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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2008.tde-18122008-121204
Document
Author
Full name
Danielle Polidorio Intima
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2008
Supervisor
Committee
Oliveira, Pedro Vitoriano de (President)
Masini, Jorge Cesar
Nobrega, Joaquim de Araujo
Oliveira, Elisabeth de
Pereira Filho, Edenir Rodrigues
Title in Portuguese
Desenvolvimento de métodos para determinações elementares em cimentos por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e amostragem direta de sólidos
Keywords in Portuguese
Cimento (Análise química)
Espectrometria de Absorção Atômica
Metais (Determinação)
Abstract in Portuguese
O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação de Cd, Pb, Cu, Ni, Co, Cr e Mn em cimentos Portland por espectrometria de absorção atômica com atomização em forno de grafite e amostragem direta de sólidos. Não foi necessário nenhum tipo de pré-tratamento das amostras, pois apresentaram tamanhos médios de partículas (~12 µm) adequados para aplicação em análise direta de sólidos. Os programas de aquecimento foram otimizados a partir da avaliação térmica de cada um dos elementos (curvas de pirólise e atomização), do uso de modificadores químicos e de matriz e da comparação de curvas de calibração em solução aquosa e na presença da amostra sólida. Todas as determinações dos elementos foram feitas usando curvas de calibração obtidas em meio de solução aquosa. Devido a alta concentração nas amostras, no caso do Cu, Ni, Co, Cr e Mn foi necessário o uso da correção de fundo por efeito Zeeman com 3 campos, aumentando a representatividade. Nessa condição, foi possível a pesagem de alíquotas da amostra de até 200 µg para análise. As melhores condições para as determinações de Cd e Pb foi com o uso do modificador químico 5 µg de Pd em 0,1 % m v-1 de Triton X-100. Nessa condição, as melhores temperaturas de pirólise e atomização foram 600°C e 2000°C para Cd e 900°C e 2100°C para Pb, respectivamente. As determinações de Cu e Ni foram possíveis sem o uso de modificador químico ou de matriz. As temperaturas de pirólise e atomização foram 1200°C e 2600°C, respectivamente, para os dois elementos. As determinações de Co, Cr e Mn foram realizadas com o uso de modificador de matriz (Na2CO3 + ZnO) que promoveu uma fusão in situ durante o programa de aquecimento. Nessas condições, as temperaturas de pirólise e atomização foram 1400 °C e 2600 °C, respectivamente. Os limites de detecção (3σ) para as determinações diretas em cimento Portland foram 0,011 µg g-1 para Cd, 0,28 µg g-1 para Pb, 0,25 µg g-1 para Cu, 0,24 µg g-1 para Ni, 0,11 µg g-1 para Co, 1,1 µg g-1 para Cr e 1,97 µg g-1 para Mn. As concentrações características foram 0,0098 µg g-1 para Cd, 0,21 µg g-1 para Pb, 0,17 µg g-1 para Cu, 0,24 µg g-1 para Ni, 0,068 µg g-1 para Co, 0,62 µg g-1 para Cr e 0,14 µg g-1 para Mn. As exatidões dos métodos foram avaliadas a partir da análise de materiais de referência de cimento Protland (NIST 1886a e 1889a) e de sedimentos marinhos (NBCC MESS-1 e NBCC BCSS-1). Todos os resultados concordaram a um nível de 95% de confiança, quando aplicado o teste t-Student.
Title in English
Development of methods for elemental determination in cements by atomic absorption spectrometry with graphite furnace and direct solid sampling
Keywords in English
Atomic absorption spectrometry
Cement
Metals
Abstract in English
The objective of this work was the development of analytical methods for the determination of Cd, Pb, Cu, Ni, Co, Cr e Mn in Portland cement by solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry. It was not necessary any pretreatment of the samples, because the particles size (12 µm) were apropriated for direct solid analysis. The heating programs were optimized by thermal evaluation of each element (pyrolysis and atomization curves), using chemical and matrix modifiers and comparison of the calibration curves obtained in presence of aqueous solutions and solid samples. All determinations of the elements were performed against aqueous calibration curves. Due to the high concentration in the samples, for Cu, Ni, Co, Cr e Mn determinations were necessary 3-field Zeeman background correction, improving the representativity. Using this condition, it was possible weight aliquots of samples up to 200 µg. The best condition for Cd and Pb determinations was 5 µg of Pd in 0.1% m v-1 de Triton X-100 as chemical modifier. The pyrolysis and atomization temperatures were 600°C and 2000°C for Cd and 900°C and 2100°C for Pb, respectively. The determinations of Cu e Ni were possible without chemical modifier. The pyrolysis and atomization temperatures were 1200°C and 2600°C, respectively, for both elements. For the determinations of Co, Cr e Mn were used a matrix modifier (Na2CO3 + ZnO) for the in situ fusion, during the heating program. In this condition, the pyrolysis and atomization temperatures were 1400°C and 2600°C, respectively, for all elements. The detection limits (3σ) for the direct determination of Portland cement were 0.011 µg g-1 for Cd, 0.28 µg g-1 for Pb, 0.25 µg g-1 for Cu, 0.24 µg g-1 for Ni, 0.11 µg g-1 for Co, 1.1 µg g-1 for Cr and 1.97 µg g-1 for Mn. The characteristic concentrations were 0.0098 µg g-1 for Cd, 0.21 µg g-1 for Pb, 0.17 µg g-1 for Cu, 0.24 µg g-1 for Ni, 0.068 µg g-1 for Co, 0.62 µg g-1 for Cr and 0,14 µg g-1 for Mn. The accuracy of the methods was evaluated by reference materials of Portland cement (NIST 1886a and 1889a) and marine sediments (NBCC MESS-1 and NBCC BCSS-1) analysis. All results are in good agreement with the recommended concentration at 95 % (t-Student test) as confidence level.
 
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Publishing Date
2009-03-10
 
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