ASSIS, O. B. G. de

FLORES, A. M.

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oN  38, set/2000, p.1-6AVALIAÇÃO POR CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (HPLC) DA INTERAÇÃO ATRAZINA-CARBOXIMETILCELULOSE Adriano Meke Flores¹Odílio Benedito Garrido de Assis²A cromatografia é um método de análise química que tem por principio a separação de componentes de uma mistura com base na diferença de comportamento de partição entre uma fase em estado móvel e uma fase estacionária presente em uma coluna de análise. O princípio de medida se dá pela consideração de que certos componentes em solução na fase móvel apresentam afinidade química e interajam fortemente com a fase estacionária. Estes ficam retidos por um maior período de tempo sendo assim separados dos demais compostos que passam mais rapidamente. Os grupos funcionais polares capazes de formar pontes de hidrogênio terão fortes afinidades pela superfície e serão fortemente retidos. Moléculas polarizáveis (por ex., moléculas aromáticas) irão apresentar interação dipolo-induzido com a superfície do adsorvente e, portanto, também serão retidas, sendo que em ambos os casos o grau de retenção depende da polarização de cada molécula ou grupo funcional (Ewing, 1985). Como os componentes eluem da coluna, eles podem ser quantificados por um detector e ou coletor para futuras análises.A condição de equilíbrio é descrita pela relação entre a distribuição de um soluto, S, entre dois solventes imiscíveis (como as fases aquosas e orgânicas):A constante para esta condição de equilíbrio é:¹Instituto de Química de São Carlos, IQSC-USP, 13560-970 São Carlos, SP²Embrapa Instrumentação Agropecuária, C.P. 741, 13560-970 São Carlos, SPISSN  1413-6244COMUNICADOTÉCNICOMinistério da Agricultura e do Abastecimento Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaCentro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento de Instrumentação AgropecuáriaRua XV de Novembro, 1452 - Caixa Postal 741 - CEP 13560-970 - São Carlos - SPTelefone: (16) 274 2477 - Fax: (16) 272 5958 - e-mail: postmaster@cnpdia.embrapa.brorqaq SS ⇔[ ][ ]aqorqSSK =COMUNICADO TÉCNICOCT/38, CNPDIA, set/2000, p.2sendo [S ] e [S ] as concentrações de soluto nas fases orgânica e aquosa, org aqrespectivamente, e a constante de equilíbrio, K, é chamada partição ou coeficiente de distribuição.A cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) é o mais novo e importante membro de uma família inteira de técnicas de separação. A HPLC utiliza instrumentos com um intervalo maior de resolução por menor tempo e operação totalmente automatizada. O Instrumental de HPLC consiste de reservatórios da fase móvel, uma bomba, um injetor, uma coluna de separação e um detector, conforme diagrama disposto na Figura 1.Figura 1  Esquema do sistema de cromatografia líquida de alta-eficiência (HPCL)A HPCL é assim uma ferramenta útil nas análises de reações que ocorrem em meio aquoso e neste trabalho é empregada para avaliar se o polissacarídeo carboximetilcelulose (CMC) apresenta interação com o herbicida atrazina. Os polissacarídeos são polímeros naturais, não tóxicos, biodegradáveis e altamente versáteis. A CMC é um produto resultante da modificação química da celulose, que constitui cerca de 50% da estrutura das árvores e encontrada comercialmente na forma de sal de sódio (entre 6,5 a 9,5% de Na em sua estrutura). A CMC tem sido objeto de estudo na Embrapa Instrumentação Agropecuária como um material alternativo para usos em bioremediação (Vieira et al, 1999. Assis, et al, 2000). Os resultados obtidos até o presente têm apresentado indicam um potencial promissor para o emprego desses materiais ma remoção de resíduos químicos em meio aquoso (Flores et al., 1999, Flores et al., 2000).Para acompanhar o processo de sorsão do herbicida atrazina (ATZ) pela CMC, foi inicialmente desenvolvido uma metodologia, fazendo uso de técnicas eletroanalíticas para estimar as concentrações interagidas (Flores, 