/v HNO3. Utilizou-se como gás de proteção a mistura de 90% Ar+10 % H2. Para o cádmio, recomenda-se a utilização da altura de observação de 1 mm, para o chumbo recomenda-se 0 mm e para o crômio a altura recomendada é a de 2 mm. Os estudos comprovaram a dependência dos sinais de absorção atômica em altura de pico com a temperatura e a taxa de aquecimento. O cádmio foi o analito em que a taxa de aquecimento foi a menos crítica para a atomização, enquanto que o crômio foi o mais afetado pela variação da taxa de aquecimento. Não foi observada diferença significativa entre os sinais de cádmio com alturas de observação de 0 e 1 mm. Para o chumbo, a diferença entre os sinais com altura de observação de 0 e 1 mm foi constante em todas as taxas de aquecimento estudadas. A 2 mm a diferença entre os sinais aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. Para o crômio, não ocorreu uma diferença significativa entre os sinais nas alturas de 1 e 2 mm com atomização até 2180 °C. Nos três analitos a sensibilidade aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. O método das médias móveis permitiu a diminuição da variação dos sinais transientes do branco e do ruído. Para o cádmio, não ocorreu uma melhora no limite de detecção do método com a aplicação das médias móveis em nenhuma condição. Para o chumbo e crômio, ocorreu uma melhora no limite de detecção do método nas alturas de observação de 0 e 1 mm. O limite de detecção instrumental apresentou uma melhora significativa para os três elementos em todas as condições estudadas. / The aim of this paper was to evaluate the use of moving averages of cadmium, chromium and lead transient atomic absorption signals generated by 150 W (OSRAM) tungsten coil electrothermal atomizer. A systematic study dealing with the influence of observation height, temperature and heating rate on atomization was carried through in order to demonstrate the viability of moving averages in the treatment of the transient signals during the atomization step. The influence of observation height was carried out with the tungsten coil in the center (0 mm), at 1 and 2 mm below the radiation beam. The influence of atomization temperature and heating rate were evaluated between 1890 °C (3.3 K.ms-1) and 2780 °C (9,3 K.ms-1). The transient moving averages were obtained by using factors 0, 3, 5, 7 and 9, with the tungsten coil in the center (0 mm), 1 and 2 mm and with atomization between 2060 and 2780 °C. For obtaining different temperatures and heating rates, an appropriate power supply was used by applying 4 to 12 V (40 to 120 W) to the atomizer during atomization and a mixture 90% Ar+10% H2 was used as purge/atomization gas. Blanks and reference solutions were prepared in 0,1% v/v HNO3. Best results for cadmium were obtained at 1 mm. For lead it is recommended 0 mm and for chromium 2 mm. The studies had proven the dependence of peak height absorbance signals with temperature and heating rate. Cadmium was the analyte where the heating rate was to less critical for the atomization, whereas chromium was affected by the variation of the heating rate. Significant differences were not observed between cadmium signals with observation heights of 0 and 1 mm. For lead, the difference between the absorbance signals with observation heights of 0 and 1 mm were constant in all tested heating rates. At 2 mm the difference between signals increased by increasing the heating rates. For chromium, a significant difference was not noticed between peak height absorbance signals at 1 and 2 mm with up to 2180 °C. As expected, sensitivity increased for all three analytes by increasing the heating rate. The moving average is a powerful mathematical treatment for minimizing unpredictable fluctuations of the base line during the chosen time interval for measuring the transient absorbance signals. With the exception of Cd, where no improvements on the method detection limit were noticed, the application of the moving average for the lead and chromium showed 3 to 4 fold improvement in the LDmet at 0 and 1 mm observation heights, respectively. The LDinstr presented a significant improvement (3 to 6 fold) for the three analytes in all studied conditions.