Um sistema de análises em fluxo com multicomutação foi desenvolvido para a mecanização do bioensaio de toxicidade aguda com a bactéria Vibrio fischeri, o qual é baseado na diminuição da luminescência bacteriana causada por espécies tóxicas.Microbombas solenoide foram utilizadas para melhorar as condições de mistura, permitindo também que diluições fossem realizadas em linha com a alteração do volume de amostra e a sobreposição parcial entre a zona da amostra e a suspensão bacteriana. Uma cela de fluxo em espiral, posicionada na janela de emissão de um espectrofluorímetro, foi empregada para as medidas de luminescência e um banho de água construído em laboratório, baseado no efeito Peltier, foi utilizado para manter a temperatura do bioensaio em (13,0±0,1) °C. Um pequeno volume da suspensão bacteriana (120 ?L) foi selecionado visando minimizar o consumo e, consequentemente, os custos do ensaio. O tempo de contato entre a suspensão bacteriana e a amostra foi reduzido para 5 min para aumentar a frequência de amostragem e evitar a atenuação da luminescência devido ao tempo de vida curto das bactérias. Os valores de CE50 para os controles positivos foram estimados em 2,5 ± 0,7, 2,0 ± 0,5 e 10 ± 4 mg L-1 para o Zn(II), Cu(II), e Cr(VI), respectivamente, sendo concordantes com os valores da literatura. Os valores de CE50 para alguns poluentes emergentes (parabenos, cafeína, acetaminofeno, diclofenaco e ácido salicílico) concordaram com os obtidos utilizando o kit comercial BioTox(TM), realizado em micro placa, a nível de confiança de 95 %. Os coeficientes de variação foram estimados em 2,4 e 2 % (n = 10), na ausência e na presença de 0,6 mg L-1 de Zn(II), respectivamente. O sistema de análises em fluxo proposto é, então, uma alternativa simples, rápida, robusta e precisa para a determinação da toxicidade aguda utilizando pequenos volumes de amostra e suspensão bacteriana. Além disso, o sistema apresenta vantagens em comparação com os bioensaios em batelada e em fluxo, tais como ajuste de salinidade e diluições das amostras em linha e a determinação da cinética de toxicidade das espécies químicas / A multicommuted flow system was developed for automation of the acute toxicity bioassay using Vibrio fischeri bacteria, which exploits the decrease of the bacterial luminescence caused by toxic species. Solenoid micro-pumps were employed to improve mixing conditions and to perform on-line dilutions of the tested compounds by changing the sample volume and exploiting the partial overlap between sample zone and the bacterial suspension. A spiral flow cell, placed at the emission window of a spectrofluorimeter, was employed for signal measurement and a lab-made water bath based on the Peltier effect was used for maintain the temperature of the bioassay at (13.0±0.1) oC. A low volume of the bacterial suspension (120 ?L) was selected in order to minimize its consumption and, consequently, the costs of the assay. The contact time between bacterial suspension and sample was reduced to 5 min to increase the sampling rate and to avoid luminescence fading due to the bacteria short lifetime. EC50 values for positive controls were estimated as 2.5 ± 0.7, 2.0 ± 0.5 and 10 ± 4 for Zn(II), Cu(II), and Cr(VI), respectively, being in agreement with literature values. The EC50 values for some emerging pollutants (parabens, caffeine, acetaminophen, diclofenac and salicylic acid) agreed with those obtained from commercial BioTox(TM) kit performed in micro plate at the 95% confidence level. The coefficients of variation were estimated as 2.4 and 2 % (n=10), in the absence and presence of 0.6 mg L-1 Zn(II), respectively. The proposed flow system is then a simple, fast, robust and accurate alternative for acute toxicity determination, using low sample and bacterial suspension volumes. Furthermore, the system presents advantages in comparison to batch and previous flow-based bioassays, such as the achievement of in-line salinity adjustment and sample dilutions, and the determination of toxicity kinetic for every assayed chemical species

Um sistema de análises em fluxo com multicomutação foi desenvolvido para a mecanização do bioensaio de toxicidade aguda com a bactéria Vibrio fischeri, o qual é baseado na diminuição da luminescência bacteriana causada por espécies tóxicas.Microbombas solenoide foram utilizadas para melhorar as condições de mistura, permitindo também que diluições fossem realizadas em linha com a alteração do volume de amostra e a sobreposição parcial entre a zona da amostra e a suspensão bacteriana. Uma cela de fluxo em espiral, posicionada na janela de emissão de um espectrofluorímetro, foi empregada para as medidas de luminescência e um banho de água construído em laboratório, baseado no efeito Peltier, foi utilizado para manter a temperatura do bioensaio em (13,0±0,1) °C. Um pequeno volume da suspensão bacteriana (120 ?L) foi selecionado visando minimizar o consumo e, consequentemente, os custos do ensaio. O tempo de contato entre a suspensão bacteriana e a amostra foi reduzido para 5 min para aumentar a frequência de amostragem e evitar a atenuação da luminescência devido ao tempo de vida curto das bactérias. Os valores de CE50 para os controles positivos foram estimados em 2,5 ± 0,7, 2,0 ± 0,5 e 10 ± 4 mg L-1 para o Zn(II), Cu(II), e Cr(VI), respectivamente, sendo concordantes com os valores da literatura. Os valores de CE50 para alguns poluentes emergentes (parabenos, cafeína, acetaminofeno, diclofenaco e ácido salicílico) concordaram com os obtidos utilizando o kit comercial BioTox(TM), realizado em micro placa, a nível de confiança de 95 %. Os coeficientes de variação foram estimados em 2,4 e 2 % (n = 10), na ausência e na presença de 0,6 mg L-1 de Zn(II), respectivamente. O sistema de análises em fluxo proposto é, então, uma alternativa simples, rápida, robusta e precisa para a determinação da toxicidade aguda utilizando pequenos volumes de amostra e suspensão bacteriana. Além disso, o sistema apresenta vantagens em comparação com os bioensaios em batelada e em fluxo, tais como ajuste de salinidade e diluições das amostras em linha e a determinação da cinética de toxicidade das espécies químicas / A multicommuted flow system was developed for automation of the acute toxicity