Análise de efluentes de indústrias gráficas no DF

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA E AMBIENTAL
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO
O ESTUDO DO FÓSFORO EM SOLOS DE
ÁREA DE EXTRAÇÃO SELETIVA DE
MADEIRA NA AMAZÔNIA ATRAVÉS DO
MÉTODO DE HEDLEY
Zayra Azeredo do Prado
Brasília - DF
2005

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA E AMBIENTAL
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO
O ESTUDO DO FÓSFORO EM SOLOS DE
ÁREA DE EXTRAÇÃO SELETIVA DE
MADEIRA NA AMAZÔNIA ATRAVÉS DO
MÉTODO DE HEDLEY
ZAYRAAZEREDODOPRADO
Dissertação apresentada ao curso de Pós-
Graduação em Química da UnB; Área de
Concentração: Química Analítica, como requisito
parcialobtençãodoTítulodeMestre.
Orientadora:DeniseImbroisi

Resumo
RESUMO
A má disposição final de esgotos e de efluentes industriais , constitui-se num
grande problema de agressão aos recursos hídricos brasileiros.
Devido ao grande desenvolvimento industrial, o quadro se torna
progressivamente mais grave, ao se considerar o lançamento anual de mais de cinco mil
novas formulações químicas abrangendo diversos segmentos industriais. Ressalta-se que
freqüentemente pouco se sabe sobre os efeitos dessas novas formulações à espécie humana,
a curto e a longo prazo. Um dos fatores que contribui para esse quadro atual de poluição é a
falta de uma política ambiental eficaz, já que a nossa política baseia-se principalmente em
instrumentos de comando e controle - legislação, sem no entanto estarem fortalecidos por
mecanismos de enforcement (“fazer cumprir”).
O Distrito Federal e sua área do entorno não fogem às regras regional e
nacional no que se refere aos recursos hídricos. Há um processo generalizado de perda de
qualidade físico-química, biológica e encontra-se também uma situação de usos múltiplos.
Ressalta-se ainda que o Distrito Federal apresenta um quadro de desenvolvimento e
crescimento populacional que gera preocupações. Assim a região apresenta um novo
quadro de ocupação. Este desenvolvimento acelerado gerou problemas no sistema de
serviço básico, de abastecimento de água, esgoto entre outros.
Um dos problemas que se apresenta entre os mais graves é que a água no
Distrito Federal tem sido utilizada para diversas atividades, sejam elas agrícola, recreação,
abastecimento de indústrias, e diluição de esgotos. No que se refere à diluição de esgotos,
os cursos d’água têm mostrado um quadro acelerado de deterioração ambiental, sendo que
alguns que apresentavam-se inseridos na classe 2, hoje estão classificados como 4 de
acordo com normas estabelecidas pela Resolução no
20, de 18/06/86, do Conselho Nacional
do Meio Ambiente.
São objetivos do trabalho fazer um levantamento da legislação ambiental a nível
federal e regional: leis relacionadas ao zoneamento industrial, política nacional de recursos
hídricos e gestão de resíduos industriais, ou seja, o estado da arte na legislação ambiental.
Caracterizar os efluentes industriais do Setor de Indústrias Gráficas no Distrito Federal,
com a conseqüente proposição e avaliação de métodos analíticos que melhor se adeqüem a

Resumo
este trabalho. Como objetivo final, cita-se a proposição de métodos analíticos e de
instrumentos de gestão que contribuam para minimizar possíveis problemas, visando a
garantir a melhoria da qualidade ambiental industrial do setor analisado.
Plasma indutivamente acoplado com emissão atômica foi utilizado para
determinar 22 metais nas amostras. A digestão das amostras foi otimizada e efetuada
usando ( HNO3/HCl). Foram determinados e otimizados sete parâmetros (pH, Sólidos
Sedimentáveis , Demanda Química de Oxigênio, Oxigênio Consumido, Alcalinidade ,
Fósforo Total e Nitrogênio Total).
Foram coletadas amostras em 32 industrias do setor de industrias gráficas do
Distrito Federal. As industrias apresentam alguns parâmetros que não se não se enquadram
na legislação ambiental. O controle de qualidade dos efluentes apresenta-se deficiente. Um
Plano de Gestão Ambiental dos Efluentes de Indústrias Gráficas do DF precisa ser
elaborado, contemplando a adoção de mecanismos de minimização de geração de resíduos
inseridos no próprio processo produtivo (in plant), face a dificuldade e a falta de eficácia
de ações de fiscalização empreendidos pelos órgãos responsáveis.

Dedicatória
Dedico este trabalho primeiramente a Deus. A meus pais Luiz e Leila, meu noivo
Joarley e meus tios, Roberto e Marta que em todo o tempo estiveram junto a mim.

Agradecimentos
Agradeço a Deus pela presença constante em todos os momentos, minha fortaleza.
Aos meus pais, pela vida e aos meus tios, Roberto e Marta pelo apoio. Ao meu noivo, pelo
amor e tão longa espera. Às minhas irmãs, Aline e Monique pelo carinho e colo e aos meus
avós pelas orações. À Bárbara, Joselene e Susan pela amizade e às orientadoras e colegas
de trabalho, que em todo o tempo estiveram ao meu lado na elaboração deste trabalho.

