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Title: Sensor de Demanda Química de Oxigênio: abordagem verde e de baixo custo baseada em papel funcionalizado com nanopartículas de prata e processamento de imagens
Authors: Nóbrega, Eryka Thamyris Damascena
Keywords: Demanda química de oxigênio. Nanopartículas de prata. Método colorimétrico. Imagens RGB. Análise de componentes principais
Issue Date: 2-Jul-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: NÓBREGA, E. T. D. Sensor de Demanda Química de Oxigênio: abordagem verde e de baixo custo baseada em papel funcionalizado com nanopartículas de prata e processamento de imagens. 60 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química do Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: A Demanda Química de Oxigênio (DQO) é um parâmetro-chave usado na avaliação da qualidade de águas residuais e superficiais que fornece informações sobre frações quimicamente degradáveis de poluentes orgânicos (e inorgânicos). Apesar de bem consolidada, sua metodologia padrão demanda tempo para o seu diagnóstico, uso indiscriminado de reagentes químicos tóxicos e um espectrofotômetro UV-VIS que nem sempre está disponível, especialmente em locais pouco desenvolvidos. Neste trabalho, apresentamos o uso do 9,10-epóxi-12 hidroxioctadecanoato de sódio (SEAR) com função dupla de agente redutor e estabilizador na síntese aquosa de nanopartículas de prata (AgNPs), bem como um estudo do comportamento desse nanomaterial frente a um efluente real (DQO = 920 mg L-1 ). A Espectroscopia de Raios-X por Dispersão em Energia conduzida nas AgNPs que reagiram com o esgoto bruto revelou a presença de enxofre, confirmando a propensão das AgNPs à sulfidação em ambientes ricos em matéria orgânica. A mudança no sinal UV-VIS sugere que AgNPs podem ser um sensor interessante na determinação da DQO. Nesse sentido, relatamos o desenvolvimento de um sensor a base de papel funcionalizado com AgNPs visando a detecção colorimétrica da DQO. A influência dos fatores de controle no processo de funcionalização dos sensores foi avaliada usando um planejamento fatorial completo 23 . Uma investigação do uso do sensor para detecção de carga orgânica poluidora foi realizada em amostras de efluentes reais com DQO variando de 66 a 1160 mg L-1 . Os resultados revelaram que o dispositivo pode ser capaz de detectar a presença de matéria orgânica instantaneamente, mesmo sem uso de instrumentação analítica. As mudanças na intensidade óptica nas AgNPs da camada sensorial do dispositivo, a depender do teor de matéria orgânica, permitem que a variação de cor capturada por imagens digitais seja relacionada com a DQO. Assim, processamento de imagens digitais foi usado para extrair os canais do sistema de cor RGB (Vermelho-Verde-Azul) e calcular a absorbância resolvida, o dataset resultante foi avaliado via Análise de Componentes Principais. 99,3% da variabilidade total dos dados foi explicada nas duas primeiras componentes evidenciando um padrão de diferenciação dos sensores em grupamentos por medida de DQO, especialmente devido a variável “canal B”, e indicando que o dispositivo pode ser usado como uma ferramenta alternativa promissora.
Abstract: Chemical Oxygen Demand (COD) is a quality parameter of superficial water and wastewater that provides information on chemically degradable fractions of organic (and inorganic) pollutants. Although firmly established, standard method require time for its diagnosis, indiscriminate use of toxic chemical reagents, and a UV-VIS spectrophotometer that is not always available, especially in developing countries. In this report we showed the use of 9,10-epoxy-12-hydroxytetradecanoate (SEAR) with dual role, simultaneously functioned as reducing and stabilizing agents in the synthesis of AgNPs, as well as a study of the nanomaterial behavior against a real raw sewage (COD = 920 mg L-1 ). Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy conducted on AgNPs that reacted with raw sewage revealed the presence of sulfur, confirming that sulfidation took place. The UV-VIS signal change indicates that AgNPs may be an interesting sensor in determining COD. In this sense, we report the development of a paper-based sensor functionalized with AgNPs for the colorimetric detection of COD. The influence of the control factors in the sensors functionalization process was evaluated using a full 23 factorial design. Investigation of sensor use to detect organic pollutant was carried out on samples of real effluents with COD varying from 66 to 1160 mg L-1 . The results revealed that the sensor can be able to detect the presence of organic matter instantly, even without the use of analytical instrumentation. Optical intensity variation of the AgNPs in the sensory layer device, depending on the organic matter content, allows the color variation captured by digital images to be related to COD. Thus, digital image processing was used to extract the channels from the RGB (Red-Green-Blue) color system and the resulting dataset evaluated with Principal Component Analysis. 99.3% of the total variability of the data was explained the first two components, evidencing a differentiation pattern of the sensors in groupings by COD measurement, especially due to variable “channel B”, and indicating that the sensor can be used as a promising alternative tool.
URI: http://monografias.ufrn.br/jspui/handle/123456789/6942
Other Identifiers: 2014055659
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