bioassay using Vibrio fischeri bacteria, which exploits the decrease of the bacterial luminescence caused by toxic species. Solenoid micro-pumps were employed to improve mixing conditions and to perform on-line dilutions of the tested compounds by changing the sample volume and exploiting the partial overlap between sample zone and the bacterial suspension. A spiral flow cell, placed at the emission window of a spectrofluorimeter, was employed for signal measurement and a lab-made water bath based on the Peltier effect was used for maintain the temperature of the bioassay at (13.0±0.1) oC. A low volume of the bacterial suspension (120 ?L) was selected in order to minimize its consumption and, consequently, the costs of the assay. The contact time between bacterial suspension and sample was reduced to 5 min to increase the sampling rate and to avoid luminescence fading due to the bacteria short lifetime. EC50 values for positive controls were estimated as 2.5 ± 0.7, 2.0 ± 0.5 and 10 ± 4 for Zn(II), Cu(II), and Cr(VI), respectively, being in agreement with literature values. The EC50 values for some emerging pollutants (parabens, caffeine, acetaminophen, diclofenac and salicylic acid) agreed with those obtained from commercial BioTox(TM) kit performed in micro plate at the 95% confidence level. The coefficients of variation were estimated as 2.4 and 2 % (n=10), in the absence and presence of 0.6 mg L-1 Zn(II), respectively. The proposed flow system is then a simple, fast, robust and accurate alternative for acute toxicity determination, using low sample and bacterial suspension volumes. Furthermore, the system presents advantages in comparison to batch and previous flow-based bioassays, such as the achievement of in-line salinity adjustment and sample dilutions, and the determination of toxicity kinetic for every assayed chemical species

Os sistemas de análises em fluxo com multi-impulsão (MPFS) têm como característica principal o emprego de bombas solenóide como unidade propulsora de fluidos, as quais proporcionam fluxo pulsado. Este regime de fluxo foi avaliado em função das condições de mistura entre as soluções envolvidas, transferência de calor e difusão gasosa. A associação dos métodos quimiométricos de análises e dos sistemas MPFS foi demonstrada em relação à determinação espectrofotométrica de glicose, frutose e glicerol em vinhos fermentiscíveis e caldos de cana-de-açúcar. O método se fundamentou na reação dos carboidratos com metaperiodato de sódio e posterior oxidação de iodeto pelo metaperiodato remanescente com monitoramento de [I3 -] produzido. O tratamento dos dados envolveu calibração multivariada, empregando o algoritmo PLS e os resultados são concordantes com aqueles obtidos por cromatografia líquida de troca aniônica com detecção por amperometria pulsada. O sistema proposto é simples e robusto, capaz de analisar 120 amostras por hora. O fluxo pulsado proporcionou melhoria no desenvolvimento reacional no que diz respeito à transferência de calor e difusão gasosa. Esse aspecto se deve principalmente ao aumento do transporte de massas no sentido radial. Estes fatos foram constatados na determinação espectrofotométrica de açúcares redutores totais (ART) e etanol. O sistema MPFS proposto para a determinação de ART envolveu hidrólise ácida da sacarose e degradação alcalina dos carboidratos. A natureza do fluxo pulsado possibilitou o uso de menores temperaturas de um banho termostatizado durante as etapas de hidrólise e degradação, bem como a diminuição da alcalinidade. Para a mecanização da determinação espectrofotométrica de etanol envolvendo a redução de Cr(VI) a Cr(III) sob condições ácidas, foi desenvolvido um sistema MPFS, o qual se demonstrou eficiente e adequado para procedimentos que envolvem difusão gasosa. Após otimização dos principais parâmetros envolvidos, os mesmos foram comparados empregando o sistema de multi-comutação, cujo fluxo é laminar. Melhores resultados analíticos foram obtidos no sistema proposto, que resultou em boa sensibilidade. Em relação aos sistemas de análises em fluxo que exploram interface reacional única (SIFA), foram demonstradas suas potencialidades através da implementação de procedimentos que envolvem determinações simultâneas, sem a necessidade de reconfigurações no módulo de análises. Ainda, a simplificação da etapa de otimização foi espectrofotometricamente avaliada através da determinação de alumínio, ferro total e P-PO4. O sistema proposto é de configuração simples e capaz de analisar 130, 140 e 90 amostras de alumínio, ferro total e fósforo por hora, respectivamente / Multi-pumping flow systems (MPFS) present as an unique feature the use of solenoid pumps as fluid propelling devices, which deliver pulsed flows. This flow regime was evaluated in order to improve mixing conditions between the involved solutions, heating transfer and gas diffusion.The association of the chemometric methods of analysis and MPFS systems was demonstrated in the spectrophotometric determination of glucose, fructose and glycerol in musts and sugar cane juices. The method involved metaperiodate oxidation of carbohydrates and further oxidation of remainder metaperiodate iodide yield in the [I3 -] complex that was spectrophotometrically monitored. Data treatment involved multivariate calibration relying on the PLS algorithm and results were in agreement with liquid anion chromatography with pulsed amperometric detection. The proposed system is simple and rugged, allowing 120 samples to be run per hour. The pulsed flow led to a enhanced in heating transfer and gas diffusion, in view of the enhanced radial mass transport. These aspects were verified in the spectrophotometric determination of total reducing sugars (TRS) and ethanol. The proposed MPFS system for TRS determination involved in-line hydrolysis of sucrose and alkaline degradation of the carbohydrates. The intrinsic characteristic of pulsed flow allowed the use of lower temperatures in bath thermostatization during hydrolysis and degradation steps, as well as a lower alkalinity. The MPFS for spectrophotometric determination of ethanol involving diffusion towards an acceptor stream, reduction of Cr(VI) to Cr(III) under acidic condition, and Cr*(III) monitoring proved to be eficient and amenale to analytical procedures involving gas diffusion. After optimization of the main parameters, the system was compared with a multicommuted flow system (MCFA) that exploits a laminar flow. Better analytical results were obtained with the proposed system which demonstrated fair sensitivity. Regarding flow systems exploiting a single reaction interface (SIFA), their potentialities were demonstrated by implementing analytical procedures for simultaneous determination without requiring reconfigurations in the flow manifold. In this proposed system the simplification of the optimization step was atained, and the approach was evaluated in relation to spectrophotometrically determination of aluminum, total iron and phosphate. The system exhibits simple configuration and allows 130, 140 and 90 samples of aluminum, total iron and phosphate to be run per hour, respectivelly

