DETERMINAÇÃO DOS LIMITES DE DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DO MÉTODO TITULOMÉTRICO DE DUREZA TOTAL EM MATRIZ ÁGUA

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1 DETERMINAÇÃO DOS LIMITES DE DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DO MÉTODO TITULOMÉTRICO DE DUREZA TOTAL EM MATRIZ ÁGUA Vania Regina Kosloski 1, Deisy Maria Memlak 2, Joceane Pigatto, 3 Lilian Regina Barosky Carezia 4 1 SENAI, Chapecó, Brasil, vania@sc.senai.br 2 SENAI, Chapecó, Brasil, deisy.memlak@sc.senai.br 3 SENAI, Chapecó, Brasil, joceane@sc.senai.br 4 SENAI, Chapecó, Brasil, lilian.rbc89@gmail.com RESUMO Os limites de detecção (LD) e limites de quantificação (LQ) do método de dureza total em água foram determinados com o objetivo de avaliar a capacidade analítica do laboratório na determinação quantitativa destes limites. O laboratório determinou os limites de detecção e quantificação deste método com base na experiência dos analistas e em experimentos, os valores obtidos foram: limite de detecção 3 mg/l e limite de quantificação de 15 mg/l. Palavras- chave: limites de detecção, limite de quantificação, dureza total. ABSTRACT The limits of detection (LD) and limits quantification (LQ) of the method of total hardness in water were determined to evaluate the analytical capacity of the laboratory for quantitative determination of these limits. The laboratory determined the limits of detection and quantification of this method based on the experience of the analysts and experiments, the values obtained were: detection limit of 3 mg /L and limit of quantification of 15 mg /L. Key Words: Limit of detection, Limit of quantification, total hardness. 1. INTRODUÇÃO A dureza está presente na água devido aos sais de cálcio e magnésio lixiviados pela água através do solo. A presença destes sais não causa danos à saúde e são próprios de água potável. No entanto para a indústria, a água com a presença destes sais em excesso é chamada de água dura. Esta por sua vez pode provocar corrosão, perda de eficiência na transmissão de calor em caldeiras, formação de incrustações, entupimentos em tubulações e depósitos na superfície de equipamentos, dificultando os processos de limpeza [1]. Segundo Feijó et al (2002), as impurezas da água podem originar sérios problemas operacionais, devido a formação de depósitos, incrustações em várias superfícies e corrosão de metais, diminuindo a eficiência dos processos de higienização e constituindo-se em fonte significativa de contaminação do leite cru e do leite processado industrialmente. Vários métodos podem ser empregados para determinação de dureza em água dentre eles, titulometria, e espectrofotometria. Os resultados de dureza devem ser expressos em mg/l de carbonato de cálcio (CaCO 3 ). De acordo com a NIT-DICLA -057, limite de detecção é a concentração mais baixa que pode ser detectada, mas não necessariamente quantificada pelo método, isto é, que pode ser diferenciada de zero ou detectada acima do ruído, com um nível de confiança estabelecido e o limite de quantificação é a concentração do constituinte que produz um sinal suficientemente maior que o sinal do branco e que pode ser detectada dentro de níveis especificados, por bons laboratórios, 1

