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Authors
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Abstract(s)
The purpose of the current study was to quantify the concentrations of copper, cadmium, lead ions in wine using ASDPV with a lab-made graphite composite electrode. A first study involved analysis of a reversible redox solution of K3[Fe(CN)₆] with response surface methodology in order to verify the CV dependency with scan rate and potential step, as well the DPV dependency with scan rate, potential pulse and potential step. For the DPV analysis, the conditions selected were 0.03 V/s for the scan rate, 0.01 V for the step potential, and 0.04 V for the pulse potential. With these experimental conditions, the DPV data from a full factorial design using two concentration levels of the three heavy metals allowed to verify the independence between the calibrations of each metal.
The analysis of 8 samples of Portuguese and Spanish wines by ETAAS allowed to verify that only copper levels were detected and quantified, obtaining Cu2+ concentrations varying between 0.011 and 0.535 mg/L. Considering the heavy metals trace levels, the ASDPV technique was selected, with the 4 min deposition step for standard calibration solution and sample solutions, which demanded an assisted digestion with HNO3 and H2O2. The ASDPV showed higher sensibility toward the copper (slope of 22 μA.L.mg-1), than cadmium (slope of 14.2 μA.L.mg-1) and lead (slope of 13.5 μA.L.mg-1). Only copper levels were measured in wine samples by ASDPV, within the range of 0.09 to 0.55 mg/L, being 0.91 times lower than those obtained by ETAAS.
Overall, the cheap lab-made graphite composite working electrode allows to analyze simultaneously three heavy metals using the ASDPV technique. Its analytical performance allows considering its application in the voltammetric analysis of wines. However, there is space for improvement by optimizing the experimental procedure of solutions preparations for ASDPV analysis which will be addressed in future work.
O objetivo do presente estudo foi quantificar as concentrações dos iões cádmio, cobre e chumbo no vinho usando ASDPV com um elétrodo compósito de grafite feito em laboratório. Um primeiro estudo envolveu a análise de uma solução redox reversível de K3[Fe(CN)₆] com metodologia de superfície de resposta a fim de verificar a dependência da voltametria cíclica com a velocidade de varrimento e potencial de impulso, bem como a dependência da voltametria de impulso diferencial (DPV) com a velocidade de varrimento, potencial de impulso e potencial de incremento. Para a análise DPV, as condições selecionadas foram 0,03 V/s para a velocidade de varrimento, 0,01 V para o potencial de passo e 0,04 V para o potencial de incremento. Com estas condições experimentais, os dados de DPV de um desenho fatorial completo, utilizando dois níveis de concentração para os três metais pesados, permitiram verificar a independência entre as calibrações de cada metal. A análise de 8 amostras de vinhos Portugueses e Espanhóis pela ETAAS permitiu verificar que apenas foram detetados e quantificados os teores de cobre, obtendo concentrações de Cu2+ a variar entre 0,011 e 0,535 mg/L. Considerando os níveis vestigiais dos metais pesados, foi escolhida a técnica redissolução anódica (anodic stripping, AS) com DPV, com a etapa de deposição de 4 min para as soluções padrão de calibração e soluções de amostra, após sofrerem digestão assistida com HNO3 e H2O2. A ASDPV apresentou maior sensibilidade em relação ao cobre (declive de 22 μA.L.mg-1), do que para o cádmio (declive de 14,2 μA.L.mg-1) e chumbo (declive de 13,5 μA.L.mg-1). Apenas os teores de cobre foram medidos nas amostras de vinho por ASDPV, na faixa de 0,09 a 0,55 mg / L, sendo 0,91 vezes inferior aos obtidos pelo ETAAS. No geral, o elétrodo de trabalho compósito de grafite feito em laboratório permite analisar simultaneamente três metais pesados usando a técnica ASDPV. O seu desempenho analítico permite considerar a sua aplicação na análise voltamétrica de vinhos. No entanto, há espaço para melhorias, otimizando o procedimento experimental de preparação de soluções para análise de ASDPV que será abordado em trabalhos futuros.
O objetivo do presente estudo foi quantificar as concentrações dos iões cádmio, cobre e chumbo no vinho usando ASDPV com um elétrodo compósito de grafite feito em laboratório. Um primeiro estudo envolveu a análise de uma solução redox reversível de K3[Fe(CN)₆] com metodologia de superfície de resposta a fim de verificar a dependência da voltametria cíclica com a velocidade de varrimento e potencial de impulso, bem como a dependência da voltametria de impulso diferencial (DPV) com a velocidade de varrimento, potencial de impulso e potencial de incremento. Para a análise DPV, as condições selecionadas foram 0,03 V/s para a velocidade de varrimento, 0,01 V para o potencial de passo e 0,04 V para o potencial de incremento. Com estas condições experimentais, os dados de DPV de um desenho fatorial completo, utilizando dois níveis de concentração para os três metais pesados, permitiram verificar a independência entre as calibrações de cada metal. A análise de 8 amostras de vinhos Portugueses e Espanhóis pela ETAAS permitiu verificar que apenas foram detetados e quantificados os teores de cobre, obtendo concentrações de Cu2+ a variar entre 0,011 e 0,535 mg/L. Considerando os níveis vestigiais dos metais pesados, foi escolhida a técnica redissolução anódica (anodic stripping, AS) com DPV, com a etapa de deposição de 4 min para as soluções padrão de calibração e soluções de amostra, após sofrerem digestão assistida com HNO3 e H2O2. A ASDPV apresentou maior sensibilidade em relação ao cobre (declive de 22 μA.L.mg-1), do que para o cádmio (declive de 14,2 μA.L.mg-1) e chumbo (declive de 13,5 μA.L.mg-1). Apenas os teores de cobre foram medidos nas amostras de vinho por ASDPV, na faixa de 0,09 a 0,55 mg / L, sendo 0,91 vezes inferior aos obtidos pelo ETAAS. No geral, o elétrodo de trabalho compósito de grafite feito em laboratório permite analisar simultaneamente três metais pesados usando a técnica ASDPV. O seu desempenho analítico permite considerar a sua aplicação na análise voltamétrica de vinhos. No entanto, há espaço para melhorias, otimizando o procedimento experimental de preparação de soluções para análise de ASDPV que será abordado em trabalhos futuros.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Keywords
Wine Heavy metals Cyclic voltammetry Differential pulse voltammetry Anodic stripping Atomic absorption spectrophotometry Response surface methodology Experimental design