1999). Neste estudo  determinou-se  que a  proporção ”ideal”, em  solução, de  CMC e ATZ para que se atinja uma “eficiência satisfatória” no processo é da ordem de 20:1(v/v) em 48 horas de interação (Flores, 2000, Flores et al, 2000). COMUNICADO TÉCNICOCT/38, CNPDIA, set/2000, p.3Com base nesses resultados, empregamos essa relação para acompanhar o processo pela técnica de HPLC. O objetivo central aqui é separar e quantificar as moléculas de atrazinas ligadas das não ligadas com o polissacarídeo CMC.Para os ensaios utilizou-se um cromatógrafo líquido de alta resolução da marca Shimadzu, modelo CBM-10A, com sistema de injeção automático e detector UV-Vis. A separação se efetuou em uma coluna C-18 de 200 x 4 mm de diâmetro interno, com tamanho da partícula de 10 µm. A fase móvel constituiu-se de metanol P.A. (Merck) e água bidestilada. As amostras do herbicida atrazina (Ciba Geigy do Brasil) analisadas neste trabalho, possuíam pureza de 99%. A formulação comercial adquirida no -1mercado apresentava uma concentração de 500 g L  de ingrediente ativo. Soluções -1estoques de 30 mg L  foram preparadas em água deionizada e metanol (concentração menor que 1% v/v). As soluções de CMC (gentilmente cedidas pelo Prof. Dr. -1Campana-Filho do IQSC/USP) a 240 g mol  de sítios ativos foram preparadas sob agitação branda pôr 24 horas.A Figura 1 apresenta o espectro típico de absorção da ATZ em UV-Vis, onde dois picos são observados, em 260nm e 223nm, sendo este último o de máxima absorção. Este espectro é tomado como referência para definição de intervalos de comprimentos de onda para as análises posteriores no HPLC.Figura. 2. Espectro de UV-Vis-NIR de ATZ 12ppm.Para validação do intervalo de ensaio, levantou-se uma curva de calibração do HPLC, para diversas concentrações de ATZ em solução para o comprimento de onda de 223 nm (Figura 3). A resposta é bastante satisfatória, permitindo estabelecer um comportamento de proporcionalidade entre a concentração injetada e a resposta analítica em uma relação linear. Obteve-se uma composição ótima da fase móvel como MeOH:H O (70:30), em fluxo de 1 mL/min, proporcionando uma melhor 2resposta.200 250 300 350 400 450 5000,00,10,20,30,40,50,60,70,8Absorbânciaλ (nm)COMUNICADO TÉCNICOCT/38, CNPDIA, set/2000, p.4Figura. 3. Curva de Calibração para ATZ, medida em HPLC.Duas concentrações de ATZ, 12 ppm e 1,5 ppm, foram analisadas para uma relação de interação de 1:20 em CMC, no tempo zero e após 48 horas. A Figura 4 mostra cromatograma correspondente a solução de ATZ 12 ppm (x 20 CMC). Espectro similar foi obtido para a concentração de 1,5 ppm onde as intesidades de picos apresentam-se reduzidas.Figura. 4. Cromatograma correspondente a solução de ATZ 12 ppm, amostra inicial.Pelos cromatogramas nota-se que o pico de maior intensidade aparece para o tempo de aproximadamente 4,6 minutos, o qual corresponde ao sinal da ATZ para  o  comprimento   de   onda  de   223nm,   justamente   no   intervalo  em   que  a   ATZ0 5 10 15 20 25 300,02,0x1064,0x1066,0x1068,0x106 Y =1.02328E6+249097.3405 XáreaintegradappmCOMUNICADO TÉCNICOCT/38, CNPDIA, set/2000, p.5absorve com uma maior intensidade no UV-Vis.Os demais picos são inerentes ao padrão do herbicida utilizado, ou seja, de impurezas e demais compostos presentes na solução de ATZ comercial (Ciba Geigy do Brasil). Ao analisarmos esse pico, tem-se uma diferença no valor da integração da área em relação à amostra inicial e final. Em 12 ppm temos uma redução de 6,5% e em 1,5 ppm temos 3,1%. Em caráter de testes, em algumas amostras foram medidos tempos de até 40 minutos, porém nenhum outro pico foi encontrado. Deve-se ressaltar que o pico analisado refere-se exclusivamente a absorção da ATZ, sendo assim possível confirmar o estabelecimento de uma interação entre a CMC e a ATZ.O processo de interação da CMC com demais compostos orgânicos é dependente das concentrações e das características químicas da mistura, como pH, grau de oxidação, protonações