2 durante e nas condições do trabalho de rotina. Tipicamente é a concentração que produz um sinal 10 vezes o desvio padrão acima do sinal do branco de água reagente. Para verificação do desempenho de métodos, a característica mais importante está relacionada aos limites, sendo a capacidade de detectar e quantificar o analito na amostra, determinar os limites de detecção (LD) e o limite de quantificação (LQ) é fundamental quando se está implantando um método de ensaio ou quando se deseja avaliar um determinado método. Os limites podem ser determinados através da experiência dos analistas e de experimentos, após a determinação dos limites é necessário verificar a recuperação e a exatidão de cada concentração para análise crítica e determinação do limite de quantificação. Para o parâmetro de dureza total a portaria n o de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde, é ampla e preconiza que o VMP (valor máximo permitido) é de 500 mg/l, mesmo se tratando de um valor alto, é necessário conhecer a detecção e quantificação do método para expressar resultados confiáveis já que estes podem variar em função da repetibilidade, padrões e equipamentos utilizados no processo. Limites e inferência estatística, muitas vezes são assumidos com base na experiência acumulada durante o desenvolvimento e uso do método analítico. No entanto, boa ciência de medição confia em hipóteses testadas [5]. 2. OBJETIVO O objetivo deste estudo é determinar os limites de detecção e quantificação do método titulométrico de quantificação de dureza total em água utilizado no laboratório. 3. METODOS E MATERIAIS Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Análise de Alimentos e Água do SENAI de Chapecó/SC, Setor Físico-Químico no primeiro semestre de Determinação do Limite de Detecção Esta constatação pode ser realizada com base em experimentos como provas em branco e através da experiência do analista. Neste caso as provas em branco não foram utilizadas, pois apresentaram valor igual a zero, então o limite de detecção do método foi estimado de acordo com a experiência do analista. 3.2 Determinação do Limite de Quantificação Para dureza total foram preparadas amostras fortificadas com concentrações variadas e acima de 3 mg/l para determinação do LQ. Para o preparo das amostras fortificadas, utilizou-se água deionizada como matriz e solução padrão de carbonato de cálcio sendo preparado 1000 mg/l a partir de MRC do NIST 915b. A solução padrão foi preparada utilizando carbonato de cálcio seco em estufa a 200ºC por quatro horas e em seguida foram pesadas 1,0004 gramas de carbonato de cálcio em balança analítica calibrada e diluído em água deionizada num balão volumétrico calibrado de 1000 ml, resultando na solução padrão de carbonato de cálcio com concentração de 1000 mg/l. Em seguida foram preparadas soluções padrão de carbonato de cálcio utilizando a solução padrão de 1000 mg/l onde cada 1 ml da solução de 1000 mg/l equivale a 1 mg de carbonato de cálcio (CaCO 3 ). Para a solução padrão de 3 mg/l foi pipetado 3 ml de solução padrão de 1000 mg/l e diluída em água deionizada em um balão volumétrico calibrado de 1000 ml, as demais concentrações foram pipetados os volumes de 5, 15, 100 e 250 ml de solução padrão de 1000 mg/l e diluídas 2

3 em água deionizada em balões volumétricos calibrados de 1000 ml, resultando em amostras nas concentrações: 3, 5, 15, 100 e 250 mg/l. 3.3 Realização do ensaio A partir do padrão preparado, as amostras foram submetidas ao ensaio de dureza total que foi realizado de acordo com a PORTARIA SDA Nº 1, de 07 de outubro de 1981 do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento MAPA. O princípio do método baseia-se na titulação complexométrica de sais de cálcio e magnésio por uma solução de sal sádico do EDTA em presença do indicador negro de eriocromo. Foram realizadas 7 replicatas de cada concentração, onde os resultados obtidos,bem como a média e o desvio-padrão amostral s para cada concentração estão descritos conforme tabela 1. Replicatas 3 mg/l 5 mg/l 15 mg/l 100 mg/l 150 mg/l 250 mg/l 1 3,09 4,69 13,06 95,51 144,56 239,97 2 3,19 4,69 12,46 91,52 143,96 237,17 3 2,19 4,69 12,86 93,61 144,46 238,37 4 2,69 5,38 13,26 96,8 144,66 241,36 5 2,69 4,89 13,66 92,42 142,86 238,07 6 3,39 4,89 13,16 94,41 146,15 237,87 7 2,49 4,39 13,56 95,21 144,16 236,58 Media 2,82 4,80 13,15 94,21 144,40 238,48 S 0,42 0,30 0,41 1,84 0,98 1,65 Tabela 1. Determinação do Limite de Quantificação - Concentrações obtidas 4. RESULTADOS O LD foi estimado através da experiência do analista sendo 3 mg/l. Para a determinação do LQ foi realizada uma análise crítica através do coeficiente de variação e da recuperação em relação aos resultados obtidos, levando em consideração a melhor e a menor reprodução do analito. Para calcular a recuperação foram utilizadas seis concentrações de amostra fortificada sendo: 3, 5, 15, 100, 150 e 250 mg/l. De acordo com a AOAC Peer-Verified Methods Program, Manual on policies and procedures, Arlington, Va., USA (1998), o critério de aceitação para recuperação da concentração de 3, 5 e 15 mg/l é de %, para a concentração de 100, 150 e 250 mg/l o critério é de %, conforme demonstra a Figura 1 todas as concentrações analisadas, apresentaram resultado satisfatório quanto ao intervalo de aceitação para recuperação. 3