Índice
ÍNDICE
Lista de Tabelas.......................................................................................................................i
Lista de Figuras .....................................................................................................................iv
Lista de Abreviaturas..............................................................................................................v
1- Introdução...........................................................................................................................1
2- Objetivos ............................................................................................................................8
3- Revisão Bibliográfica.........................................................................................................9
3.1- Industrias e o meio ambiente..........................................................................9
3.2- Caracterização de efluentes geral ..................................................................10
3.2.1- Métodos fundamentais ...........................................................................10
3.2.2- Métodos aplicados a determinação de metais( GERAL) .......................14
3.2.3- Plasma indutivamente acoplado com emissão atômica..........................16
3.2.3.1- Fonte de Plasma Indutivamente Acoplada ......................................17
3.2.3.2- Introdução da amostra . ...................................................................17
3.2.3.3- Condições de operação e performance analítica .............................18
3.2.3.4- Exatidão e efeitos dos interferentes.................................................23
3.2.3.5- Efeitos da Matriz .............................................................................24
3.2.3.6- Precisão ...........................................................................................27
3.2.3.7- Fontes de Variação no Plasma Indutivamente Acoplado com
espectrometria de emissão atômica ..........................................................................27
3.2.3.8- Química do Plasma como ferramenta para química limpa, analises
ambientais e gestão de resíduos................................................................................28
3.3- Efluentes de industrias gráficas.....................................................................32
3.3.1- A Ciência da Superfície da Xerografia...................................................32
3.3.2- Industria Gráfica e o meio ambiente ......................................................33
3.3.3- Caracterização ........................................................................................35
3.3.3.1- Saúde dos trabalhadores em industrias gráficas ..............................35
4- Legislação.........................................................................................................................37

Índice
4.1- Efluentes industrial: instrumentos econômicos e regulação ambiental.........37
4.1.1- A geração e regulação de efluentes industriais ......................................37
4.2- A Regulamentação Ambiental: Instrumentos e Implementação ...................38
4.2.1- A Necessidade de Dar Prioridade aos Problemas Ambientais e os
Critérios para Fazê-lo ...................................................................................................39
4.2.2- A Concepção e o uso de instrumentos para a regulamentação ambiental
......................................................................................................................................41
4.2.3- Instrumentos Disponíveis.......................................................................42
4.2.3.1- Instrumentos do Tipo CEC..............................................................42
4.2.3.2- Instrumentos de Mercado ................................................................44
4.2.3.3- Outros Instrumentos ........................................................................47
4.2.3.4- Uso de Instrumentos: Exemplos de Países......................................49
4.3- Brasil - Legislação.........................................................................................50
4.3.1- A nível federal........................................................................................50
4.3.2- A nível do Distrito Federal.....................................................................51
5- Materiais e Métodos.........................................................................................................53
5.1- Região da Coleta ...........................................................................................53
5.1.1- Localização - Mapa do SIG/DF..............................................................53
5.2- Amostragem ..................................................................................................55
5.3- Condicionamento das amostras....................................................................55
5.4- Reagentes.......................................................................................................56
5.5- A água para lavagem e preparação de soluções ............................................56
5.6- Preparação da vidraria...................................................................................57
5.7- Equipamentos ................................................................................................57
5.7.1- Plasma indutivamente acoplado com emissão atômica..........................57
5.7.2- Condições experimentais do ICP-AES...................................................57
5.8- Procedimento Analítico.................................................................................57
5.8.1- Metodologia para determinação de Demanda Química de Oxigênio
(Método K2Cr2O7) .......................................................................................................58
5.8.2- Metodologia para determinação de Nitrogênio Total (Método Khjedhal)
......................................................................................................................................59

Índice
5.8.3- Metodologia para determinação do Oxigênio Consumido ( Método
KMnO4) ........................................................................................................................59
5.8.4- Metodologia para determinação de Sólidos Sedimentáveis (Cone de
INMHOFF)...................................................................................................................59
5.8.5- Metodologia para determinação de Fósforo Total..................................59
5.8.6- Digestão das amostras para determinações de Metais Pesados..............60
5.8.6.1- Primeira Etapa .................................................................................61
5.8.6.2- Segunda Etapa .................................................................................62
5.8.6.3- Terceira Etapa..................................................................................62
5.8.6.4- Quarta etapa: Método da adição padrão..........................................62
5.8.6.5- Quinta Etapa- Método da Adição Padrão........................................63
6- Resultados e Discussão ....................................................................................................64
6.1- Estudo dos Parâmetros Experimentais ..........................................................64
6.1.1- DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENIO ..............................................64
6.1.2- Alcalinidade............................................................................................65
6.1.3- Oxigênio Consumido..............................................................................66
6.1.4- Fósforo Total ..........................................................................................66
6.1.5- Nitrogênio Total .....................................................................................67
6.1.6- Sólidos Sedimentáveis............................................................................67
6.1.7- PH...........................................................................................................67
6.1.8- Metais Pesados .......................................................................................68
6.2- Digestão das amostras ...................................................................................68
6.3- Limite de Detecção (INGLE, et al, 1988) .....................................................76
6.3.1- Cálculos e Uso do Limite de Detecção ..................................................76
6.3.2- Determinações dos limites de detecção para os metais utilizando ICP-
AES...............................................................................................................................77
6.4- Analise das Amostras ....................................................................................78
6.4.1- Considerações Gerais .............................................................................78