estabelecidas ou formação de radicais livres etc. Os polissacarídeos em solução apresentam características polieletrólitas, ou seja assumem cargas específicas que favorecem interações do tipo fraca. Não temos a preocupação neste trabalho em estabelecer mecanismos de interação entre os compostos envolvidos, apenas o de avaliar se a CMC apresenta interações em graus que possa ser explorada tecnologicamente. Contudo, um possível modelo de interação pode ser entendido por meio de ligações de hidrogênio, com base nos resultados de Sinesi & Tessini (1982), conforme esquema representado na Figura 5.Figura. 5. Modelo de adsorsão de s-trizinas com CMC por ligações de hidrogênio.Os resultados obtidos por procedimentos analíticos como a HPLC indicam reações dessa natureza. É importante notar que os resultados obtidos mostram que a interação CMC-ATZ não segue uma proporcionalidade com respeito à concentração de ATZ adicionada em solução. Este efeito deve-se ao grau de liberdade das moléculas, uma vez que a proporção de CMC foi mantida, menos sítios ativos ficam disponíveis para interações com o aumento da proporção de ATZ. Estudos posteriores podem confirmar tais especulações.O resultado gerado por cromatografia embora sendo preliminar tem sido, contudo, confirmado através da medida de espectro em UV-Vis-NIR (faixa de 200 a 800 nm) para a mesma amostra, na qual temos uma redução proporcional a 6,86% de herbicida após sua interação com CMC. Embora numericamente os resultados sejam pequenos, são promissores, pois a celulose é um material natural e abundante. Seu uso como meio de remediação não tem sido explorado nem devidamente avaliado, os quais são os objetivos de estudos em andamento na Embrapa Instrumentação Agropecuária.OOHCH2O HOHOOHCOH2COOHNNNNNR1R2R3HHCOMUNICADO TÉCNICOCT/38, CNPDIA, set/2000, p.6REFERENCIASASSIS O.B.G., FLORES A.M., CAMPANA FILHO, S.P. Liquid-Cromatography Evaluation of Atrazine Removal by CMC, in VI CONGRESSO IBEROAMERICANO DE POLIMEROS, SLAP 2000, Havana, Cuba, Nov. 2000, Paper ref.: 7C8, Abstract Book, pg.286ALVES, C.R., VIEIRA, D.C.; ASSIS, O.B.G. Estudo por Polarografia da Interação Quitosana-Atrazina. PESQUISA EM ANDAMENTO no.22, jun/98 (Publicação interna Embrapa PA), 5p., 1998EWING, G.G Liquid Chromatography in Instrumental Methods of Chemical Analysis. thChapter 11 McGraw-Hill International Edition, 5  edition, Singapore 1984, p.375 VIEIRA, D.C., CAMPANA-FILHO, S.P ALVES, C. R., ASSIS, O.B.G. Potential of Biopolymer Application as Purifying Agent in Wastewater Treatment, in The 5th Brazilian Congress on Polymers  (5o. Congresso da ABPol) paper ref. CBPol 082, Águas de Lindóia, MG., Proceedings, CDRom...pg 1104-1105, 1999FLORES, A. M., ALVES, C. R.; ASSIS, O. B.G. Avaliação da Interação Carboximetil oCelulose-Atrazina por Técnica Eletroquímica, 10 . ENCONTRO NACIONAL DE QUíMICA ANALíTICA  10 ENQUA, Agosto/Set. 1999, UFSM  Sta Maria, RS, Livro de Resumos p. EL 43 FLORES, A.M., ALVES, C. R., CAMPANA FILHO, S. P.; ASSIS, O.B.G. Carboxymethylcellulose interaction with chemical solutes in water: a polarographic study. In NATURAL POLYMERS AND COMPOSITES (Mattoso, L.H.C.; Leão, A., Frollini E. eds), (Proceedings of  ISNaPol 2000) Embrapa Instrumentação Agropecuária, S. Carlos, 2000, p.93-96FLORES, A.M. Estudo da Interação do Herbicida Atrazina com o Biopolímero CMC por polarografia de Pulso Diferencial. Relatório de Estágio Técnico, Embrapa Instrumentação Agropecuária, S.Carlos, SP., 2000, 24p.SINESI, N., TESTINI, C. Physico-chemical investigations of interaction mechanisms between s-triazine herbicides and soil humic acids. Geoderma v. 28 (1982): 129-131

Avaliação por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (Hplc) da Interação Atrazina-Carboximetilcelulose.

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Avaliação por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (Hplc) da Interação Atrazina-Carboximetilcelulose.

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