Os sistemas de análises em fluxo com multi-impulsão (MPFS) têm como característica principal o emprego de bombas solenóide como unidade propulsora de fluidos, as quais proporcionam fluxo pulsado. Este regime de fluxo foi avaliado em função das condições de mistura entre as soluções envolvidas, transferência de calor e difusão gasosa. A associação dos métodos quimiométricos de análises e dos sistemas MPFS foi demonstrada em relação à determinação espectrofotométrica de glicose, frutose e glicerol em vinhos fermentiscíveis e caldos de cana-de-açúcar. O método se fundamentou na reação dos carboidratos com metaperiodato de sódio e posterior oxidação de iodeto pelo metaperiodato remanescente com monitoramento de [I3 -] produzido. O tratamento dos dados envolveu calibração multivariada, empregando o algoritmo PLS e os resultados são concordantes com aqueles obtidos por cromatografia líquida de troca aniônica com detecção por amperometria pulsada. O sistema proposto é simples e robusto, capaz de analisar 120 amostras por hora. O fluxo pulsado proporcionou melhoria no desenvolvimento reacional no que diz respeito à transferência de calor e difusão gasosa. Esse aspecto se deve principalmente ao aumento do transporte de massas no sentido radial. Estes fatos foram constatados na determinação espectrofotométrica de açúcares redutores totais (ART) e etanol. O sistema MPFS proposto para a determinação de ART envolveu hidrólise ácida da sacarose e degradação alcalina dos carboidratos. A natureza do fluxo pulsado possibilitou o uso de menores temperaturas de um banho termostatizado durante as etapas de hidrólise e degradação, bem como a diminuição da alcalinidade. Para a mecanização da determinação espectrofotométrica de etanol envolvendo a redução de Cr(VI) a Cr(III) sob condições ácidas, foi desenvolvido um sistema MPFS, o qual se demonstrou eficiente e adequado para procedimentos que envolvem difusão gasosa. Após otimização dos principais parâmetros envolvidos, os mesmos foram comparados empregando o sistema de multi-comutação, cujo fluxo é laminar. Melhores resultados analíticos foram obtidos no sistema proposto, que resultou em boa sensibilidade. Em relação aos sistemas de análises em fluxo que exploram interface reacional única (SIFA), foram demonstradas suas potencialidades através da implementação de procedimentos que envolvem determinações simultâneas, sem a necessidade de reconfigurações no módulo de análises. Ainda, a simplificação da etapa de otimização foi espectrofotometricamente avaliada através da determinação de alumínio, ferro total e P-PO4. O sistema proposto é de configuração simples e capaz de analisar 130, 140 e 90 amostras de alumínio, ferro total e fósforo por hora, respectivamente / Multi-pumping flow systems (MPFS) present as an unique feature the use of solenoid pumps as fluid propelling devices, which deliver pulsed flows. This flow regime was evaluated in order to improve mixing conditions between the involved solutions, heating transfer and gas diffusion.The association of the chemometric methods of analysis and MPFS systems was demonstrated in the spectrophotometric determination of glucose, fructose and glycerol in musts and sugar cane juices. The method involved metaperiodate oxidation of carbohydrates and further oxidation of remainder metaperiodate iodide yield in the [I3 -] complex that was spectrophotometrically monitored. Data treatment involved multivariate calibration relying on the PLS algorithm and results were in agreement with liquid anion chromatography with pulsed amperometric detection. The proposed system is simple and rugged, allowing 120 samples to be run per hour. The pulsed flow led to a enhanced in heating transfer and gas diffusion, in view of the enhanced radial mass transport. These aspects were verified in the spectrophotometric determination of total reducing sugars (TRS) and ethanol. The proposed MPFS system for TRS determination involved in-line hydrolysis of sucrose and alkaline degradation of the carbohydrates. The intrinsic characteristic of pulsed flow allowed the use of lower temperatures in bath thermostatization during hydrolysis and degradation steps, as well as a lower alkalinity. The MPFS for spectrophotometric determination of ethanol involving diffusion towards an acceptor stream, reduction of Cr(VI) to Cr(III) under acidic condition, and Cr*(III) monitoring proved to be eficient and amenale to analytical procedures involving gas diffusion. After optimization of the main parameters, the system was compared with a multicommuted flow system (MCFA) that exploits a laminar flow. Better analytical results were obtained with the proposed system which demonstrated fair sensitivity. Regarding flow systems exploiting a single reaction interface (SIFA), their potentialities were demonstrated by implementing analytical procedures for simultaneous determination without requiring reconfigurations in the flow manifold. In this proposed system the simplification of the optimization step was atained, and the approach was evaluated in relation to spectrophotometrically determination of aluminum, total iron and phosphate. The system exhibits simple configuration and allows 130, 140 and 90 samples of aluminum, total iron and phosphate to be run per hour, respectivelly