Lista de Tabelas i
Lista de Tabelas
Tabela 1:Tipos Gerais de poluentes da água ..........................................................................3
Tabela 2: Importantes traços encontrados em água natural....................................................5
Tabela 3: Métodos para introdução de amostra....................................................................18
Tabela 4: Condições de operação comumente usadas no ICP-AES para soluções aquosas
nebulizadas ...................................................................................................................21
Tabela 5: Principais tipos de instrumentos reguladores (CEC)............................................43
Tabela 6: Principais tipos de IMs usados na gestão ambiental.............................................45
Tabela 7: Critérios da amostragem.......................................................................................55
Tabela 8: Reagentes utilizados na digestão e analises das amostras ....................................56
Tabela 9: Parâmetros X métodos para obtê-los....................................................................58
Tabela 10: Composição da amostra CRM 145 R .................................................................60
Tabela 11: Tipo de digestão..................................................................................................61
Tabela 12: Tipo de digestão..................................................................................................62
Tabela 13: Valores para pH no ponto final...........................................................................66
Tabela 14: Ácidos usados em adição ao HNO3 para digestão de amostras.........................69
Tabela 15: Reagentes e quantidades de reagentes estudados na digestão ............................70
Tabela 16: Concentração de metal encontrado em sistema aberto.......................................70
Tabela 17: Reagentes e quantidades de reagentes estudados na digestão ............................71
Tabela 18: Concentração de metal encontrado em sistema fechado ....................................71
Tabela 19: Concentração do metal encontrado (Comparação de triplicata).........................72
Tabela 20: Método da adição Padrão ...................................................................................73
Tabela 21: Método da adição Padrão ...................................................................................74
Tabela 22: Limite de Detecção.............................................................................................77
Tabela 23 - Especificação das industrias analisadasEspecificação das industrias analisadas
......................................................................................................................................78
Tabela 24: Composição Química ( metais-amostra total) ..................................................154
Tabela 25: Composiçao Quimica (metais- amostra filtrada) do efluente...........................156
Tabela 26- Composição Química ( amostra total) metais ..................................................158
Tabela 27-Composição química (amostra filtrada) metais.................................................159

Lista de Tabelas ii
Tabela 28- Composição Química dos Efluentes.................................................................160
Tabela 29-Composiçao Quimica (AMOSTRA TOTAL) METAIS..................................161
Tabela 30-Composiçao Quimica ( amostra filtrada) metais...............................................162
Tabela 31-Composiçao Quimica (amostra total) metais ....................................................163
Tabela 32-Composiçao Quimica (amostra filtrada) metais................................................164
Tabela 33-Composiçao Quimica do efluente .....................................................................165
Tabela 34-Composiçao Quimica (amostra total ) metais ...................................................166
Tabela 35 -Composiçao Quimica (amostra filtrada) metais...............................................167
Tabela 36-Composiçao Quimica dos Efluentes..................................................................168
Tabela 37-Composiçao Quimica dos Efluentes (metais) amostra total..............................169
Tabela 38-Composiçao Quimica do efluente (metais)amostra filtrada..............................170
Tabela 39-Composiçao Quimica dos efluentes( metais) amostra total ..............................172
Tabela 40-COMPOSIÇAO qUIMICA (AMOSTRA FILTRADA) METAIS ...................173
Tabela 41-Composiçao Quimica dos Efluentes..................................................................174
Tabela 42-Composiçao Quimica dos efluentes( metais) amostra total ..............................175
Tabela 43-Composiçao Quimica (metais) amostra filtrada................................................176
Tabela 47-Composiçao Quimica dos efluentes ..................................................................180
Tabela 49-Composiçao Quimica dos metais (amostra filtrada) .........................................182
Tabela 50-Composiçao Quimica ( amostra total) dos metais.............................................184
Tabela 52-Composiçao Quimica dos metais (amostra total) metais ..................................187
Tabela 55-Composiçao Quimica (amostra total ) metais ...................................................190
Tabela 56-Composicao Quimica (amostra filtrada) metais................................................191
Tabela 57-Composiçao Química do efluente .....................................................................192
Tabela 58-Composiçao Quimica (AMOSTRA TOTAL) METAIS...................................193

Lista de Tabelas iii
Tabela 60-Composicao Quimica do efluente ....................................................................195
Tabela 61-COMPOSIÇAO QUMICA (AMOSTRA TOTAL) METAISB........................196
Tabela 62-Composiçao Química (metais) amostra filtrada................................................197

Lista de Figuras iv
Lista de Figuras
Figura 1: Localização do SIG/DF.........................................................................................53
Figura 2: Mapa do SIG/DF e caixas de coleta......................................................................54
Figura 3: Amostras ...............................................................................................................56

Lista de Abreviaturas v
Lista de Abreviaturas
AAS –
OES –
APHA –
CPAS –
SIG/DF – Setor de Indústrias Gráficas do Distrito Federal
ICP-AES – Plasma Indutivamente Acoplado com Emissão Atômica
EEA-ICP - Plasma Indutivamente Acoplado com Emissão Atômica