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o filamento de tungstênio de 150 W (OSRAM) como atomizador eletrotérmico para determinação de alumínio em amostras de águas, incluindo um estudo sistemático sobre o seu comportamento eletrotérmico na presença de até 1000 mg l-1 de sódio, potássio, cálcio, magnésio e/ou da mistura destes elementos. Alguns parâmetros, como comprimento de onda, corrente da lâmpada de catodo oco, altura de observação e temperatura de atomização do alumínio foram avaliados visando à melhoria da qualidade dos resultados e do limite de detecção. Após uma primeira avaliação, fixaram-se o comprimento de onda em 309,3 nm e a corrente da lâmpada de catodo oco em 10 mA, elegendo-se altura de observação de 1,5 mm e temperatura de atomização de 2860 oC (13,0 V). No programa de aquecimento usado no desenvolvimento deste trabalho adotou-se rampa invertida de voltagem variando entre 0,65 a 0,30 V durante 50 s para secagem de 10 µl, 2,8 V durante 10 s para pirólise e 13,0 V durante 1 s para atomização. As soluções usadas no desenvolvimento deste trabalho formam preparadas, em sua maioria, em meio 0,1 % v/v HNO3. A avaliação dos potenciais interferentes Na, K, Ca, Mg e a mistura desses elementos foi realizada nas alturas de observação de 0,0 a 2,0 mm e nas composições do gás de proteção de 90% Ar/10% H2, 80% Ar/20% H2, 65% Ar/35% H2. Pode-se inferir que o aumento do hidrogênio na composição do gás de proteção não acarretou melhora significativa na ação dos interferentes na atomização do alumínio. Não foram observadas interferências significativas em até 1000 mg l-1 Na e K na atomização de 100 µg l-1 Al na altura de observação de 0,0 mm. Na mesma condição de altura de observação, a mistura dos interferentes não afetou significativamente a atomização do alumínio. Observaram-se interferências em torno de 40 % na atomização de 100 µg l-1 Al em 0,1 % v/v HNO3 na altura de observação de 0,0 mm na presença de até 100 mg l-1 de Ca e Mg. Nessa mesma condição, mas com a mistura 65 % Ar/35 % H2, a supressão do sinal de absorbância de alumínio foi da ordem 90%. Os resultados obtidos na determinação de alumínio em amostras de água foram obtidos nas condições anteriormente citadas, utilizando gás de proteção 90% Ar/ 10% H2. Nestas condições, o limite de detecção foi de 2,3 µg l-1 Al e a massa característica de 69 pg Al. Os resultados encontrados foram satisfatórios e concordantes com aqueles encontrados quando se utilizou o forno de grafite como método de comparação. Aproximadamente 500 queimas foram feitas com um único filamento de tungstênio. / The aim of this paper was to evaluate the 150 W (OSRAM) tungsten coil as electrothermal atomizer in order to determine aluminum in water samples as well as a systematic study of its electrothermal behavior in the presence of up to 1000 mg l-1 of sodium, potassium, calcium, magnesium and/or of mixture of these elements. Some parameters, such as wavelength, hollow cathode lamp current, observation height and atomization temperature were evaluated in order to improve the quality of results and the detection limit. After a first evaluation, measurements were always carried out at 309,3 nm as well as the hollow cathode lamp current at 10 mA, and it was adopted an observation height of 1,5 mm and atomization temperature at 2860 oC (13,0 V). In the heating program defined experimentally, the inverted voltage ramp was adopted for drying 10 μl of sample solution by varying the applied voltage from 0,65 to 0,30 V during 50 s, with further application of 2,8 V for 10 s in the pyrolysis step and 13,0 V for 1 s in the atomization step. Most solutions were prepared in 0,1% v/v HNO3. The evaluation of the potential interfering elements such as Na, K, Ca, Mg an the mixture of these elements, was carried out in observations heights from 0,0 to 2,0 mm at different gas compositions: 90% Ar/ 10% H2 , 80 % Ar/ 20% H2 and 65 % Ar/ 35% H2. It can be inferred that the hydrogen increase in the protection gas did not change the interference behavior of the studied concomitants on aluminum atomization. Significant interferences were not observed up to 1000 mg l-1 of Na and K in the atomization of 100 μg l-1 Al when the optical beam was intercepting the atomizer (0,0 mm observation height). In the same condition, the mixture of the interfering species did not significantly affect the aluminum atomization. In addition, 100 mg l-1 of Ca and Mg depressed the absorbance of 100 μg l-1 Al in 0,1 % v/v HNO3 by approximately 40 %. When the atomization was made in the presence of 65 % Ar/ 35 % H2, the suppression of the aluminum absorbance signal was about 90 %. The results obtained in the determination of aluminum in water samples were achieved in the conditions previously mentioned, using protection gas of 90 % / 10 % H. In these conditions, the detection limit was 2,3 μg l-1 Al and the characteristic mass was 69 pg Al. The results were reasonable and in agreement with those found by atomic absorption with graphite furnace as a comparative method. Approximately 500 firings were made with a single tungsten coil.

