Água Laboratorial – Aplicações da espectroscopia e espectrometria na Água

A espectroscopia foi historicamente o estudo da interação entre radiação e matéria em função do comprimento de onda (l), e referia-se à utilização de luz visível dispersa de acordo com o seu comprimento de onda, ou seja, por um prisma. Mais tarde, o conceito foi expandido para abranger qualquer medição de uma quantidade em função de comprimento de onda ou de frequência.

Assim, também se pode referir a interações com radiação de partículas ou uma resposta a um campo alternado ou frequência variável (v). Quando foi compreendida a relação estreita entre energia dos fotões e frequência (E=hv), em que h é a constante de Plank, uma extensão da definição acrescentou a energia (E) como uma variável. Uma parcela da resposta como uma função de comprimento de onda — ou frequência mais comum — é referida como um espectro.

A espectrometria é a técnica espectroscópica utilizada para avaliar a concentração ou quantidade de uma dada substância e o instrumento que executa tais medições é um espectrómetro ou um espectrógrafo.

Espectrofotometria de Absorção Atómica com Chama (F-AAS)

Apesar de ser um pouco eclipsada por análises de multi-elementos ICP-MS e ICP-ES, o custo relativamente modesto da ASS garante a sua utilização em laboratórios mais pequenos ou para análises específicas. Dependendo do elemento, os limites de detecção variam entre ppb baixo para níveis de ppm. A água de Tipo II é, no geral, suficientemente pura para a maioria de ASS de rotina e não existe um requisito para níveis baixos de compostos orgânicos ou bactérias.

Cromatografia Gasosa–Espectrometria de Massa (GC-MS)

Para a Cromatografia Gasosa (GC), a  água purificada é utilizada para preparar amostras em branco, padrões e pré-tratamentos de amostras, por exemplo, extração de fase sólida. Uma vez que a GC-MS consegue alcançar uma elevada sensibilidade, o requisito da pureza da água é extremamente rigoroso. São necessários níveis muito baixos de TOC, ou seja, inferiores a 3 ppb, o que poderá ser melhor conseguido utilizando um polidor topo de gama alimentado com água pré-tratada por osmose inversa para remoção de iões e compostos orgânicos.

Espectrofotometria de Absorção Atómica em Câmara de Grafite (GFAAS) também designada por Espectrofotometria de Absorção Atómica em Câmara de Carvão (CFAAS)

Esta variante de AAS, em que a chama     é substituída por um tubo ou barra de grafite aquecido eletricamente, pode alcançar uma sensibilidade muito elevada em análises elementares. É necessário um polidor topo de gama de água de Tipo I, que garanta níveis ppt de impurezas elementares, resistividade de 18,2 MΩ-cm e baixo TOC, enquanto a monitorização de multi-etapas (disponibilizada pelo sistema ELGA PureSure - ver direita) fornece a melhor garantia de pureza. O melhor desempenho é conseguido quando o pré-tratamento melhorado é seguido de recirculação contínua e repurificação da água polida.

Espectrometria de Massa

Esta técnica altamente sensível permite análises de detecção de misturas complexas, necessitando, assim, de água com elevada pureza. Todos os pré-tratamentos de amostras, como        a extração de fase sólida e etapas de preparação de amostras necessitam de água ultrapura de Tipo I, que é produzida por um sistema topo de gama de "polimento" da água. Este permite níveis ppt de impurezas elementares, resistividade de 18,2 MΩ-cm e TOC extremamente baixo, tipicamente <3 ppb.

A monitorização multi-etapas (ver direita) é o único método que garante este nível de pureza e o melhor de desempenho é alcançado com pré-tratamento melhorado seguido de recirculação contínua e repurificação da água polida.

Espectrometria de Emissão Atómica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-AES)

Na ICP-AES, a sensibilidade difere marcadamente para diferentes elementos, no entanto, metais, semi-metais, fósforo e enxofre têm limites de detecção na gama de ppb (μg/l) e necessitam de uma pureza de água bastante rigorosa. A melhor opção traduz-se num sistema (polidor) de água de Tipo I de elevada pureza, apresentando resistividade >18 MΩ-cm, no entanto, os requisitos TOC não são, geralmente, importantes e o pré-tratamento pode ser efetuado por osmose inversa ou permuta iónica.

Espectrometria de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS)

Os avanços na instrumentação analítica moderna continuaram a melhorar a sensibilidade da análise de detecção de metais. Estes elementos são agora medidos a níveis ppt e sub-ppt, utilizando técnicas como a ICP-MS. O trabalho analítico de detecção necessita de água isenta dos componentes a serem medidos e exige a mesma pureza extremamente rigorosa da água para o trabalho mais sensível da ICP-MS.

São preferidas instalações tipicamente limpas para preparar reagentes de elevada qualidade para análises em branco, diluições padrão e preparação de amostras. O sistema de água especificado deverá ser um sistema de Tipo I especialmente concebido. Deverá incluir uma forma de monitorização multi-etapas (ver Diagrama PureSure, página 10) para garantir estes níveis de pureza. O melhor desempenho é alcançado com pré-tratamento melhorado resultante de um sistema de recirculação de Tipo II.

Espectrofotometria

A água purificada para aplicações de espectrofotometria terá que ter, pelo menos, uma qualidade de Tipo II, com um baixo nível de contaminantes inorgânicos, orgânicos ou coloidais. Tipicamente, a água apresenta uma resistividade >1 MΩ-cm e foi micro filtrada. Um teor baixo de TOC (<50 ppb) é de particular importância em técnicas em que são utilizados sistemas de detecção de raios ultravioleta, pois os orgânicos dissolvidos podem interferir na detecção.

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