Introdução 1
1- INTRODUÇÃO
A apropriação dos recursos naturais provindos do meio ambiente cede ao homem os
materiais e a energia necessários à produção de bens e serviços usados para a manutenção e
desenvolvimento da vida (Leal, 1986).
A Humanidade começou a preocupar-se com o esgotamento dos recursos naturais
quando percebeu que, após o advento da revolução industrial, a capacidade do ser humano
em dispor da natureza aumentou muito, resultando em alterações positivas e negativas. A
imprevisibilidade dessas alterações no ambiente e a evidência do limite de suporte dos
ecossistemas têm sugerido a interdependência entre a economia e o meio ambiente, ou seja,
a maneira pela qual nos apropriamos dos recursos naturais pode provocar impactos no meio
ambiente que, de acordo com a sua qualidade, podem reverter negativamente na própria
apropriação desses recursos, gerando deseconomias.
A evolução tecnológica é sempre apresentada ao público com uma panacéia, capaz
de resolver qualquer problema que se apresenta frente á humanidade. Evidentemente, a
introdução dos veículos elétricos, das CPAS, etc., vieram resolver todos os problemas
antevistos muito antes de sua materialização. Todavia, será que podemos confiar cegamente
na resolução de todos os problemas tecnológicos que se apresentam diuturnamente? Parece
que não. Com efeito , grandes acidentes recentes provaram algum tipo de descontrole
tecnológico. A cada momento novos produtos são lançados no mercado e,
conseqüentemente, acabam gerando contaminações ambientais.
Graves acidentes ocorreram ocasionando descargas de poluentes no meio ambiente.
Entre os vários acidentes ocorridos, é citada a explosão e incêndios da usina termonuclear
de Tchernobil (1986), Ucrânia), mostrou que, que ocorrido o acidente, inexiste formas de
controlar e limitar seus impactos, que foram sentidos em muitos países, a milhares de
quilômetros de distância. Também curiosa foi a nuvem tóxica que atingiu Seveso, na Itália,
onde não foi pane técnica a causa maior do problema ( a válvula de segurança funcionou e
soltou dioxina), mas o colapso organizacional, que está sempre presente tanto antes, quanto
durante e após o acidente ( Sevá, 1989).

Introdução 2
Atualmente pode-se falar das ameaças de esgotamento de alguns recursos não
renováveis. Por exemplo, a água ( recurso bem mais abundante do que o petróleo, e que
cobre ¾ da superfície do globo terrestre) pode ser um recurso que se esgota, apesar de ser
considerada um Recurso Renovável através do ciclo hidrológico. A redução da superfície
do Mar Aral, na antiga União Soviética, devido ao intenso uso de suas águas para irrigação,
bem demonstra esta afirmativa. Em todos os continentes se observam regiões onde não há
água , ou suficientemente bem distribuída, para que cada individuo faça dela o que bem
entender. Fagá ( 1991), em reportagem ao Jornal Gazeta Mercantil, anunciava que a
Companhia Suzano de Papel e Celulose estudava, já há vários anos, como liberara, a água
que usava em seus processo, destinando-se ao consumo dos paulistanos. Neste caso, a Cia.
Suzano instalou-se no local em 1957, passando a usar aproximadamente 1000 l/s, retirados
do rio Taiaçuapeba, cuja vazão mínima (época de seca) se situa em 1200 l/s. Hoje, esta
água, classificada no nível 2 ( própria para consumo humano, mediante tratamento prévio),
representaria um acréscimo de 20% na oferta ao paulistano, cujo abastecimento vem sendo
feito em “rodízio”, e que não pode utilizar da água do Tiête, mesmo após tratamento, em
virtude do atual nível de poluição.
Segundo Brown (1980), novas maneiras de produzir energia, outra aplicações das
fontes de energia conhecidas, maior desenvolvimento da indústria química e,
particularmente, petroquímica ( os EUA, anualmente, produzem, em matéria plástica, o
equivalente ao peso de todos os seus habitantes), apresentam a ameaça concreta de liberar
produtos químicos tóxicos no ambiente.
A má disposição final de esgotos e de efluentes industriais , constitui-se num
grande problema de agressão aos recursos hídricos brasileiros. Além disso, lixívias de
resíduos sólidos, chuvas ácidas e borras industriais têm também dado contribuição para a
deterioração da qualidade ambiental do país (Porto et al., 1991).
Segundo Valenzuela (1999), hoje, nossos rios e lagos são o destino final dos
efluentes industriais e do esgoto doméstico, estando seriamente contaminados com metais
pesados e esgotos, que dizimam muitos tipos de vida aquática benéficas ao homem e
também geram um ambiente propicio a outras espécie aquáticas não desejáveis.Esse autor
complementa citando que os aqüíferos freaticos também vêm sendo poluídos através da
infiltração de fossas sépticas, sumidouros ou reservatórios ou reservatório de águas

Introdução 3
residuarias industriais, disso resultando contaminação de pessoas e animais que usam água
subterrânea.
Devido ao grande desenvolvimento industrial, o quadro se torna
progressivamente mais grave, ao se considerar o lançamento anual de mais de cinco mil
novas formulações químicas abrangendo diversos segmentos industriais. Ressalta-se que
freqüentemente pouco se sabe sobre os efeitos dessas novas formulações à espécie humana,
a curto e a longo prazo. Um dos fatores que contribui para esse quadro atual de poluição é a
falta de uma política ambiental eficaz, já que a nossa política baseia-se principalmente em
instrumentos de comando e controle - legislação, sem no entanto estarem fortalecidos por
mecanismos de enforcement (“fazer cumprir”).
Correntemente, essas substâncias químicas tóxicas presentes na água apresentam
grande ameaça para a proteção de fornecimento de água em nações industrializadas.
Existem muitas possíveis fontes de contaminação química, que incluem resíduos a partir da
produção química industrial, operações de revestimento metálico, e pesticidas gerados a
partir da propriedade agrícola. Alguns poluentes específicos incluem aqueles produzidos
pela indústria química, tais como hidrocarbonetos clorados e metais pesados, incluindo
cádmio, chumbo e mercúrio. Tais fontes de contaminação podem causar uma série de
inconvenientes num corpo d’água, se não forem tratados ou dispostos convenientemente.
Os poluentes industriais podem ser divididos em algumas categorias, como
apresentado na tabela abaixo:
Tabela 1:Tipos Gerais de poluentes da água
CLASSE DE POLUENTE EFEITOS PRINCIPAIS
Elementos traços Saúde humana e animal; biota aquática
Metais pesados Saúde humana e animal; biota aquática
Metais ligados organicamente Transporte de metais nos ecossistemas
Radionuclídeos Saúde humana e animal
Poluentes inorgânicos Saúde humana e animal; biota aquática
Asbestos Saúde humana
Nutrientes de algas Eutrofização
Acidez, alcalinidade, salinidade (em excesso) Qualidade da água; vida aquática
Poluentes traços orgânicos Saúde humana e animal
Bifenil policlorinados Saúde humana e animal
Pesticidas Saúde humana e animal; biota aquática;
vida selvagem
Resíduos petróleo Vida selvagem; qualidade de água;

