APLICAÇÃO DA ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO E ANÁLISE MULTIVARIADA NA INVESTIGAÇÃO DA SATURAÇÃO CARVÃO ATIVADO DE OSSO POR ÍONS FLUORETO

VITORIA HAGEMANN CAUDURO, ADILSON BEN DA COSTA

Resumo


A adição de flÚor na água de abastecimento pÚblico é um fator fundamental no combate à cárie. No entanto, quando em concentrações excessivas (>1,5 mg L-1), pode provocar a fluorose dentária. Em função disto, diferentes sistemas de desfluoretação têm sido desenvolvidos, com especial destaque aos que utilizam processos de adsorção em carvão ativado de osso (carvão animal), por sua robustez e baixo custo. Com tais fatores em mente, este estudo teve por objetivo aplicar a espectroscopia no infravermelho médio (MIR) e a quimiometria para investigar a saturação e eficiência destes materiais na adsorção de flÚor. Para que este resultado fosse atingido, foram realizados dois ensaios de adsorção de íons fluoreto com carvões de origem vegetal, animal e mineral e diferentes granulometrias. O primeiro consistiu em avaliar a capacidade de adsorção de cada amostra pela adição de 1 g de cada uma (em triplicata) em 400 mL de água deionizada e fluoretada (5 mg L-1). A mistura que foi mantida em agitação orbital a 205 rpm por 240 min. Para o ensaio de saturação do carvão ativado de osso, foram utilizados 2 g de amostra (em duplicata) e 200 mL de água deionizada e fluoretada (entre 0,5 e 6 mg L-1). O tempo de contato foi de 180 min a 225 rpm em sistema de agitação orbital. Após cada ensaio, foram determinadas a concentração de íons fluoreto remanescente na solução e a concentração adsorvida pelas amostras de carvão. Os espectros de MIR, entre 4000 a 600 cm-1, foram adquiridos nas amostras de carvão secas e moídas (100 °C por 12h), em um espectrômetro Perkin-Elmer 400, com acessório de ATR, resolução de 4 cm-1 e 16 varreduras. Para a análise quimiométrica foi utilizado o software Solo 7.9.5, e os dados foram pré-processados por normalização, MC e SNV (para os espectros resultantes do primeiro ensaio) para a PCA e normalização, MSC e MC (para os espectros referentes ao segundo ensaio) para o siPLS. Como esperado, a capacidade de adsorção dos carvões ativados de osso provou ser muito maior (com o tamanho da superfície de contato sendo a causa das diferenças entre eles) do que a dos carvões provenientes de outras origens, devido à grande concentração de hidroxiapatita em sua composição, a qual é convertida em fluorapatita durante o processo de adsorção química. O resultado da PCA, somando 82,36% de variância acumulada até o segundo eixo, permitiu distinguir as amostras de carvão ativado de osso das demais amostras de carvão, com o PC1 e o PC2 explicando, respectivamente, 66,63% e 15,73% dos resultados e separando as amostras em função da hidroxi/fluorapatita (no primeiro eixo), e do tamanho da partícula (no segundo eixo). Os resultados de siPLS para as regiões entre 2150-2101, 1750-1701, 1450-1401, 1350-1301 e 1050-951 cm-1 permitiram determinar as concentrações de fluoreto adsorvidas (mg g-1) pelo carvão ativado de osso, apesar de um RMSECV relativamente alto. Através dos resultados obtidos, foi possível distinguir carvões novos de usados, assim como de diferentes origens, e identificar regiões do MIR relacionadas ao processo de adsorção. Na continuidade deste trabalho, pretende-se aplicar a espectroscopia no infravermelho como ferramenta para identificação do potencial de adsorção de íons fluoreto em amostras de carvão ativado.


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