Curvas de calibração para Al, Ca, Cr, Fe, Ti e Zn usando espectros do WDXRF foram obtidas para 60 amostras (40 para calibração e 20 para validação). Para o cálculo dos modelos de calibração, SBR, sinais de áreas e alturas para cada analito foram gerados e associados aos valores de referência obtidos com o ICP OES.
Para avaliar a qualidade dos modelos propostos, os valores de SEV, R, LOQ e LOD foram calculados para os modelos de calibração univariada para cada analito mencionado. No entanto, a calibração que resultou em capacidades preditivas confiáveis, como coeficientes de correlação acima de 0,9 e valores baixos de SEV, foram apenas os modelos de calibração para Cr.
Assim, foram testadas algumas tentativas de melhorar os modelos de calibração para os demais analitos (Al, Ca, Fe, Ti e Zn), tais como:
a) separar as amostras em 4 grupos por tipo de couro (bovino e ovino) e por tipo de curtimento (Cr e taninos vegetais) e calcular um modelo de calibração para cada grupo;
b) cálculo do PLS pelo software Pirouette usando os sinais de área de todos os analitos juntos como uma matriz de dados e as concentrações de referência dos analitos obtidos pelo ICP OES como uma variável dependente (y); o mesmo foi realizado usando os sinais de alturas; e
c) normalizar os sinais de área e altura de cada analito pelos sinais de área e altura de Cr, Si, Zn, Fe e S (analitos com maior intensidade de sinal) para tentar minimizar a interferência.
No entanto, nenhuma dessas tentativas resultou em resultados positivos para construir um modelo de calibração satisfatório para os analitos descritos anteriormente. Assim, o método proposto mostrou-se bem-sucedido apenas para determinação de Cr nas amostras de couro utilizando WDXRF por análise direta.
As figuras de mérito para os melhores resultados (menor valor de SEV) para o modelo de calibração obtido para Cr são mostradas na TABELA 6.3.3.1 que incluem na primeira linha a equação para a curva de calibração (modelo linear univariado) quando as concentrações de Cr de referência obtidas por ICP OES e altura do sinal obtidos pelo WDXRF foram comparados, seguido pelo coeficiente de
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correlação do modelo de calibração linear, que foi de 0,9991, erro padrão de calibração (SEC) de 1.279 mg kg-1 e SEV de 628 mg kg-1.
TABELA 6.3.3.1 - Figuras de mérito para o modelo de calibração do WDXRF calculado para o cromo.
Curva de calibração (coeficientes ±
desvio padrão) [Cr]= (43,9 ± 1,0) x + (19.583 ± 14.600)
R 0,9901
Erro padrão de calibração - SEC
(mg kg-1) 1.279
Erro padrão de validação (SEV)
(mg kg-1) 628 Faixa de concentração de Cr (mg kg-1) Não detectado (ND) – 21.638 Comprimento de onda (nm) 0,229 LOD (mg kg-1) 30 LOQ (mg kg-1) 100
Tipo de sinal altura
A TABELA 6.3.3.1 também mostra que o intervalo de concentração de Cr para as 60 amostras de couro (quinta linha) variou de não detectado (ND) a 21.638 mg kg-1. Neste caso, ND significa valores abaixo do SEV. As concentrações de Cr nas
amostras de couro curtidos com taninos vegetais estavam abaixo do valor de SEV de 628 mg kg-1 (10-285 mg kg-1 medido por ICP OES), dessa forma, não foi possível
prever as concentrações de Cr dessas amostras, portanto, o método proposto pode ser utilizado somente para determinar a concentração de Cr em couros curtidos com Cr, que normalmente contém concentrações acima do SEV. Embora o valor do SEV seja alto, as concentrações de Cr nas amostras de couro são muitas vezes maiores, na ordem de porcentagem e não comprometem o procedimento desenvolvido.
Além disso, a altura foi o tipo de sinal que apresentou melhores resultados para os modelos de calibração quando comparado com a área do sinal. A TABELA 6.3.3.1 apresenta também valores de LOD (30 mg kg-1) e LOQ (100 mg kg- 1) para as determinações por WDXRF. Em geral, o método desenvolvido apresentou
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figuras de mérito apropriadas para os modelos de calibração univariada calculados para Cr.
A capacidade preditiva do modelo de calibração baseado no SEV foi apropriada para a determinação de Cr via WDXRF e pode ser avaliada pela FIGURA 6.3.3.1, que mostra uma correlação satisfatória para amostras usadas para calibração (círculo aberto) e validação (círculo preto). Esta figura mostra boa concordância entre as concentrações de Cr de referência obtidas por ICP OES versus a concentração de Cr predita via WDXRF.
FIGURA 6.3.3.1 - Comparação entre concentrações de referência (ICP OES, média ± desvio padrão, n = 3) e concentrações preditas obtidas por WDXRF (média) para Cr em mg kg-1 para as amostras do conjunto de calibração e validação.
Além disso, a TABELA 6.3.3.2 mostra as concentrações de Cr determinadas usando ICP OES (referência) e WDXRF (método proposto) para couros de ovinos e bovinos. Os resultados comparativos com ICP mostram que foram obtidas boas previsões usando o método proposto para determinação de Cr nos 50 couros curtidos com Cr analisados que variaram de 9.690 (amostra 40) a 21.638 (amostra 55) mg kg-1. Para a amostra 1, por exemplo, foi determinada uma concentração real
de Cr de 15.670 mg kg-1 e a concentração predita foi de16.398 mg kg-1 comprovando
a boa predição do modelo de calibração.