Orientadores: Celio Pasquini, Joaquim de Araújo Nóbrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jora_ManassesZuliani_M.pdf: 4929889 bytes, checksum: f8da5d6a35fbac5ae2d05d997971561a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica (ET AAS) é adequada para a determinação de metais e semimetais, apresentando alta sensibilidade. Dentre os atomizadores eletrotérmicos, os fornos de grafite destacam-se por sua boa seletividade, exigência de pequenos volumes de amostra e baixos limites de detecção (i.e. 'mu'g L-1). Porém, esses atomizadores requerem fontes de alta potência (i.e. superiores a 2 kW), sistema de resfriamento e, ainda, apresentam alto custo. Como alternativa, o uso de superfícies metálicas têm sido objeto de pesquisa desde 1970. Dentre todos os metais empregados na fabricação de superfícies metálicas e utilizados para os estudos em ET AAS, o tungstênio é o que vem apresentando maior aplicação. Porém, a espectrometria de absorção atômica baseada em atomizadores de filamento de tungstênio (WC AAS) apresenta vários desafios relacionados ao entendimento da geração da nuvem atômica e dos efeitos de interferência observados. Dessa maneira, neste trabalho construiu-se um espectrômetro de absorção atômica com duplo filamento de tungstênio (DWC AAS), com duas configurações, uma empregando como sistema de detecção um sistema echelle/detector de carga acoplada intensificado (ICCD) e outra um sistema filtro óptico-acústico sintonizável (AOTF)/fotomultiplicadora. Essas duas configurações do equipamento foram empregadas em estudos de formação e evolução da nuvem atômica de elementos com características voláteis e refratárias (i.e. Pb e Cr). Além disso, estudou-se o efeito de Na, K, Ca e Mg, em três diferentes concentrações (i.e. 1, 10 e 100 mg L-1) sobre os perfis das nuvens atômicas de Pb e Cr. Esse estudo foi conduzido de tal forma que interferências em fase condensada e gasosa puderam ser avaliadas. Além disso, o equipamento foi empregado em medidas de temperatura na superfície do filamento e na fase gasosa / Abstract: Electrothermal atomic absorption spectrometry (ET AAS) is suitable for determination of metals and semimetals with high sensitivity. Among the existing electrothermal atomizers, graphite furnace stands out due to its selectivity, requirement of low volume of sample and low limits of detection (i.e. 'mu'g L-1). Notwithstanding, these atomizers present high cost and requires high power power supply (i.e. above 2 kW) and a cooling system. Alternatively, metallic surfaces have been studied since 1970. Among all metals employed as atomizers in ET AAS studies, tungsten has presented the best results and has found many analytical applications. However, tungsten coil atomic absorption spectrometry (WC AAS) presents several challenges related to understanding the atomic cloud generation and interferences effects. Thus, in this work, a double tungsten coil atomic absorption spectrometer (DWC AAS), with two different configurations was constructed. In one configuration, a detection system based on echelle/intensified charge-coupled device (ICCD) is employed and, in the other, an acousto-optic tunable filter (AOTF)/photomultiplier detection system is used. Both configurations were employed in the atomic cloud generation and evolution studies of Pb and Cr. Furthermore, interferences on the atomic cloud profile of Pb and Cr caused by Na, K, Ca and Mg, at three different concentrations (i.e. 1, 10 and 100 mg L-1), were studied. This study helped to evaluate the effect of condensed and gas phase interferences. Additionally, the equipment was employed to perform measures of surface and gas phase temperatures / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

A determinação direta de arsênio total em águas por espectrometria de absorção atômica com filamentos de tungstênio (150 W) modificados quimicamente com irídio ou ródio, representa uma alternativa para a atomização eletrotérmica de arsênio, que foi avaliada na presente dissertação. A utilização do revestimento com Ir como modificador químico proporcionou um aumento da massa característica de arsênio de 3,5 vezes. As medidas foram feitas com altura de observação selecionada para proporcionar a melhor razão sinal/ruído sem diminuir a sensibilidade do sinal analítico. Avaliaram-se dois programas de aquecimento: com temperatura de secagem constante (com diminuição gradativa da tensão aplicada) e com temperatura de secagem variável (com tensão aplicada de maneira constante). Não houve diferença na sensibilidade entre os dois programas estudados, indicando que a modificação química leva à formação de um precursor atômico com estabilidade térmica elevada. De fato, utilizando-se a modificação química permanente com 1000 müg Ir, e adotando-se