Introdução 4
estética
Resíduos humanos, esgotos e animais Qualidade da água
Demanda bioquímica de oxigênio Qualidade da água
Patógenos Saúde humana e animal
Detergentes Eutrofização; vida selvagem; estética
Substâncias carcinogênicas Câncer
Sedimentos Qualidade da água, biota aquática, vida
selvagem
Gosto, odor, cor Estético
As matérias orgânicas solúveis podem causar a depleção do nível de oxigênio
dissolvido num corpo d’água. Compostos orgânicos, tais como compostos fenólicos e
toxinas de água, podem produzir gosto e odores no tratamento de água para o consumo
humano. Certos nutrientes, à base de nitrogênio, fósforo e eventualmente sílica, aumentam
as chances de eutrofização dos corpos d’água. Outros componentes modificam a tensão
superficial da água, principalmente óleos, graxas e detergentes, influenciando nas trocas
gasosas, sobretudo de oxigênio. Ácidos e álcalis, compostos orgânicos e inorgânicos
interferem com a autodepuração, com a especiação química, e com a manutenção da vida
aquática. Substâncias odoríferas prejudicam a saúde humana, mesmo em baixas
concentrações. A poluição térmica acelera as taxas de reações bioquímicas e modifica os
valores de saturação e de dispersão de gases na água (Porto et al., 1991).
Mais recentemente, uma série de compostos orgânicos, muitos deles resistentes aos
tratamentos convencionais, tais como pesticidas clorados, solventes orgânicos,
poliaromáticos nucleados, metanos, metanos halogenados, etc. têm sido acrescidos aos
problemas ambientais pelos possíveis danos crônicos em baixas concentrações. Além de se
biocumularem nas cadeias tróficas, podem produzir mutagenicidade e/ou
carcinogenicidade. Outro grande problema são matérias tóxicas e alguns metais traços
(metais pesados), tais como cianetos, arsênio, selênio, mercúrio, cromo e vários outros, que,
além de serem tóxicos em baixas concentrações também podem ser bioacumulados por
organismos aquáticos, com prejuízo dos níveis tróficos superiores ( Porto et al., 1991).
Elementos traços é um termo utilizado para se referir àqueles elementos que
ocorrem em níveis muito baixos, de algumas partes por milhão ou menos em um dado
sistema. A Tabela 2 resume os mais importantes elementos traços encontrados em água
natural.

Introdução 5
Tabela 2: Importantes traços encontrados em água natural
Fontes Efeitos Significação
Arsênio Subprodutos de mineração,
resíduos químicos
Tóxico (possivelmente
carcinogênico)
Berílio Carvão, resíduos industriais Tóxico
Boro Carvão, detergentes, resíduos Tóxico
Cromo Revestimento metálico Essencial como Cr (III ), tóxico
como Cr (VI)
Cobre Revestimento metálico, mineração,
resíduo industrial
Elemento traço essencial, tóxico
para plantas e algas em altos
níveis
Flúor (fluoreto ) Fontes naturais geológicas,
resíduos, aditivo de água
Previne cárie dentária em torno
de 1 mg/l, tóxico em altos níveis
Iodo (iodeto ) Resíduos industriais, salmouras
naturais, intrusão água do mar
Previne gota
Ferro Resíduos industriais, corrosão,
água ácida de minas, ação
microbial
Nutriente essencial, danifica
adornos por oxidação
Chumbo Resíduo industrial, mineração,
combustível
Tóxico, prejudicial à vida
selvagem
Manganês Resíduos industriais, água ácida de
minas, ação microbial
Tóxico para plantas, danifica
adornos por oxidação
Mercúrio Resíduo industrial, mineração,
carvão
Tóxico, imobilizado como metil
mercúrio por bactérias
Molibdênio Resíduos industriais, fontes
naturais
Essencial para as plantas, tóxico
para animais

Introdução 6
Selênio Fontes naturais, carvão Essencial a baixos níveis, tóxicos
a altos níveis
Zinco Resíduos industriais, revestimento
metálico, Solda
Elemento essencial, tóxico para
as plantas
A gestão de resíduos perigosos é um problema digno de preocupação.
Inicialmente tentou-se o controle da poluição, através da contenção de resíduos na
industria instalando-se filtros no final da tubulação (end-of-pipe). Tal medida serviu apenas
para amenizar os problemas e deslocar o problema de resíduos para outros locais.
Atualmente novas medidas preventivas tem sido adotadas .É necessário incorporar
nas análises de empreendimentos de indústrias, também os custos que deverão ser
incorridos para obediência dos parâmetros ambientais, estabelecidos legalmente, para
emissões (efluentes), tanto líquidas, como gasosas e/ou sólidas. Uma nova tecnologia
chamada de produção limpa que traz como principio básico a prevenção ou minimização
de resíduos na fonte, e que traz benefícios sobre o end-of-pipe, porque previne a geração
de resíduos, minimiza a energia e conseqüentemente minimiza os gastos na produção.
Tais medidas ainda não tem aplicação efetiva, muitos setores industriais ainda
ignoram os problemas ambientais. Sendo necessário reavaliar as políticas ambientais
existentes e a aplicação efetiva da legislação, para que sejam implementadas ações para
quantificar e caracterizar os resíduos de modo a definir o tratamento mais adequado.
O Distrito Federal e sua área do entorno não fogem às regras regional e
nacional no que se refere aos recursos hídricos. Há um processo generalizado de perda de
qualidade físico-química, biológica e encontra-se também uma situação de usos múltiplos.
Ressalta-se ainda que o Distrito Federal apresenta um quadro de desenvolvimento e
crescimento populacional que gera preocupações.
Assim a região apresenta um novo quadro de ocupação. Este desenvolvimento
acelerado gerou problemas no sistema de serviço básico, de abastecimento de água, esgoto
entre outros.
Um dos problemas que se apresenta entre os mais graves é que a água no Distrito
Federal tem sido utilizada para diversas atividades, sejam elas agrícola, recreação,
abastecimento de indústrias, e diluição de esgotos. No que se refere à diluição de esgotos,