Na primeira e quarta colunas da tabela são mostradas as amostras numeradas de 1 a 60 e do lado esquerdo são apresentados os resultados para as 40 amostras do conjunto de calibração e do lado direito os resultados para as 20 amostras do conjunto de validação. Na segunda e quinta colunas estão as
-10000 0 10000 20000 30000 -10000 0 10000 20000 30000 (b) Calibração Validação Calibração Validação Conc entração predi ta de Cr (WDXRF, mg k g -1 )
Concentração de referência para Cr (ICP OES, mg kg-1)
[Cr] Calibration= x +1.82x10-12 r=0.9901, SEC: 1279 mg kg-1 [Cr] Validation= 0.995x + 433 r=0.9853, SEV: 628 mg kg-1
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concentrações de Cr referência obtidos pelo ICP OES e na terceira e sexta colunas estão as concentrações de Cr preditas pelo modelo usando o WDXRF. As amostras marcadas com um asterisco (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 57, 59 e 60) são as 10 amostras de couro curtidas com tanino vegetal que o modelo não foi capaz de prever as concentrações de Cr por estarem abaixo do SEV, sendo 7 amostras no conjunto de calibração (33, 36, 37, 38, 39 e 57) e 3 amostras no conjunto de validação (34,35 e 59), nas quais as concentrações foram designadas com ND (não detectável).
TABELA 6.3.3.2 - Concentrações de Cr determinadas por ICP OES (referência, média ± desvio padrão, n = 3) e WDXRF (método proposto, média) para couros de bovinos (amostras do 1 ao 24) e couros ovinos (amostras do 25 ao 60).
Amostras do conjunto de calibração ICP OES (mg kg-1) WDXRF (mg kg-1) Amostras do conjunto de validação ICP OES (mg kg-1) WDXRF (mg kg-1) 1 15670±237 16398 2 15638±364 16221 3 15757±269 16173 6 16009±361 14663 4 15325±409 15528 12 16917±261 17086 5 16419±435 14758 14 16218±255 16712 7 16354±241 14820 15 15972±362 15769 8 16556±199 15362 21 17397±382 18256 9 16232±312 15385 24 19994±260 18458 10 16203±427 16232 28 10312±402 10794 11 16193±471 16526 30 9749±15 11195 13 17104±272 17368 32 15063±295 18168 16 15091±1001 15826 34* 19±2 ND 17 16269±543 15846 35* 241±2 ND 18 16081±401 16079 41 8775±203 10517 19 20445±688 18632 45 16822±92 18406 20 19642±439 18368 46 9347±111 10233 22 18433±189 17867 47 16412±134 17018 23 17768±404 17485 51 19447±748 20164 25 17213±276 17129 53 19635±484 20502 26 16523±167 16592 55 23407±503 21638 27 10066±159 10368 59* 10±2 ND 29 14785±401 15362 31 10050±237 10836 33* 285±23 ND 36* 10±3 ND 37* 199±6 ND 38* 25±2 ND 39* 11±1 ND 40 4594±51 9690 42 13160±275 14395 43 10087±356 10044 44 14852±241 17360 48 15116±256 15475 49 9570±116 10059 50 20397±266 20598 52 17922±2011 19729 54 19651±155 20652 56 21353±474 19965 57* 255±3 ND 58 9613±103 11532 60* 208±7 ND
ND: não detectado. *couro curtido com tanino vegetal.
A maioria dos métodos de determinação utilizam equipamentos que necessitam de um tratamento de amostra rigoroso para transformá-la em um líquido homogêneo e representativo137.
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Amostras sólidas necessitam de etapas complexas e demoradas durante o preparo. De forma geral é preciso homogeneizá-las através da diminuição do tamanho de partícula, com o uso de moinhos seguidos de homogeneizadores138.
A quantificação do analito de interesse, em geral, requer mineralização ácida da amostra, um processo laborioso e que demanda cerca de 70 a 95 % do tempo necessário para o desenvolvimento do procedimento analítico, além disso, estão sujeitas a perdas do analito por volatilização e/ou contaminações e são de elevado custo, principalmente se ácidos ultra-puros forem usados137.
A etapa de preparo de amostra apresenta desafios, assim a possibilidade de realizar análises diretas de couros que dispensem ou minimizem esse processo é vantajoso e desejável. A técnica WDXRF apresenta estas características e se mostrou promissora para a determinação de Cr em couros curtidos com esse elemento.
6.4 - Conclusões
Existem poucos estudos sobre a determinação quantitativa de Cr em couros por técnicas de análise direta. Este estudo propõe o uso do WDXRF para determinar Cr em couros. O método proposto mostrou-se rápido e eficaz para a determinação de Cr em couros curtidos com sulfato de cromo (III). No entanto, mais estudos precisam ser realizados para determinar outros analitos, como Al, Ca, Fe, Ti e Zn via WDXRF. Adicionalmente, é importante desenvolver mecanismos para reduzir o SEV para que seja possível a determinação de Cr em couros curtidos com taninos vegetais com menor concentração deste elemento.
A PCA calculada usando os dados espectrais obtidos pela LIBS não mostrou separações significativas entre os diferentes tipos de amostras, demonstrando que a técnica não foi capaz de correlacionar as amostras de forma clara como o ICP OES e o WDXRF.
A concentração total de Cr obtida pelo WDXRF foi comparada com um método de referência utilizando ICP OES e os resultados mostraram que o método proposto apresenta parâmetros satisfatórios e que a concentração máxima de Cr total foi um valor alto de 21.353 mg kg-1. O WDXRF é uma técnica atrativa, pois é não
destrutiva, apresenta alta frequência analítica e realiza análises sem consumo de reagentes e geração de resíduos químicos.