Desenvolvimento de um sistema de detecção do sinal analítico de um fotômetro de emissão atômica por chama

Abstract

Fotômetros de emissão atômica por chama são equipamentos que objetivam a realização de análises qualitativas e quantitativas, através da quantificação da radiação emitida pelos átomos livres presentes em uma amostra. Os átomos livres ao retornarem do estado excitado para o fundamental emitem luz em comprimentos de onda característicos. Os fotômetros são equipamentos com estrutura relativamente simples, porém o custo para aquisição é elevado e seu princípio de funcionamento depende de diversos parâmetros que influenciam diretamente nos resultados obtidos. Neste trabalho foi implementado a um fotômetro de emissão atômica por chama um sistema de leitura do sinal analítico, empregando um hardware de baixo custo. O fotômetro otimizado possui sistema de nebulização pneumático de fluxo cruzado, no qual o combustível (GLP) e o comburente (ar comprimido), juntamente com a amostra, são misturados e direcionados ao queimador. A implementação do sistema de leitura do sinal analítico foi feita através do acoplamento e avaliação de um conjunto de fototransistores e de um sistema de amplificação de sinal, que permitiu a utilização da placa Arduino Mega para o processamento dos dados. No queimador, foram acoplados os fotodiodos que se apresentaram mais adequados ao projeto. O sistema de detecção foi calibrado com soluções padrão de Na e K e posteriormente foi avaliado o seu desempenho para a detecção de amostras aquosas contendo esses metais. Também foram realizadas determinações dos metais estudados em amostras aquosas reais e os resultados obtidos foram comparados com os valores expressos nos rótulos.

Flame atomic emission photometers are equipment that aims to carry out qualitative and quantitative analyzes by quantifying the radiation emitted by free atoms present in a sample. When the free atoms return from the excited to the fundamental state, they emit light at characteristic wavelengths. Photometers are equipment with a relatively simple structure, but the acquisition cost is high and their operating principle depends on several parameters that directly influence the results obtained. In this work, an analytical signal reading system was implemented in an atomic emission spectrometer with flame, using low-cost hardware. The optimized spectrometer has a cross-flow pneumatic nebulization system, in which the fuel (LPG) and the oxidizer (compressed air), together with the sample, are mixed and directed to the burner. The implementation of the analytical signal reading system was done through the coupling and evaluation of a set of phototransistors and a signal amplification system, which allowed the use of the Arduino Mega board for data processing. The photodiodes that were most suitable for the project were coupled to the burner. The detection system was calibrated with standard solutions of Na and K and its performance for the detection of aqueous samples containing these metals was subsequently evaluated. Determinations of the studied metals were also carried out in real aqueous samples and the results obtained were compared with the values expressed on the labels.