A associação dos métodos cinéticos de análises e dos sistemas de análises em fluxo foi demonstrada em relação à determinação espectrofotométrica de ferro e vanádio em ligas Fe-V O método se baseia na influência de Fe2+ e VO2+ na taxa de oxidação de iodeto por dicromato sob condições ácidas; por esta razão o emprego do redutor de Jones foi necessário. Um sistema de análises por injeção em fluxo (FIA) e um sistema multi-impulsão foram dimensionados e avaliados. Em ambos os sistemas, a solução da amostra era inserida no fluxo transportador / reagente iodeto, e a solução de dicromato era adicionada por confluência. Sucessivas medidas eram realizadas durante a passagem da zona de amostra processada pelo detector, cada uma relacionada a uma diferente condição para o desenvolvimento da reação. O tratamento dos dados envolveu calibração multivariada, particularmente o algorítmo PLS. O sistema FIA se mostrou pouco adequado para as determinações multi-paramétricas, uma vez que os elementos de fluído resultantes da natureza de escoamento laminar não continham informações cinéticas suficientes para compor as etapas de modelagem. Por outro lado, MPFS mostrou que a natureza do fluxo pulsado resulta em melhorias nas figuras de mérito devido ao movimento caótico dos elementos de fluído. O sistema proposto é simples e robusto, capaz de analisar 50 amostras por hora, significando em um consumo de 48 mg KI por determinação. A duas primeiras variáveis latentes contém ca 94 % da informação analítica, mostrando que a dimensionalidade dupla intrínsica ao conjunto de dados. Os resultados se apresentaram concordantes com aqueles obtidos por espectrometria de emissão optica com plasma induzido em argônio. / Differential kinetic analysis can be implemented in a flow system analyser, and this was demonstrated in designing an improved spectrophotometric catalytic determination of iron and vanadium in Fe-V alloys. The method relied on the influence of Fe2+ and VO2+ on the rate of the iodide oxidation by Cr2O7 under acidic conditions; therefore the Jones reductor was needed. To this end, a flow injection system (FIA) and a multi-pumping flow system (MPFS) were dimensioned and evaluated. In both systems, the alloy solution was inserted into an acidic KI solution that acted also as carrier stream, and a dichromate solution was added by confluence. Successive measurements were performed during sample passage through the detector, each one related to a different yet reproducible condition for reaction development. Data treatment involved multivariate calibration by the PLS algorithm. The FIA system was less recommended for multi-parametric determination, as the laminar flow regimen could not provide suitable kinetic information. On the other hand, a MPFS demonstrated that pulsed flow led to enhance figures of merit due to chaotic movement of its fluid elements. The proposed MPFS system is very simple and rugged, allowing 50 samples to be run per hour, meaning 48 mg KI per determination. The first two latent variables carry ca 94 % of the analytical information, pointing out that the intrinsic dimensionality of the data set is two. Results are in agreement with inductively coupled argon plasma – optical emission spectrometry.

O emprego de sistemas em fluxo com multi-impulsão são destaques quanto ao volume de efluentes gerados e a possibilidade de mecanização, operando em condições dinâmicas. A utilização de microbombas solenoide é potencial em processos de adsorção/dessorção de analitos, pois desempenham o fluxo pulsado, e quando operadas em conjunto com o estabelecimento da condição de leito fluidizado, contribuem para o aumento da eficiência de adsorção/dessorção. O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver e avaliar sistemas de extração sólido-líquido e análises química em fluxo, explorando fluxos pulsados e o estabelecimento da condição de leito fluidizado, visando melhorar a eficiência de interação da amostra e reagente. Para tanto, foram desenvolvidos sistemas em fluxo com multi-impulsão associados ao uso de colunas de leito fluidizado. 1) Sistema para determinação da capacidade de adsorção de fósforo; determinação do fósforo remanescente (P-rem) em solos; 2) Sistema para determinação da capacidade de troca catiônica (CTC) de solos, avaliando a adsorção e a dessorção de analitos. Foi demonstrado que o fósforo e o cálcio contidos em solução são eficientemente adsorvidos/dessorvidos pelo solo, reduzindo significativamente os efeitos de aumento de pressão com o estabelecimento do leito fluidizado (fluidização pulsada) nas colunas contendo 50 mg de amostras de solo. A substituição do fluxo pulsado (microbomba solenoide) pelo fluxo contínuo (bomba peristáltica) limitou a interação sólido-líquido, pois estabeleceu caminhos preferenciais, desfavorecendo as condições de mistura. A utilização das microbombas solenoide em conjunto com a fluidização das amostras de solo, apresentou vantagens quanto à diminuição da quantidade de massa de solo requerida (entre 100 e 200 vezes), redução do consumo de reagentes e resíduos gerados (40 vezes), demonstrando o potencial do sistema em fluxo proposto por ser uma alternativa ambientalmente adequada. Os sistemas propostos são versáteis e facilmente adaptados para outros estudos de extração / Multi-pumping flow systems are highlights on the volume of effluents generated and mechanization, operating in dynamic conditions. Solenoid micro-pumps are potential in the analyte adsorption/desorption processes, because they play the pulsed flow and when operated in conjunction with the establishment of the fluidized bed condition, contribute to the increase of the adsorption/desorption efficiency. The objective of this work was to develop and evaluate solid-liquid extraction and flow analysis systems, exploring pulsed flows and establishing the fluidized bed condition in order to improve the solid-liquid interaction efficiency. It was developed multi-pumping flow systems associated with the establishment of the fluidized bed columns. 1) System for determination of phosphorus adsorption capacity; determination of the remaining phosphorus (P-rem) in soils; 2) System to determine the cation exchange capacity (CEC) of soils, evaluating the adsorption and desorption of analyte. It has been shown that the phosphorus and calcium contained in solution are efficiently adsorbed/desorbed by the soil, significantly reducing the effects of pressure increase with the establishment of the fluidized bed (pulsed fluidization) in the columns containing 50 mg of soil samples. The substitution of the pulsed flow (solenoid micro-pump) by the continuous flow (peristaltic pump) limited the solid-liquid interaction, since it established preferential pathways, undermining the mixing conditions. The use of the solenoid micro-pumps in conjunction with the fluidization of the soil samples presented advantages in terms of decreasing the amount of soil mass required (between 100 and 200-fold time), reducing the consumption of reagents, solutions and waste production (40-fold time), demonstrating the potential of this system to be an environmentally friendly alternative. The proposed systems are versatile and easily adapted to other extraction studies