4 Figura 1. Gráfico da Recuperação De acordo com a AOAC Peer-Verified Methods Program, Manual on policies and procedures, Arlington, Va., USA (1998), o critério de aceitação para o coeficiente de variação para a concentração de 3 e 5 mg/l é de 11%, 15 mg/l é 7,3%, 100, 150 e 250 mg/l é de 5,3%. Conforme observado no gráfico somente a concentração de 3mg/L apresentou resultado insatisfatório quanto ao coeficiente de variação, as demais concentrações analisadas apresentaram resultado satisfatório quanto a este critério. Figura 2. Gráfico do Coeficiente de Variação 5. CONCLUSÕES 4

5 Foi determinado o limite de quantificação através da análise da recuperação e do coeficiente de variação, haja visto que a concentração de 15 mg/l obteve um coeficiente de variação menor em relação as concentrações de 3 mg/l e 5 mg/l e esta foi a menor concentração reproduzida pelo laboratório, embora as demais concentrações também apresentaram o coeficiente de variação menor. A legislação preconiza que o valor máximo admissível é de 500 mg/l para água de consumo, porém a indústria necessita conhecer a dureza em concentrações inferiores ao preconizado pela legislação. Devido a esta necessidade o laboratório adotou este limite de quantificação sendo confíavel para garantir o monirotamento da água da indústria e considera que o parâmetro para água potável e também o parâmetro para água dura pode variar de 60 a 500 m/l (CaCO 3 ). 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] LEITE, M.O.; Andrade, N.J.; Souza, M.R.; Fonseca, L.M.; Cerqueira, M.M.O.P.; Penna, C.F.A.M. Controle de qualidade da água em indústrias de alimentos (Parte III) Dpto de Tecnologia e Inspeção de Produtos de Origem Animal, Escola de Veterinária da UFMG. Dpto de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Viçosa. [2] FEIJÓ, L. D.; PINHEIRO, C. A.; SILVA, A. C. O.; CERQUEIRA, M. M. O. P.; SOUZA, M. R.; PENNA, C. F. A. M. Caminhões de Coleta a Granel: Monitoramento da Qualidade do Leite, da Higienização do Mangote e da Superficie do Caminhão Tanque. In: XIX Congresso Nacional de Laticínios. 2002, Juiz de Fora - MG. Anais... Juiz de Fora: Instituto de Laticínios Cândido Tostes, [3] NIT-DICLA-057, Revisão 01. Critérios para Acreditação de Amostragem de Águas e Matrizes Ambientais. INMETRO, Rio de Janeiro, [4] Ministério da Saúde portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011 [5] CURRIE, L.A. Nomenclature in evaluation of analytical methods including detection and quantification capabilities. Pure Appl. Chem., v. 67, p , [6] Brasil, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria nacional de defesa agropecuária. Laboratório nacional de referência animal, LANARA. Métodos analíticos Oficiais para Controle de produto de origem animal e seus Ingredientes, Ministério da Agricultura, Brasília, DF, outubro/81. [7] Official Methods of Analysis of AOAC International, 19 th edition (2012) - AOAC Official Method. 5

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