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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Pasquini, Célio
Título: Instrumentação e Metodologia para Análise em Fluxo Contínuo, Desenvolvimento de um Entalpímetro de Fluxo, de um Sistema Monosegmentado e Construção de um Circuito Retentor de Picos
Ano: 1984
Orientador: Prof. Dr. Walace Alves de Oliveira
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: -
Resumo: Neste trabalho são descritos um entalpímetro de fluxo, um sistema monosegmentado e um circuito retentor de picos para Análise em Fluxo Contínuo (AFC). O entalpímetro difere de outros instrumentos semelhantes descritos na literatura, porque a válvula de introdução da amostra é colocada dentro de um banho de água que contém, também, os termistores do sistema diferencial de detecção termométrica. Este fato permite que o analisador termométrico opere em todas as configurações de fluxo da Análise por Injeção em Fluxo (AIF). Avaliando-se o entalpímetro com reação de neutralização (NaOH-HCI) demonstrou-se que o instrumento é mais sensível (limite de detecção mínimo = 0,07 mM de HCl), permite uma maior velocidade de determinação (até 90 amostras por hora) e emprega menor volume de amostra (ao redor de 50 ml) que os modelos existentes. O entalpímetro é empregado na determinação de ferro em minérios de ferro e de etanol em misturas água-etanol. A determinação de etanol faz uso do calor de diluição da amostra em água ou etanol absoluto. Duas faixas de concentração podem ser utilizadas. De 5 a 20% (m/m) a curva de calibração não é linear e permite a determinação com incerteza absoluta entre 0,03 a 0,1%. Na faixa de 95 a 90% (m/m) a curva de calibração é linear e permite a determinação de etanol em álcool combustível e hidratado com precisão absoluta de 0,05%. Determinações em amostras destes produtos mostram boa concordância com o método picnométrico. A determinação de ferro é efetuada reduzindo-se previamente o ferro(III) à ferro(II) em linha fluindo-se a solução por uma coluna empacotada com prata metálica. Posteriormente a solução reduzida é introduzida em um fluido carregador e conflui com solução de K2Cr2O7. Os resultados obtidos com o entalpímetro são comparados, obtendo-se boa concordância, com o método volumétrico. O desvio padrão relativo é melhor que 0,6% para o teor de ferro em minérios. O sistema monosegmentado de AFC desenvolvido emprega uma válvula que permite a introdução da amostra ladeada por duas bolhas de ar que minimizam a dispersão da zona da amostra para longos tempos de residência. A retirada da segmentação, antes da detecção, é feita em uma cela por permeação do ar através de uma membrana. O sistema é avaliado na ausência de reação verificando-se que altas velocidade de determinação (120 amostras por hora) podem ser conseguidas, com pequena perda de sensiblidade, empregando-se volumes de amostra de 100 a 300 ml e tempos de residência de até 300 s. Na presença de reações o sistema monosegmentado é aplicado à determinação espectrofotométrica de Boro, Amônia, Cromo(VI) e Fósforo. Os resultados mostram que ,quando a sensibilidade é o fator crítico, em uma determinação fundamentada em uma reação lenta, o sistema monosegmentado tem melhor performance do que o sistema não-segmentado (AIF) sendo que sua construção e operação são simplificadas em relação aos sistemas segmentados existentes. Precisões melhores que 1% são observadas para determinações de Cromo(VI) , Amônia, Fósforo e Boro nas faixas de 0,025 - 0,5; 0,05 - 0,5; 0,5 - 5 e 0,5 - 5 mg,ml, respectivamente. O circuito retentor de picos descrito é capaz de ler diretamente os sinais da AFC. Os resultados podem ser obtidos expressos em unidades de concentração e mostram que o registrador potenciométrico, normalmente utilizado, pode ser substituído pelo circuito proposto com vantagens em relação ao custo e velocidade de obtenção das medidas.
Abstract: A flow enthalpimeter, a mono-segmented assembly and a peak-holder circuit for Continuous Flow Analysis (CPA) are described in this work. The enthalpimeter differs from other apparatus described in the literatura once in this work the sample injection valve is loccated inside a water bath, along with the thermistors of the differential temperature detection system. This allows to use alI manifolds of the Flow Injection Analysis (FIA). The enthalpimeter performance is evaluated using a neutralization rcaction (NaOH-HCl) and shows more sensitivity (minimum detection limit = 0.07 mM for HCI), allows higher sample throughput (up to 90 samples per hour) and uses smaller sample volume (around 50 ml) than other apparatus. The enthalpimeter is used for determination of iron in iron ores and ethanol in water-ethanol mixtures. Determinations of ethanol are based on the dilution heat of its solutions in water or absolute ethanol. Two range of concentrations are suitable. From 5 to 20% (w/w), the calibration curve is not linear and allows the determination with an absolute precision between 0.03 and 0.1%. From 95 to 90% (w/w), the calibration curve is linear and can be used for determining ethanol in combustible and hidrated alcohol with absolute precision of 0.05%. Determinations of commercial samples of these products show good agreement with the picnometric method. The determination of iron is carried out by previous on-line reduction of iron(lll) to iron(II) which is achieved by flowing the sample solution through a colunm packing with metalic silver. The solution is then injected into a carrier stream merging with a solution of K2Cr2O7. The results from the enthalpimetric method proposed are compared with those attained with the volumetric one and shows good agreement. The relative Standard deviation for iron determination in iron ores is better than 0.6%. In the mono-segmented assembly for CFA the sample is introduced into the system between two air bubbles generated by a special valve in terms to minimize the sample zone dispersion for long residential time. The bubbles permeate through a membrane at a fIow cell before sampIe detection. When evaluated in the absence of reaction, using sample volumes of 100 to 300 ml, and residential time as large as 300 s, the system allows high throughput (120 samples per hour) with little loss of sensitivity. Under real conditions the mono-segmented systems is applied to the spectrophotometric determination of Boron, Ammonia, Chromium(VI), and Phosphorus. The results show that, when sensitivity is a critical parameter and the determination is based on a slow reaction, the mono-segmented system performs better than the non-segmented one (FIA). In addition, the construction and operation of this mono-segmented system are simple than the segmented systems. already existent. Precisions better than 1% are observed for the determination of Chromium(VI), Ammonia, Phosphorus, and Boron in the range of 0.025 - 0.5, 0.05 - 0.5, 0.5 - 5, and 0.5 - 5 mg.ml, respectively. The peak-holder circuit permits the direct reading of the CFA signals.. The results can be displayed in different concentration units upon calibration used. It also means that this circuit can replace the traditional potentiometric recorder with cost and speed advantages.
Arquivo (Texto Completo): vtls000048167.pdf ( tamanho: 4,81MB )

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