Estudos foram conduzidos relativamente ao desempenho dos sistemas de análises em fluxo quando configurados como sistemas inteligentes, associados às técnicas de calibração multivariada ou empregando nanocristais como sensibilizadores. Ainda, melhorias relacionadas às modificações dos fluxos foram avaliadas, especialmente no que se refere à diálise em linha. Neste sentido, foi proposta uma nova estratégia para implementar determinações simultâneas de ferro e vanádio em ligas metálicas envolvendo cinética diferencial. O método baseava-se nas diferentes influências exercidas por Fe2+ e por V4+ na taxa de oxidação de íons iodeto por íons Cr6+ sob condições ácidas. Três diferentes alíquotas de amostra eram inseridas em um fluxo transportador / reagente de KI, confluindo posteriormente com um fluxo de K2Cr2O7. A sobreposição entre as três zonas de amostra estabelecidas resultava em uma zona de amostra complexa com diversos valores de absorbância. Medidas realizadas nos pontos de máximos e minímos do sinal registrado eram mais precisas e continham informações acerca dos diferentes estágios de desenvolvimento da reação e de diferentes condições de concentrações. Em outra estratégia, um sistema MPFS inteligente foi proposto para a determinação turbidimétrica sequencial de sulfato e cloreto em águas naturais. Ambos os métodos foram implementados no mesmo módulo de análises, proporcionando facilidades relativas ao: preparo de amostra em linha; adição de íons sulfato ou cloreto ao meio reacional para melhoria das condições de supersaturação; decisão em tempo real acerca da necessidade ou não da próxima análise. Inicialmente, determinava-se a concentração de cloreto presente na amostra, e este resultado era comparado com um valor pré-determinado. Se este fosse superior, a amostra era analisada novamente visando à determinação de sulfato. Caso contrário, uma nova amostra era analisada. A estratégia resultou em aumento da velocidade analítica e em boas figuras de mérito analítico. Estudos relativos à natureza do fluxo foram conduzidos avaliando-se o desempenho dos fluxos pulsados provenientes de bombas solenóide em relação à eficiência do transporte de massas, dispersão da zona de amostra relacionada com a mudança de sentido do fluxo e eficiência do processo de diálise quando comparados aos fluxos tipicamente laminares. Embora fosse observada a presença de vórtices, o número de Reynolds experimentalmente obtido demonstrou que o fluxo resultante não era turbulento. Porém seu perfil exibia características de mescla turbulenta, melhorando assim o desempenho relativo ao transporte de massas e redução da dispersão da zona de amostra. Entretanto, beneficios relativos a melhorias no processo de diálise foram ausentes devido provavelmente à alta pressão exercida dentre da câmara de diálise, com consequente deformação dos poros da membrana. Nestas situações, um sistema de análises híbrido (com fluxo laminar e mescla turbulenta) seria fortemente recomendado. Finalmente, a implementação de nanocristais quantum dots (QDs) como sensibilizadores em um sistema MPFS envolvendo reação quimioluminescente foi proposta para a determinação de glipizida e gliclazida em formulaçoes farmacêuticas. O método fundamentava-se na oxidação dos íons S2- por Ce4+ em meio ácido. Na presença dos analitos, a intensidade da radiação emitida era inibida. A influência do diâmetro médio dos nanocristais foi avaliada, e os critérios utilizados para o dimensionamento do sistema foram a repetibilidade, a reprodutibilidade e a sensibilidade analítica. Os analitos foram quantificados no mesmo módulo de análises, e boas figuras de mérito analítico foram verificadas. Os resultados obtidos se apresentaram concordantes com aqueles obtidos pela Farmacopéia Britânica / Studies focusing on performance of intelligent analytical flow systems, association with multivariate calibration or use of nanocrystals as sensitizers were carried out. Moreover, improvements related to modifications in flow pattern were evaluated with emphasis to in-line dialysis. To this end, a strategy for implementing simultaneous determinations of iron and vanadium in alloys relying on differential kinetics was proposed. The method was based on the influence of Fe2+ and V4+ on the rate of iodide oxidation by Cr6+ under acidic conditions. Three different plugs of the sample were sequentially inserted into an acidic KI reagent carrier stream, and a confluent K2Cr2O7 solution was added downstream. Overlap between the established plugs led to a complex sample zone with several regions of maximal and minimal absorbance values. Measurements performed on these regions were more precise and revealed the different degrees of reaction development. In another strategy, an intelligent MPFS was proposed for sequential turbidimetric determination of sulphate and chloride in natural waters. Both methods were implemented in the same manifold, providing facilities for: in-line sample cleanup; addition of low amounts of sulphate or chloride ions to the reaction medium for improving supersaturation conditions and real-time decision on the need for next assay. The sample was initially run for chloride determination, and the analytical signal was compared with a preset value. If higher, the sample was run again, now for sulphate determination. Otherwise, next sample was assayed. The