programa de aquecimento com temperatura de secagem variável, a temperatura máxima de pirólise foi de aproximadamente 1700 °C ( temperatura de atomização de 2700 °C). Avaliou-se o comportamento eletrotérmico do As na presença dos concomitantes Na, K, Ca e Mg em 0,1% v/v HNO3. Interferências mais severas foram observadas na presença de cálcio acima de 10 \'mü\'g l-1, e acima de 100 \'mü\'g l-1 para os demais concomitantes. As interferências podem estar relacionadas com o elevado gradiente de temperatura entre a superfície do filamento e a fase gasosa do volume de observação, ou mesmo devido à formação de compostos refratários, particularmente para Ca e Mg, na fase condensada, ou seja, na superfície do atomizador. O emprego do método das médias móveis no tratamento dos sinais transientes gerados na atomização do arsênio também foi avaliada. Com o filamento posicionado na altura de observação 2 mm, foram utilizados os fatores 0, 3, 5, 7 e 9, observando-se melhora considerável nos limites de detecção instrumental e do método,utilizando-se média móvel com fator 7. Nestas condições, e depositando-se 20 \'mü\'l de amostra sobre o filamento, o limite de detecção foi de 3,2 \'mü\'g l-1 As e a massa característica de 37,0 pg As. A exatidão foi avaliada analisando-se diferentes amostras de águas provenientes da região do Quadrilátero Ferrífero do Estado de Minas Gerais, por espectrometria de fluorescência atômica com geração de hidretos e por espectrometria de absorção atômica com o filamento de tungstênio modificado com Ir. A comparação dos resultados mostrou que o método proposto pode ser utilizado para o controle de qualidade de águas desta região. Aproximadamente 150 queimas podem ser feitas com um único filamento de tungstênio / The direct determination of arsenic in waters by atomic absorption spectrometry with 150 W tungsten coils, treated with Ir or Rh, was evaluated as a possible alternative for the eletrothermal atomization of As. The use of iridium as a permanent chemical modifier did improve the characteristic mass of arsenic by 3.5 fold. Measurements were made by choosing an appropriate observation height in order to get the best signal to noise ratio. Two heating programs were tested, either by keeping the applied voltage constant or by using an inverted voltage ramp during the drying step. There were no significant differences in the sensitivities between both heating programs, indicating that the permanent modification lead to the formation of an atomic precursor of high thermal stability. Indeed, with the permanent chemical modification with 1000 \'mü\'g Ir, the maximum pyrolysis temperature was approximately 1700 °C (atomization temperature 2700 °C), allowing a heating program with temperature variation during the drying step. Method selectivity was carried out by evaluating the eletrothermal behavior of As in the presence of up to 1000 \'mü\'g l-1 Na, K, Ca and/or Mg in 0,1% v/v HNO3. The most serious interferences were observed with Ca in concentrations higher than 10 \'mü\'g l-1 and when the concentrations were higher than 100 \'mü\'g l-1 for Na, K or Mg, which can be attributed either to the gradient of temperature between the surface of the atomizer and the observation volume or to the formation of refractory compounds in the condensed phase, particularly with Ca and Mg. The absorbance transient signals treatment by the method of moving averages up to factor 9 was also evaluated, with a remarkable improvement in the instrumental and method detection limits. With the center of the observation volume 2 mm above the tungsten coil surface, and a moving average of factor 7, the limit of detection was 3,2 \'müg\' l-1 As and the characteristic mass 37,0 pg As. Accuracy was evaluate by analysing water samples collected in a contaminated area from the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais State, by hydride generation atomic fluorescence spectrometry and by tungsten coil eletrothermal atomic absorption spectrometry. Results showed that the proposed method fits for the purpose of CONAMA 357 regulation for drinking water quality in the aforementioned contaminated area. Approximately 150 firings can be done with a single tungsten coil atomizer by using 20 \'mü\'l sample volume