Introdução 7
os cursos d’água têm mostrado um quadro acelerado de deterioração ambiental, sendo que
alguns que apresentavam-se inseridos na classe 2, hoje estão classificados como 4 de
acordo com normas estabelecidas pela Resolução no
20, de 18/06/86, do Conselho Nacional
do Meio Ambiente.
O sistema de tratamento de esgoto do Distrito Federal apresenta alguns subsistemas
que possuem estação de tratamento. No entanto, a maioria dos esgotos são tratados em
lagoas de estabilização e depois lançados nas bacias hidrográficas.
A visão desse contexto acabou por gerar o problema de pesquisa: Caracterização
dos efluentes dos Setor de Indústrias Gráficas do Distrito Federal , visando a melhoria da
qualidade ambiental do setor.

Objetivos 8
2- OBJETIVOS
Este projeto inicia-se primeiramente fazendo um levantamento da legislação
ambiental a nível federal e regional: leis relacionadas ao zoneamento industrial, política
nacional de recursos hídricos e gestão de resíduos industriais, ou seja, o estado da arte na
legislação ambiental. Serão caracterizados os efluentes industriais do Setor de Indústrias
Gráficas no Distrito Federal, com a conseqüente proposição e avaliação de métodos
analíticos que melhor se adeqüem a este trabalho. Como objetivo final, cita-se a proposição
de métodos analíticos e de instrumentos de gestão que contribuam para minimizar possíveis
problemas, visando a garantir a melhoria da qualidade ambiental industrial do setor
analisado.

Revisão Bibliográfica 9
3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1- Industrias e o meio ambiente
Crescimento industrial em escala global tem provocado preocupação ambiental em
nível global. Essas preocupações transcendem problemas locais, tais como fontes pontuais
de emissões de poluentes e locais de remediações, para problemas globais, tais como
depleção do ozônio e aquecimento global (Pereira, 1994).
Processos industriais com mudanças físicos e químicos tem tradicionalmente sido
planejados sem levar em consideração a produção de resíduos e os impactos ambientais
adversos de emissões e descargas. Saúde humana e os ecossistemas podem ser ameaçados
por descargas industriais no ar, água e solo (Sikdar, et al.1998).
Resíduos apresentam um potencial perigo para os sistemas de águas naturais. Este
resíduos podem conter matéria orgânica que promovem microbial atividade e
desoxigenação, e ou matérias que são tóxicas para várias formas de vida no sistema
( Achour, et al, 2000).
Resíduos industriais, tais como industrias de comida, podem conter cargas de
metais poluentes que é composto de complexas misturas de químicos cujo comportamento
através do sistema biológico pode ser variado (Achour, et al, 2000).
Robson, et al, 1997, apresentam resultados a partir da analise regional da qualidade
da água no rio Tweed. Um amplo limite de determinações inorgânicas, nutrientes e micro-
orgânicos tem sido medidas para amostras do rio, efluentes industriais. Efluentes de esgoto
é o ponto mais significante de muitos poluente químicos na bacia de Tweed. Alta demanda
bioquímica, nitrato, amônia total, cloreto e fosfato resultam a partir de efluentes
domésticos e industriais. Metais pesados também são altos .
Na Malásia, centenas de toneladas de resíduos e sub-produtos são gerados
anualmente a partir de fontes industriais. Os resíduos tóxicos e perigosos geram grande
preocupação para muito deles. A geração de resíduos tóxicos e perigosos em 1992 foi de

337,000 toneladas anualmente, correspondendo a 215,000 m3/Y. Em torno de 29% de
resíduos tóxicos e perigosos são de industrias de metais acabados. Os efluentes a partir de
industrias de eletroplating contém metais pesados tais como cobre, zinco, níquel, chumbo e
cromo bem como ácidos, álcalis e cianeto. Todas essa substâncias são altamente tóxicas
(Sapari, et al,1996).
Efluentes ricos em sulfatos ( e.g. resíduos líquidos a partir de industrias de polpas,
papéis e fertilizantes, etc.) apresentam um sério problema de poluição ambiental. A
acumulação de sedimentos ricos em sulfatos em lagos, rios e mar podem causar a liberação
de sulfetos tóxicos que podem provocar danos ao meio ambiente (Ghigliazza, et al,2000).
Os solventes são extensivamente usados na industrias para limpar peças e
equipamentos por separação de graxa e fuligem e transportes deles, para mobilização de
sólidos como tintas, para separação de componentes sólidos ou líquidos de uma mistura
para seguir para purificação ( extração liquido-liquido e absorção de gás), e muitas outra
propostas. Uma vez que falta seleção para os processos industriais, muitos solventes
orgânicos estão em fase fora do produtos e processos por razões ambientais e saúde. Os
solventes consumidos são eventualmente lançados na atmosfera assim apresentando um
considerável impacto ambiental (Sinhá, et al, 2001).
Um grande numero de químicos sintéticos orgânicos tem sido lançados no ambiente
devido a atividades industriais. Resíduos de indústrias têxteis contém uma ampla variedade
de compostos polares e não polares, mas os polares são predominante. Estes compreendem
substâncias que são usadas como produtos auxiliares na produção e tratamento têxtil e são
lavados passando livremente com resíduos líquidos .Esses poluentes polares orgânicos
podem trazer problemas devidos ao fato que eles não são biodegradáveis e sua eliminação
é incompleta. Como conseqüência caracterização dos efluentes contaminados necessitam
ser feito (Castillo, et al,2001).
3.2- Caracterização de efluentes geral
3.2.1- Métodos fundamentais
As emissões de poluentes industriais em efluentes líquidos, são regulados no EU por
severas regulamentos nos os quais são listados químicos que não devem exceder uma dada
concentração ( União Européia, regulamentos). Por outro lado, uma companhia química