strategy led to an increased sample throughput and good analytical figures of merit. Studies focusing on the flow pattern were carried out aiming at the evaluation of the influence of the pulsed flows delivered by solenoid pumps in relation to the efficiency of mass transfer, dispersion related to changes in flow direction of the sample zone and dialysis process as compared with typical laminar flow. Although the establishment of vortices were noted, the experimentally obtained Reynolds number showed that a turbulent flow was not established. Its pattern exhibited characteristics which improved the performance due to the enhanced radial mass transport inherent in turbulent mixing. Comparatively to laminar flow, beneficial aspects were noted in relation to sample dispersion and mass transfer. In relation to dialysis efficiency however process the benefits were not noted probably due to the high pressure inside the dialysis chamber, with consequent membrane pore deformation. In this situation, a hybrid flow analysis system (with laminar flow and turbulent mixing) might be recommended. Implementation of quantum dots nanocrystals (QDs NC) as sensitizers in a MPFS with chemiluminometric detection was proposed for the determinations of gliclazide and glipizide in pharmaceutical formulations. The method relied on the oxidation of sulphite by Ce4+ in acidic medium and, in the presence of the analytes, the emitted radiation of the Ce4+-SO3 2--CdTe QDs system was inhibited. Influence of crystal size was investigated, and the criteria for system optimization were the analytical repeatability, reproducibility and sensitivity. Both analytes were quantified in the same manifold, resulting in good analytical figures of merit. The results were in fairly good agreement with those obtained by the British Pharmacopoeia reference method

Estudos foram conduzidos relativamente ao desempenho dos sistemas de análises em fluxo quando configurados como sistemas inteligentes, associados às técnicas de calibração multivariada ou empregando nanocristais como sensibilizadores. Ainda, melhorias relacionadas às modificações dos fluxos foram avaliadas, especialmente no que se refere à diálise em linha. Neste sentido, foi proposta uma nova estratégia para implementar determinações simultâneas de ferro e vanádio em ligas metálicas envolvendo cinética diferencial. O método baseava-se nas diferentes influências exercidas por Fe2+ e por V4+ na taxa de oxidação de íons iodeto por íons Cr6+ sob condições ácidas. Três diferentes alíquotas de amostra eram inseridas em um fluxo transportador / reagente de KI, confluindo posteriormente com um fluxo de K2Cr2O7. A sobreposição entre as três zonas de amostra estabelecidas resultava em uma zona de amostra complexa com diversos valores de absorbância. Medidas realizadas nos pontos de máximos e minímos do sinal registrado eram mais precisas e continham informações acerca dos diferentes estágios de desenvolvimento da reação e de diferentes condições de concentrações. Em outra estratégia, um sistema MPFS inteligente foi proposto para a determinação turbidimétrica sequencial de sulfato e cloreto em águas naturais. Ambos os métodos foram implementados no mesmo módulo de análises, proporcionando facilidades relativas ao: preparo de amostra em linha; adição de íons sulfato ou cloreto ao meio reacional para melhoria das condições de supersaturação; decisão em tempo real acerca da necessidade ou não da próxima análise. Inicialmente, determinava-se a concentração de cloreto presente na amostra, e este resultado era comparado com um valor pré-determinado. Se este fosse superior, a amostra era analisada novamente visando à determinação de sulfato. Caso contrário, uma nova amostra era analisada. A estratégia resultou em aumento da velocidade analítica e em boas figuras de mérito analítico. Estudos relativos à natureza do fluxo foram conduzidos avaliando-se o desempenho dos fluxos pulsados provenientes de bombas solenóide em relação à eficiência do transporte de massas, dispersão da zona de amostra relacionada com a mudança de sentido do fluxo e eficiência do processo de diálise quando comparados aos fluxos tipicamente laminares. Embora fosse observada a presença de vórtices, o número de Reynolds experimentalmente obtido demonstrou que o fluxo resultante não era turbulento. Porém seu perfil exibia características de mescla turbulenta, melhorando assim o desempenho relativo ao transporte de massas e redução da dispersão da zona de amostra. Entretanto, beneficios relativos a melhorias no processo de diálise foram ausentes devido provavelmente à alta pressão exercida dentre da câmara de diálise, com consequente deformação dos poros da membrana. Nestas situações, um sistema de análises híbrido (com fluxo laminar e mescla turbulenta) seria fortemente recomendado. Finalmente, a implementação de nanocristais quantum dots (QDs) como sensibilizadores em um sistema MPFS envolvendo reação quimioluminescente foi proposta para a determinação de glipizida e gliclazida em formulaçoes farmacêuticas. O método fundamentava-se na oxidação dos íons S2- por Ce4+ em meio ácido. Na presença dos analitos, a intensidade da radiação emitida era inibida. A influência do diâmetro médio dos nanocristais foi avaliada, e os critérios utilizados para o dimensionamento do sistema foram a repetibilidade, a reprodutibilidade e a sensibilidade analítica. Os analitos foram quantificados no mesmo módulo de análises, e boas figuras de mérito analítico foram verificadas. Os resultados obtidos se apresentaram concordantes com aqueles obtidos pela Farmacopéia Britânica / Studies focusing on performance of intelligent analytical flow systems, association with multivariate calibration or use of nanocrystals as sensitizers were carried out. Moreover, improvements related to modifications in flow pattern were evaluated with emphasis to in-line dialysis. To this end, a strategy for implementing simultaneous determinations of iron and vanadium in alloys relying on differential kinetics was proposed. The method was based on the influence of Fe2+ and V4+ on the rate of iodide oxidation by Cr6+ under acidic conditions. Three different plugs of the sample were sequentially inserted into an acidic KI reagent carrier stream, and