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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2013.tde-27082014-104138
Document
Author
Full name
Maria Angela Tallarico Adorno
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2013
Supervisor
Committee
Silva, Maria Bernadete Amâncio Varesche (President)
Paim, Ana Paula Silveira
Rodrigues Filho, Edson
Vieira, Eny Maria
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Desenvolvimento de métodos de extração e determinação de bifenilas policloradas por cromatografia gasosa e detector de captura de elétrons em óleo Ascarel, reator anaeróbio e solo
Keywords in Portuguese
Congener MIX 1 SUPELCO
Cromatografia em coluna de vidro
Extração em fase sólida (SPE)
Extração líquido-líquido
Tratamento de amostras
Abstract in Portuguese
Bifenilas policloradas (PCBs) são componentes de óleo ascarel, usado extensamente (no Brasil até os anos 80) como isolante em transformadores de energia devido às suas propriedades físico-químicas como estabilidade térmica e alta constante dielétrica. Apesar de ter sido proibido em todo o mundo devido à alta toxicidade dos PCBs presentes em sua composição, ainda resta grande quantidade de ascarel em circulação como resíduo "passivo" e resultante de contaminação em trocas dos fluidos dos transformadores, além de vazamentos. A principal forma de eliminação é por incineração, que, além de ser um processo caro, pode provocar a formação de compostos mais tóxicos, as dioxinas. Por isso é importante o monitoramento da concentração dessas substâncias, a fim de evitar maiores impactos ambientais na sua disposição, bem como em estudos de biodegradação. Esta matriz é extremamente complexa, o que torna a extração e determinação desses analitos um processo trabalhoso e difícil. Neste trabalho avaliaram-se métodos de extração e determinação de PCBs presentes na solução padrão comercial PCB Congener MIX 1, SUPELCO (PCBs 10, 28, 52, 138, 153 e 180). O desenvolvimento de métodos de extração (cromatografia em coluna, extração líquido-líquido (L-L), extração em fase sólida (SPE) e micro-extração em fase sólida - SPME) dos PCBs foi seguido da determinação, por cromatografia gasosa com detector por captura de elétrons (CG/DCE), em três matrizes diferentes: óleo ascarel, amostras provenientes de reatores anaeróbios em batelada e solo. Os métodos cuja purificação e extração diminuíram o efeito dos interferentes da matriz, como SPE - Sulfoxide, cromatografia em coluna de sílica e extração L-L com n-hexano foram validados pela avaliação dos seguintes parâmetros: linearidade e faixa de aplicação; precisão instrumental; limite de detecção, limite de quantificação e recuperação absoluta. O critério de escolha entre os métodos para extração dos PCBs do óleo que forneceram maior eficiência (cartucho SPE Sulfoxide e coluna de sílica gel, após lavagem ácida; método da adição de padrão, entre 1,0 e 4,0 mg L-1) deve considerar a disponibilidade de recursos, pois a sílica gel é mais viável economicamente do que o cartucho SPE. Os valores de R2 > 0,99 para o método de extração com sílica, mesmo tendo sido considerados apenas três pontos para a curva de calibração, atestam maior linearidade do que o método com SPE Sulfoxide (R2 entre 0,97 e 0,99). A extração L-L e determinação por CG/DCE dos PCBs (padronização interna) de amostras provenientes de reatores anaeróbios em batelada (aquosas, em matriz extremamente complexa com biomassa e espuma de poliuretano para imobilização de microrganismos) foram eficientes na faixa de concentração entre 0,05 e 0,5 mg L-1. Esse método foi adequado para monitorar PCBs em estudo de degradação anaeróbia e teste de adsorção dos PCBs em espuma; forneceu linearidade com R2 entre 0,93 e 0,96 e limites de detecção de 0,048 a 0,298 mg L-1, além de recuperação absoluta entre 14,1% e 110,7%. As condições testadas por SPME não permitiram a extração dos PCBs de óleo e de solo, principalmente devido à dessorção incompleta dos PCBs da fibra de polidimetil-siloxano, de 100 μm.
Title in English
Development and validation of a method for determination of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) of a standard solution PCB Congener MIX 1 by gas chromatography and electron capture detector in three different matrices: Askarel oil, samples from batch anaerobic reactors and soil
Keywords in English
Congener MIX 1 SUPELCO
Glass column chromatography
Liquid-liquid extraction
Sample treatment
Solid phase extraction (SPE)
Abstract in English
Polychlorinated biphenyls (PCBs) are components of ascarel, oil widely used as insulation (until the '80s in Brazil) due to its physicochemical properties such as thermal stability and high dielectric constant. Despite having been banned worldwide due to the high toxicity of PCBs present in its composition, there are still lots of outstanding ascarel as "passive" residue and resulting contamination of fluids in transformers exchanges, plus leaks. The main form of disposal is incineration, which, besides being costly, can cause the formation of more toxic compounds, that is, dioxins. It is therefore important to monitor the concentration of these substances in order to prevent further environmental impacts in their disposal, as well as in studies of biodegradation. This is an extremely complex matrix, which makes the extraction and determination of this analytes very difficult and labor intensive. In this work we have evaluated methods of extraction and determination of the PCBs present in the standard solution Congener MIX 1, SUPELCO (PCBs 10, 28, 52, 138, 153 e 180). The extraction and cleanup developed methods which reduced the effects of interfering matrix as solid phase extraction (SPE) - Sulfoxide, column chromatography on silica and liquid-liquid (L-L) extraction with n-hexane, and solid phase microextraction (SPME) after determination of the PCBs by gas chromatography with electron capture detector (GC/ECD) were validated by assessing the following parameters: linearity and range of application; instrumental precision; detection limit; limit of quantification and absolute recovery. The criterion for choosing between the methods for extraction of PCBs from the oil with a higher efficiency (SPE cartridge Sulfoxide and silica gel column, after acid washing; using the standard addition method, between 1.0 and 4.0 mg L-1) must evaluate the availability resources, since the silica gel is more economically viable than the SPE cartridge. The R2 values > 0.99 for silica extraction method, even though it was considered only three points for the calibration curve, attested higher linearity than the method with SPE Sulfoxide (R2 between 0.97 and 0.99). The L-L extraction and determination by GC/ECD of the PCBs (internal standardization) of samples from batch anaerobic reactors (aqueous, in a very complex matrix with biomass and polyurethane foam for the immobilization of microorganisms) were efficient in the concentration range between 0.05 and 0.5 mg L-1. This method was suitable to monitor PCBs in anaerobic degradation studies and its adsorption on foam; provided R2 linearity between 0.93 and 0.96 and detection limits from 0.048 to 0.298 mg L-1, as well as absolute recovery between 14.1% and 110.7%. The conditions tested for SPME technique did not allow the extraction of the PCBs from the oil and soil, mainly due to the "incomplete dessorption" of PCBs from the polydimethylsiloxane fiber of 100 micron.
 
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Publishing Date
2014-09-01
 
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  • Damasceno, L H S, et al. Development and validation of a HPLC method for the determination of aldicarb, aldicarb sulfoxide and aldicarbe sulfone in liquid samples from anaerobic reactors. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2008, vol. 19, p. 1158-1164.
  • ADORNO, M A T, HIRASAWA, J. S., and VARESCHE, M. B. A. Determination of short chain organic acids by GC/FID and liquid-liquid extraction with ethylic ether. In X Latin American Workshop and Symposium on Anaerobic Digestion, Ouro Preto - MG, 2011. X DAAL., 2011.
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