pode lançar um alto numero de químicos que não são considerados por esses regulamentos,
e em muitos casos são desconhecidos. De fato, regulamentos tendem a acompanhar as
descobertas cientificas e há uma necessidade para melhor entender a natureza química do
grande numero de compostos presentes em muitos efluentes industrias. Isto porque o
numero de parâmetros considerados para assegurar qualidade da água tem aumentado nas
décadas recentes (BENFENATI, et al, 1999)
Em ordem para a gestão apropriada e controle de resíduos produzidos a partir de
industrias, é necessário conhecer os processos específicos e as características dos resíduos.
Byung, 1996, introduziu alguns processos industriais e características dos resíduos para
providenciar alguns meio técnicos para engenheiros que estão envolvidos no controle dos
resíduos industriais . Segundo ele os tipos de resíduos são sólido, líquidos e gasoso. Os
resíduos líquidos tem origem a partir de matérias primas e subprodutos,e as principais
operações que levam a esses resíduos são lavagem e reações químicas e biológicas. O
resíduos líquidos são os mais importantes em muitos industriais por causa da sua
abundancia em quantidade e varia na qualidade. A caracterização dos resíduos devem ser
feitos de acordo com as características dos poluentes e os seu efeitos no ambiente: matérias
orgânicas, micropoluentes orgânicos, metais pesados, ácidos ou álcalis, substâncias
radioativas, calor,inorgânicos, microorganismos.
Lesage, 1993. realizou um estudos sobre os métodos analíticos para caracterização
de de residuos perigosos,destacando que a priori para fazer analises químicas, algumas
informações sobre a origem do resíduo deve ser usadas, muitos dos métodos, que foram
desenvolvidos inicialmente para caracterização de efluentes são compilados no Handbook
(Standard Methods for the Examiantion of Water and Waterwater, American Public Health
Association). Ele traz parâmetros tais como sólidos totais dissolvidos, carbono orgânico
total, Demanda bioquímica de oxigênio, óleo, graxa, metais pesados. Muitos dos
parâmetros, são usados para medidas comparativas do grau de contaminação das amostras e
seu possível impacto no ambiente, e como pode ser tratado. Estes testes são relativamentes
baratos e podem ser feitos rapidamente.
Achour, et al, (2000), caracterizou os resíduos líquidos das industrias de peixes na
Tunísia. As amostras coletadas, a intermediaria e a final tratadas foram caracterizadas
usando a analises tradicionais físicos e químicas (Ph, sólidos totais, matéria suspensa,

condutividade e Demanda Química de Oxigênio. O ultimo foi determinado de acordo com
o método Knetchel.
Remediação de resíduo liquido a partir de diferentes fontes é um importante missão
para os processos ambientais. Schwuger, et al, 2001, realizaram um experimento com
efluentes industriais que teve como metas: simultâneas extrações multi seletivas de Cu, Cr,
Cd, Ni, Zn, Hg e Pb, extração quantitativa com rendimento abaixo do limite da
concentração de metais traços dados pela legislação. Caracterizou os efluentes utilizando
medidas de pH usando um eletrodo de vidro e a demanda química foi determinado por
células testes para rápida analise fotométrica.
Tintas sintéticas que são usados extensivamente na industrias têxteis, de papel e
gráficas podem ser classificados principalmente como azo, antraquinona, nitro. Os
efluentes a partir dessas industrias variam amplamente na composição e contem compostos
orgânicos e inorgânicos e tem alto nível de cor e Demanda Química de Oxigênio.
Swaminathan, et al, 2003, realizaram um estudo sobre uso de Fenton’s para descolorir e
degradar dois tintas azo. As analises de pH, Demanda Química de Oxigênio foram medidos
utilizando Standdard Methods (1995).
Fuerhacker, et al, 2001, realizaram estudos em diferentes campos de residuos
líquidos., que tiveram com principal meta estimar a contribuição de diferentes fontes para o
fluxo total de surfactantes não-ionicos. A área de estudo foi em uma pequena cidade na
Áustria ( 30 000 habitantes) e representa uma área com influencia industrial. As amostra
vinham de variadas fontes: industria de papel, outras industrias ( 20% incluindo: lavagem e
limpeza, fabricação de metais, químicos, e industria de comida. As amostra foram
analisadas para comuns parâmetros incluindo Demanda química de Oxigênio, Nitrogênio e
Fósforo usando métodos padrões ( DEV, Deustche Einheitsverfahren, Loseblattsammlung.
Berlin: Wiley –VCH, 1998.
Lin, et al, 2000 investigaram o tratamento de efluente liquido a partir de uma
parque industrial para irrigação para agricultura.Durante o período de teste do presente
estudo, a qualidade da água do resíduo liquido foi monitorado por 11 meses. A
concentração de Demanda Química de Oxigênio foi medido por um equipamento similar
aquele medido no Jackson unidade ( APHA, Standards Methods for the Examination of
Water and Wasterwater , 1992).