a confluent K2Cr2O7 solution was added downstream. Overlap between the established plugs led to a complex sample zone with several regions of maximal and minimal absorbance values. Measurements performed on these regions were more precise and revealed the different degrees of reaction development. In another strategy, an intelligent MPFS was proposed for sequential turbidimetric determination of sulphate and chloride in natural waters. Both methods were implemented in the same manifold, providing facilities for: in-line sample cleanup; addition of low amounts of sulphate or chloride ions to the reaction medium for improving supersaturation conditions and real-time decision on the need for next assay. The sample was initially run for chloride determination, and the analytical signal was compared with a preset value. If higher, the sample was run again, now for sulphate determination. Otherwise, next sample was assayed. The strategy led to an increased sample throughput and good analytical figures of merit. Studies focusing on the flow pattern were carried out aiming at the evaluation of the influence of the pulsed flows delivered by solenoid pumps in relation to the efficiency of mass transfer, dispersion related to changes in flow direction of the sample zone and dialysis process as compared with typical laminar flow. Although the establishment of vortices were noted, the experimentally obtained Reynolds number showed that a turbulent flow was not established. Its pattern exhibited characteristics which improved the performance due to the enhanced radial mass transport inherent in turbulent mixing. Comparatively to laminar flow, beneficial aspects were noted in relation to sample dispersion and mass transfer. In relation to dialysis efficiency however process the benefits were not noted probably due to the high pressure inside the dialysis chamber, with consequent membrane pore deformation. In this situation, a hybrid flow analysis system (with laminar flow and turbulent mixing) might be recommended. Implementation of quantum dots nanocrystals (QDs NC) as sensitizers in a MPFS with chemiluminometric detection was proposed for the determinations of gliclazide and glipizide in pharmaceutical formulations. The method relied on the oxidation of sulphite by Ce4+ in acidic medium and, in the presence of the analytes, the emitted radiation of the Ce4+-SO3 2--CdTe QDs system was inhibited. Influence of crystal size was investigated, and the criteria for system optimization were the analytical repeatability, reproducibility and sensitivity. Both analytes were quantified in the same manifold, resulting in good analytical figures of merit. The results were in fairly good agreement with those obtained by the British Pharmacopoeia reference method

Procedimentos analíticos espectrofotométricos foram desenvolvidos empregando etapas de separação e pré-concentração em sistemas de análises em fluxo com multi-impulsão ou lab-in-syringe, com aplicação a amostras de interesse agronômico (ferro em materiais vegetais e alimentos) e ambiental (cianeto dissociável em ácidos, ferro e antimônio em águas). A determinação de cianeto explorou a descoloração do complexo formado entre Cu(I) e ácido 2-2´-biquinolino-4,4´-dicarboxílico (BQA) pela presença de CN-, após a separação de HCN por difusão gasosa. Espectrofotometria com longo caminho óptico foi empregada para aumentar a sensibilidade, com resposta linear entre 5 e 200 g L-1, limite de detecção, coeficiente de variação (n = 10) e frequência de amostragem de 2,0 g L-1, 1,5% e 22 h-1, respectivamente. O procedimento consumiu apenas 48 ng de Cu(II), 5,0 g de ácido ascórbico e 0,9 g de BQA por determinação e gerou 2,6 mL de efluente. Tiocianato, nitrito e sulfito não afetaram a determinação de cianeto e peróxido de hidrogênio evitou a interferência de sulfeto até 200 g L-1. Os resultados para as amostras de águas naturais foram concordantes com o procedimento fluorimétrico em fluxo com 95% de confiança. Novas estratégias foram propostas para a extração em ponto nuvem (EPN) em fluxo: (i) a fase rica em surfactante foi retida diretamente na cela de fluxo, evitando a diluição; (ii) microbombas solenoide foram exploradas para melhorar a mistura e modular a vazão na retenção e remoção da fase rica, evitando a eluição com solvente orgânico e (iii) o calor liberado e os sais fornecidos por uma reação de neutralização em linha foram explorados para indução do ponto nuvem, sem dispositivo externo de aquecimento. Estas inovações foram demonstradas pela determinação espectrofotométrica de ferro baseada no complexo com 1-(2-tiazolilazo)-2-naftol (TAN). Resposta linear foi observada entre 10 e 200 g L-1, com limite de detecção, coeficiente de variação e frequência de amostragem de 5 g L-1, 2,3% (n = 7) e 26 h-1, respectivamente. O fator de enriquecimento foi de 8,9 com consumo apenas de 6 g de TAN e 390 g de Triton X-114 por determinação. Os resultados para amostras de águas foram concordantes com o procedimento de referência e os obtidos para digeridos de materiais de referência de alimentos concordaram com os valores certificados. A determinação espectrofotométrica de antimônio foi realizada explorando pela primeira vez a EPN em sistema lab-in-syringe. O complexo iodeto e antimônio forma um par iônico com H+, que pode ser extraído com Triton X-114. Planejamento fatorial demonstrou que as concentrações de ácido ascórbico, H2SO4 e Triton X-114, bem como as interações de segunda e de terceira ordem foram significativas (95% de confiança). Planejamento Box-Behnken foi aplicado para a identificação dos valores críticos. Robustez com 95% de confiança, resposta linear entre 5 e 50 g L-1, limite de detecção, coeficiente de variação (n = 5) e frequência de amostragem foram estimados em 1,8 g L-1, 1,6% e 16 h-1, respectivamente. Os resultados para amostras de águas naturais e medicamentos anti-leishmaniose foram concordantes com os obtidos por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (HGFAAS) com 95% de confiança / Spectrophotometric analytical procedures were developed by exploiting separation and preconcentration steps in flow systems based on multi-pumping or lab-in-syringe approaches with application to agronomic (iron in plant materials and