Sensores ópticos para quantificação de sulfeto de hidrogênio em matrizes gasosas por espectrometria de floorescênica do UV-visível e espectroscopia de absorção no infravermelho: João Flávio da Silveira Petruci. -

Abstract

Among the gaseous pollutants, hydrogen sulfide and its derivatives – also know as Reduced Sulfur Compounds (RSC) – have been attracting attention due their high toxicity, corrosive proprieties and involvement in several environmental issues. For this reason, there are many agencies worldwide that establish limits for the presence of H2S and RSC in several environmental compartments ranging from ppm (μg g-1) to low ppb (ng g-1). In order to enable the monitoring of these compounds in air, analytical methods must provide reliable and accurate results. Optical sensors appear particularly advantageous in terms of equipment cost, simplicity, easiness of operation, and potential for miniaturization. Several chemical compounds with luminescent proprieties have been used as reagent for sulfide detection. However, most of them are based on toxic metals and, furthermore, their synthesis contains many steps and generates toxic residues. In light of this context, a new palladium chelate compound – denominate bis (2-aminobenzoic) palladium (II) – was used to determinate sulfides in aqueous and gaseous samples as described in the first part of this thesis. The compound reacts with sulfides leading to the increase of the fluorescence intensity at 410 nm, when excited at 245 nm. The method was validated and enabled the determination of 0.075 μmol L- 1 and 6.8 ppbv for aqueous sulfide and gaseous H2S, respectively. The second part of this thesis involves the use of infrared spectroscopy coupled to a new generation of hollow waveguides, so-called substrate-integrated hollow waveguides, for the real-time monitoring of H2S in gaseous samples. The determination is based on the instantly and UV-based conversion of H2S to SO2, a very strong IR absorber at 1245 cm-1. The method enables the determination of 3 ppm of H2S.

Dentre os poluentes gasosos, o sulfeto de hidrogênio (H2S) e seus derivados - conhecidos como Compostos Reduzidos de Enxofre (CRE) - possuem grande destaque devido a sua alta toxicidade, propriedade corrosiva e participação em problemas ambientais diversos. Diferentes órgãos de controle de emissão ao redor do mundo estabelecem limites para a presença de H2S em diversos ambientes, variando de ppm (μg g-1) até baixo ppb (ng g-1). Para que estes limites sejam de fato cumpridos, é necessário que existam métodos analíticos que produzam resultados confiáveis para quantificar e, consequentemente, monitorar H2S em ambiente gasoso. Sensores ópticos apresentam vantagens como custo acessível, facilidade de operação, potencialidade para miniaturização e facilidade de aplicação em campo. Diversos compostos químicos com propriedades luminescentes tem sido utilizados como reagente para detecção de H2S, entretanto, a maioria é baseado em metais tóxicos (p.e. mercúrio), além de síntese complexa envolvendo várias etapas. Dentro desse contexto, a primeira parte desse trabalho envolve a síntese e caracterização de um composto inédito de paládio denominado bis (2-aminobenzóico) paládio (II), que possui comprimento de onda máximo de emissão em 410 nm quando excitado em 245 nm. Esse composto reage rapidamente com sulfetos aquosos e gasosos, liberando para o meio o ligante ácido 2-aminobenzóico, responsável pelo aumento da intensidade de fluorescência, proporcional a quantidade de sulfeto. O método desenvolvido possui limite de detecção de 0,075 μmol L-1 e 6,8 ppbv para sulfeto e H2S, respectivamente. A segunda etapa do trabalho envolveu a utilização da espectroscopia de absorção no infravermelho acoplada a uma nova geração de células gasosas, denominadas substrate-integrated hollow waveguides (i-HWG), para determinação em tempo real de H2S em matrizes gasosas. A determinação envolve a conversão imediata...