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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Mecanização das medidas em ring oven por espectroscopia de emissão óptica em plasma induzido por laser (LIBS) : determinação de cobre em cachaça e identificação de origem
Title Alternative: Mechanization of the ring oven measurement by laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) : determination of copper in cachaça and identification of origin
Author: Farias Filho, Benedito Batista, 1985-
Advisor: Pasquini, Celio, 1957-
Abstract: Resumo: A determinação direta de amostras líquidas utilizando a técnica de Espectroscopia de Emissão Óptica em Plasma Induzido por Laser (LIBS) é muito difícil devido aos limites de detecção insuficientes obtido. Procedimentos de pré-concentração, como o ring oven, permitem que o analito seja determinado a partir de técnicas que utilizam a microanálise como o LIBS, depois da sua transferência para um substrato sólido (papel de filtro). Embora esta abordagem tenha sido praticamente descrita na literatura, o procedimento de medida foi feito manualmente. Assim, neste trabalho foi desenvolvido um sistema de medida mecanizado para analisar por LIBS o conteúdo do anel produzido pela técnica ring oven visando melhorar a precisão e reduzir o tempo de análise. O sistema é composto por um motor contínuo que gira uma plataforma a 10 rpm constituída por um disco de teflon® adaptado ao seu eixo central e que serve como suporte para amostra. A câmara de ICCD do sistema de detecção do LIBS foi programada para integrar o sinal produzido por 120 pulsos do laser que são disparados espaçados uniformemente sobre o contorno do anel durante 6 segundos. Para preparo dos anéis, 60 µL das soluções ou amostras de cachaça eram dispensadas sobre o papel de filtro com vazão de 25 µL min-1 e, em seguida, lavadas com 45 µL de HCl 0,05 mol L-1. Foi utilizado lítio (2 mg L-1; 670,80 nm) como padrão interno para construção das curvas analíticas na faixa de 0 a 8 mg L-1 de cobre (324,75 nm). O padrão interno foi efetivo para corrigir as falhas de amostragem ao longo do contorno do anel durante o processo de medida. As curvas analíticas construídas foram lineares (r > 0,990) na faixa de concentração estudada e o limite de detecção e de quantificação foram de 0,3 mg L-1 e 1,0 mg L-1, respectivamente. Os resultados da determinação de cobre em oito amostras de cachaça mostraram-se estatisticamente indistinguíveis, em nível de 95% de confiança, quando comparados com aqueles obtidos por meio do método oficial de adição de padrão e medidos por espectrometria de absorção atômica em chama (FAAS), com precisão média relativa de 9%. O procedimento de pré-concentração necessitou menos que seis minutos enquanto que as medidas do anel formado, usando o sistema mecanizado, necessitaram no total de dois minutos adicionais. Além disso, foi verificada a potencialidade da técnica ring oven/LIBS para classificação geográfica, por meio de modelos multivariados quimiométricos (LDA, PLS-DA e SIMCA) de cachaças da região de Salinas (MG). A capacidade preditiva das amostras foi melhor para o modelo quimiométrico baseado em Análise Discriminante Linear (LDA), conseguindo classificar corretamente 70% das amostras

Abstract: Direct determination of liquid samples using the technique of Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is very difficult due to the insufficient detections limits attained. Procedures of preconcentration, such the ring oven, allow the determination of analyte by microanalysis techniques, after transferring it to a solid substrate (filter paper). Although this approach has been previously described in the literature, the measurement procedure was performed manually. Thus, in this work a mechanized measurement system was developed to analyze by LIBS the contents of the ring produced through the ring oven technique in order to improve the precision and reduce the analysis time. The system consists of a continuous motor that spinning a platform at 10 rpm constituted by a teflon® disc coupled to its axis, serving as a support for the sample. The ICCD camera of the detection system of LIBS was programmed to integrate the signal generated by 120 laser pulses that is fired uniformly spaced on the ring contour during 6 seconds. To prepare the rings, 60 µL of standard solutions or samples of cachaça were dispensed on the filter paper at flow rate of 25 uL min-1 and afterwards washed with 45 µL of HCl 0.05 mol L-1 (42% v/v ethanol). Lithium (2 mg L-1, 670.80 nm) was used as internal standard for the construction of analytical curves in the range from 0 to 8 mg L-1 of copper (324.75 nm). The internal standard was effective to correct the sampling failures around the contour of the ring during the measurement process. Analytical calibration curves were linear (r> 0.99) in the concentration range studied and the limits of detection and quantification were of 0.3 mg L-1 and 1.0 mg L-1, respectively. The results of determination of copper in eight samples of cachaça showed be statistically indistinguishable, at 95% confidence level when compared with the official method of standard addition and measurement by flame atomic absorption spectroscopy (FAAS), with an average relative precision of 9%. The procedure carry out of preconcentration requires less than six minutes, while the measurements of the formed ring, using the mechanized system, requires an total two minutes to be performed. Moreover, it was verified the potentiality of ring oven/LIBS technique for geographic classification of cachaça of Salinas region (Minas Gerais State) using chemometric multivariate modeling (LDA, SIMCA and PLS-DA). The better predictive performace was attained by the chemometric model basead Linear Discriminant Analysis (LDA), achieving correctly classification of 70% of the samples
Subject: LIBS
Técnica do ring oven
Cobre
Cachaça
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2014
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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