A determinação direta de arsênio total em águas por espectrometria de absorção atômica com filamentos de tungstênio (150 W) modificados quimicamente com irídio ou ródio, representa uma alternativa para a atomização eletrotérmica de arsênio, que foi avaliada na presente dissertação. A utilização do revestimento com Ir como modificador químico proporcionou um aumento da massa característica de arsênio de 3,5 vezes. As medidas foram feitas com altura de observação selecionada para proporcionar a melhor razão sinal/ruído sem diminuir a sensibilidade do sinal analítico. Avaliaram-se dois programas de aquecimento: com temperatura de secagem constante (com diminuição gradativa da tensão aplicada) e com temperatura de secagem variável (com tensão aplicada de maneira constante). Não houve diferença na sensibilidade entre os dois programas estudados, indicando que a modificação química leva à formação de um precursor atômico com estabilidade térmica elevada. De fato, utilizando-se a modificação química permanente com 1000 müg Ir, e adotando-se programa de aquecimento com temperatura de secagem variável, a temperatura máxima de pirólise foi de aproximadamente 1700 °C ( temperatura de atomização de 2700 °C). Avaliou-se o comportamento eletrotérmico do As na presença dos concomitantes Na, K, Ca e Mg em 0,1% v/v HNO3. Interferências mais severas foram observadas na presença de cálcio acima de 10 \'mü\'g l-1, e acima de 100 \'mü\'g l-1 para os demais concomitantes. As interferências podem estar relacionadas com o elevado gradiente de temperatura entre a superfície do filamento e a fase gasosa do volume de observação, ou mesmo devido à formação de compostos refratários, particularmente para Ca e Mg, na fase condensada, ou seja, na superfície do atomizador. O emprego do método das médias móveis no tratamento dos sinais transientes gerados na atomização do arsênio também foi avaliada. Com o filamento posicionado na altura de observação 2 mm, foram utilizados os fatores 0, 3, 5, 7 e 9, observando-se melhora considerável nos limites de detecção instrumental e do método,utilizando-se média móvel com fator 7. Nestas condições, e depositando-se 20 \'mü\'l de amostra sobre o filamento, o limite de detecção foi de 3,2 \'mü\'g l-1 As e a massa característica de 37,0 pg As. A exatidão foi avaliada analisando-se diferentes amostras de águas provenientes da região do Quadrilátero Ferrífero do Estado de Minas Gerais, por espectrometria de fluorescência atômica com geração de hidretos e por espectrometria de absorção atômica com o filamento de tungstênio modificado com Ir. A comparação dos resultados mostrou que o método proposto pode ser utilizado para o controle de qualidade de águas desta região. Aproximadamente 150 queimas podem ser feitas com um único filamento de tungstênio / The direct determination of arsenic in waters by atomic absorption spectrometry with 150 W tungsten coils, treated with Ir or Rh, was evaluated as a possible alternative for the eletrothermal atomization of As. The use of iridium as a permanent chemical modifier did improve the characteristic mass of arsenic by 3.5 fold. Measurements were made by choosing an appropriate observation height in order to get the best signal to noise ratio. Two heating programs were tested, either by keeping the applied voltage constant or by using an inverted voltage ramp during the drying step. There were no significant differences in the sensitivities between both heating programs, indicating that the permanent modification lead to the formation of an atomic precursor of high thermal stability. Indeed, with the permanent chemical modification with 1000 \'mü\'g Ir, the maximum pyrolysis temperature was approximately 1700 °C (atomization temperature 2700 °C), allowing a heating program with temperature variation during the drying step. Method selectivity was carried out by evaluating the eletrothermal behavior of As in the presence of up to 1000 \'mü\'g l-1 Na, K, Ca and/or Mg in 0,1% v/v HNO3. The most serious interferences were observed with Ca in concentrations higher than 10 \'mü\'g l-1 and when the concentrations were higher than 100 \'mü\'g l-1 for Na, K or Mg, which can be attributed either to the gradient of temperature between the surface of the atomizer and the observation volume or to the formation of refractory compounds in the condensed phase, particularly with Ca and Mg. The absorbance transient signals treatment by the method of moving averages up to factor 9 was also evaluated, with a remarkable improvement in the instrumental and method detection limits. With the center of the observation volume 2 mm above the tungsten coil surface, and a moving average of factor 7, the limit of detection was 3,2 \'müg\' l-1 As and the characteristic mass 37,0 pg As. Accuracy was evaluate by analysing water samples collected in a contaminated area from the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais State, by hydride generation atomic fluorescence spectrometry and by tungsten coil eletrothermal atomic absorption spectrometry. Results showed that the proposed method fits for the purpose of CONAMA 357 regulation for drinking water quality in the aforementioned contaminated area. Approximately 150 firings can be done with a single tungsten coil atomizer by using 20 \'mü\'l sample volume