food) and environmental samples (acid dissociable cyanide, iron and antimony in waters). Cyanide determination exploited bleaching of the Cu(I)/2,2\'-biquinoline 4,4\'-dicarboxylic acid (BCA) complex by the analyte, after separation of HCN by gas diffusion. Long path length spectrophotometry was successfully exploited to increase sensitivity, thus achieving a linear response from 5 to 200 g L-1, with detection limit, coefficient of variation (n = 10) and sampling rate of 2 g L-1, 1.5% and 22 h-1, respectively. Each determination consumed 48 ng of Cu(II), 5 g of ascorbic acid and 0.9 g of BCA. As high as 100 mg L-1 thiocyanate, nitrite or sulfite did not affect cyanide determination and sample pretreatment with hydrogen peroxide avoided sulfide interference up to 200 g L-1. The procedure is environmentally friendly and presented one of the lowest detection limits associated to high sampling rate. The results for freshwater samples agreed with those obtained with the flow-based fluorimetric procedure at the 95% confidence level. Novel strategies were proposed for on-line cloud point extraction (CPE): (i) the surfactant-rich phase was retained directly into the flow cell to avoid dilution prior to detection; (ii) solenoid micro-pumps were explored to improve mixing and for flow modulation in the retention and removal of the surfactant-rich phase, thus avoiding the elution step with organic solvents and (iii) the heat released and the salts provided by an on-line neutralization reaction were exploited to induce cloud point without an external heating device. These approaches were demonstrated for the spectrophotometric determination of iron based on complex formation with 1-(2-thiazolylazo)-2-naphtol (TAN). A linear response was observed from 10 to 200 g L-1, with detection limit, coefficient of variation, and sampling rate of 5 g L-1, 2.3% (n = 7) and 26 h-1, respectively. The enrichment factor was 8.9 and the procedure consumed only 6 g of TAN and 390 g of Triton X-114 per determination. The results for freshwater samples agreed with the reference procedure and those obtained for certified reference materials of food agreed with the certified values. Spectrophotometric determination of antimony was performed for the first time exploiting CPE in the lab-in-syringe system. The antimony/iodide complex forms an ion-pair with H+, which can be extracted with Triton X-114. Factorial design showed that the concentrations of ascorbic acid, H2SO4 and Triton X-114, as well as the second and third order interactions were significant (95% confidence). The Box-Behnken design was applied to identify the critical values. The system is robust with 95% confidence and a linear response was observed from 5 to 50 g L-1, with detection limit, coefficient of variation (n = 5) and sampling rate of 1.8 g L-1, 1.6% and 16 h-1, respectively. The results for water samples and antileishmanial drugs agreed with those obtained by hydride generation atomic absorption spectrometry at the 95% confidence level

A associação dos métodos cinéticos de análises e dos sistemas de análises em fluxo foi demonstrada em relação à determinação espectrofotométrica de ferro e vanádio em ligas Fe-V O método se baseia na influência de Fe2+ e VO2+ na taxa de oxidação de iodeto por dicromato sob condições ácidas; por esta razão o emprego do redutor de Jones foi necessário. Um sistema de análises por injeção em fluxo (FIA) e um sistema multi-impulsão foram dimensionados e avaliados. Em ambos os sistemas, a solução da amostra era inserida no fluxo transportador / reagente iodeto, e a solução de dicromato era adicionada por confluência. Sucessivas medidas eram realizadas durante a passagem da zona de amostra processada pelo detector, cada uma relacionada a uma diferente condição para o desenvolvimento da reação. O tratamento dos dados envolveu calibração multivariada, particularmente o algorítmo PLS. O sistema FIA se mostrou pouco adequado para as determinações multi-paramétricas, uma vez que os elementos de fluído resultantes da natureza de escoamento laminar não continham informações cinéticas suficientes para compor as etapas de modelagem. Por outro lado, MPFS mostrou que a natureza do fluxo pulsado resulta em melhorias nas figuras de mérito devido ao movimento caótico dos elementos de fluído. O sistema proposto é simples e robusto, capaz de analisar 50 amostras por hora, significando em um consumo de 48 mg KI por determinação. A duas primeiras variáveis latentes contém ca 94 % da informação analítica, mostrando que a dimensionalidade dupla intrínsica ao conjunto de dados. Os resultados se apresentaram concordantes com aqueles obtidos por espectrometria de emissão optica com plasma induzido em argônio. / Differential kinetic analysis can be implemented in a flow system analyser, and this was demonstrated in designing an improved spectrophotometric catalytic determination of iron and vanadium in Fe-V alloys. The method relied on the influence of Fe2+ and VO2+ on the rate of the iodide oxidation by Cr2O7 under acidic conditions; therefore the Jones reductor was needed. To this end, a flow injection system (FIA) and a multi-pumping flow system (MPFS) were dimensioned and evaluated. In both systems, the alloy solution was inserted into an acidic KI solution that acted also as carrier stream, and a dichromate solution was added by confluence. Successive measurements were performed during sample passage through the detector, each one related to a different yet reproducible condition for reaction development. Data treatment involved multivariate calibration by the PLS algorithm. The FIA system was less recommended for multi-parametric determination, as the laminar flow regimen could not provide suitable kinetic information. On the other hand, a MPFS demonstrated that pulsed flow led to enhance figures of merit due to chaotic movement of its fluid elements. The proposed MPFS system is very simple and rugged, allowing 50 samples to be run per hour, meaning 48 mg KI per determination. The first two latent variables carry ca 94 % of the analytical information, pointing out that the intrinsic dimensionality of the data set is two. Results are in agreement with inductively coupled argon plasma – optical emission spectrometry.