Mecanismo de partição e quantificação das espécies de cromo usando sistema aquoso bifásico

Abstract

Os dois principais estados de oxidação do elemento cromo, Cr(III) e Cr(VI), divergem bastante nas suas propriedades biológicas e toxicológicas, assim, é muito importante distingui-los. As técnicas analíticas mais usuais para quantificação permitem a determinação da quantidade total de cromo, em vez do teor de cada espécie. Portanto, é uma contribuição para área desenvolver novos métodos para a especiação deste elemento. No presente trabalho foi avaliada a partição de Cr(III) e Cr(VI) utilizando sistema aquoso bifásico (SAB) formado por polímero (PEO1500) ou copolímero tribloco (L64), um eletrólito (Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , C 6 H 5 Na 3 O 7 , ou C 4 H 4 Na 2 O 6 ) e água, sem a presença de qualquer extratante. O íons Cr(III) particionaram favoravelmente para a fase rica em eletrólito (FRE) do SAB, enquanto os íons Cr(VI) se concentraram preferencialmente na fase rica em macromolécula (FRM) na maioria dos SAB estudados. A porcentagem de extração (%E) das espécies de cromo da FRE para FRM foi afetada pelo pH, comprimento da linha de amarração (CLA), natureza do eletrólito e hidrofobicidade da macromolécula. O SAB PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O em pH 2,0 à 25,0 °C revelou ser um excelente sistema para especiar cromo sendo obtida %E Cr(III) = 0,0100 %, %E Cr(VI) = 99,9 % e fator de separação (S Cr(VI),Cr(III) ) = 1,00 × 10 8 . Diante desses resultados foi desenvolvido um método analítico para a determinação das espécies Cr(III) e Cr(VI). O SAB PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O em pH 2,0 e CLA = 46,97 % (m/m) à 25,0 °C foi utilizado para a separação e, ou pré- concentração das espécies, enquanto a espectrometria de absorção atômica com chama (EAAC) foi usada para determinação das espécies. As espécies não sofreram interconversão durante o procedimento de separação e, ou pré-concentração. O método proposto foi aplicado para determinação de Cr(III) e Cr(VI) em amostras de água de torneira, estação de tratamento, rio e resíduo de galvanoplastia. As figuras de mérito foram limite de detecção 0,0538 mg kg -1 , limite de quantificação 0,163 mg kg -1 , faixa dinâmica 0,0500 - 4,00 mg kg -1 , precisão 0,802 % para Cr(VI) e 3,53 % para Cr(III) e exatidão 13,6 %. O método proposto apresenta vantagens em relação a outros métodos existentes, como ser ambientalmente seguro, pois utiliza componentes atóxicos e biodegradáveis, além de ser robusto, simples, de baixo custo e permitir uma rápida separação de fase sem a formação de emulsões estáveis.

The two principal oxidation states of the chromium element, Cr(III) and Cr(VI), are very different in their biological and toxicological properties, so, it is very important to distinguish between them. The usual analytical techniques for quantification allow the determination of the total amount of chromium rather than each species content. Consequently, it is a contribution to the field the development of new methods for this element speciation. In the present work, it was investigated the Cr(III) and Cr(VI) partition using aqueous biphasic systems (ABS) formed by polymer (PEO1500) or a triblock copolymer (L64), an electrolyte (Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , C 6 H 5 Na 3 O 7 , or C 4 H 4 Na 2 O 6 ) and water, without the presence of any extractant. Cr(III) ions were favorably partitioned to the electrolyte-rich phase (ERP) of the ABS, whereas the Cr(VI) ions were preferentially concentrated in the macromolecule-rich phase (MRP) in the most analyzed ABS. The extraction percentage (%E) of chromium species from the ERP to the MRP was affected by pH, tie-line length (TLL), electrolyte nature, and macromolecule hydrophobicity. The PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O ABS, TLL = 46.97 % (m/m), at pH 2.0 and 25.0 °C has proved to be an excellent system to speciate chromium being obtained %E Cr(III) = 0.0100 %, %E Cr(VI) = 99.9 % and the separation factor (S Cr(VI),Cr(III) ) = 1.00 × 10 8 . Considering these results it was developed an analytical method for Cr(III) and Cr(VI) determination. PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O ABS at pH 2.0, 25.0 °C and TLL = 46.97 % (m/m) was used to separate and, or pre- concentrate the species, while flame atomic absorption spectrometry (FAAS) was used to determine the species. The species do not interconvert during the separation and, or pre-concentration procedure. The proposed method was applied to determine Cr(III) and Cr(VI) in water samples of tap, treatment plant, river and electroplating waste. The figures of merit were limit of detection 0.0538 mg kg -1 , limit of quantification 0.163 mg kg -1 , dynamic range 0.0500 - 0.500 or 0.100 - 4.00 mg kg -1 , precision 0.802 % for Cr(VI) and 3.53 % for Cr(III) and accuracy 13.6%. The proposed method has advantages over other existing methods, as to be environmentally safe, since it uses nontoxic and biodegradable components, besides being robust, simple, low cost and allows fast phase separation without the formation of stable emulsions.