Guerra, 2001, avaliou a resposta ecotoxicologica de efluentes industriais contendo
compostos fenólicos. Todos os efluentes coletados depois de passar por um tratamento
biológico e físico-químico foram caracterizados com analises químicas, biodegradabilidade
e testes ecotoxilogicos. As 24 amostras foram analisadas seguindo os seguintes parâmetros:
pH, condutividade, dureza, Ca, Mg, Demanda química de oxigênio, demanda bioquímica
de oxigênio, fenol. Analises adicionais foram feitas nos efluentes a partir da planta química
(acetona, acido acético) e dos influentes e efluentes do tratamento de resíduo (N-NH4, P-
tot). Todos os parâmetros foram analisados de acordo com os procedimentos padrão (IRSA,
1995; American Society of Testing and Materials, 1985).
Autoridade de Proteção ambiental de Victoria (EPAV) tem estabelecido nível
máximo permitido para poluentes nos efluentes.Estas exigências estão sendo tomadas para
proteger especialmente os receptores de água na qual os efluentes são descarregados. Para
atingir estas metas, conhecimento sobre os compostos perigosos e os elementos que entram
nos sistema de esgoto é necessário. Industria é a principal fonte de poluentes no esgoto e os
limites tem sido estabelecido para reduzir o volume e a força das descargas industriais.
Assim, com esse objetivo Kallio, et al, 1999, analisaram multivariados dados de poluentes
em amostras de esgoto. Os componentes químicos analisados foram escolhidos na lista de
principais poluentes mantidos pela EPAV, entre eles: demanda química de oxigênio,
sólidos totais, nitrogênio total, fósforo total, elementos como alumínio, antimônio, arsênio,
cobalto. Entre outros.
Esgoto pode conter milhares de diferentes compostos. Mais especificamente,
componentes dos esgoto incluem sustâncias orgânicas e inorgânicas derivadas de esgoto
domestico e industrial. Esses contaminantes incluem metais pesados (Zn., Cd, Pb), ftalatos,
bifenils policloriandos entre outros. Robidoux, et al, 1998, apresentaram uma aproximação
usando analises químicas e toxicológicas, para caracterizar a substancias tóxicas e legais
que pode ser adicionada ao esgoto séptico transportados por caminhões para instalações de
tratamento de resíduos líquidos na comunidade de Montreal. As amostras foram analisadas
de acordo com Standards Methods (APHA, 1992), para os seguintes parâmetros : sólidos
totais, sólidos toais voláteis, fósforo total, demanda química de oxigênio, fenóis, cromo,
cobre, níquel,chumbo, e zinco. Amostras de esgoto industrial foram analisados cádmio
dissolvido, cromo, cobre, níquel, chumbo e zinco.

3.2.2- Métodos aplicados a determinação de metais( GERAL)
Contaminação de metais pesados em sedimentos, solos e água é uma das grandes
ameaças para qualidade ambiental e saúde humana (Li, et al, 2001).
Metais podem ser determinados satisfatoriamente por absorção atômica plasma
indutivamente acoplado, ou, com um método menos preciso , métodos colorimétricos.Os
métodos de absorção incluem chama e técnicas eletrotermais. Métodos de chama
geralmente são aplicáveis em níveis moderados em sistemas limpas e com matriz
complexa. (Standarad Methods, 1992).
Metais pesados são metais com uma densidade em torno de 5 g/cm3
. Metais
pesados vindo de resíduos a partir de industrias e esgotos municipais, são uma das
principais causas de poluição da água e solo. A acumulação desses metais em resíduos
depende de muitos fatores como o tipo de industria na região. As instalações para o
tratamento de resíduos são esperados para controlar a descarga de metais pesados para o
ambiente. De qualquer modo, como os novos regulamentos e legislações visam a proteger
o meio ambiente. Assim Kangala, 2002, analisaram a remoção e acumulação de metais
pesados (Cd,Cu, Pb,Zn), comparando o conteúdo de efluentes e influentes, usando como
método espectrometria atômica de acordo com Polish standards methods: PN 92/C04570.
Segundo El-rafei, et al, 1987, a detecção e identificação de metais pesados é feito
por uma variedade de bens estabelecidas técnicas físicas e químicas. Muitos métodos
instrumentais são encontrados para aplicação na detecção de poluição.
Métodos Físicos:
 Cromatografia foi usada para separação de traços de efluentes industrias
 Métodos de titulação física tais titulação potenciométrica, condutimétrica e
amperometrica tem vantagens sobre ordinárias titulações químicas
 Espectroscopia de absorção
Métodos Químicos:
Métodos colorimétricos envolve a determinação da concentração de substancias
coloridas na solução.
Nesse artigo a técnica adotada foi de absorção atômica para a determinação de
traços de metais pesados tais como cobre, cromo, ferro, manganês, chumbo, zinco em
amostras de resíduos industriais.

Pode ser citado também a pesquisa realizada por Guanhong et al. (1999), que
desenvolveram um método para a determinação de K, Ca, Mg, Na, Al e Fe em neve do
artico utilizando Espectrometria de Massa em Plasma Acoplado com Plasma Frio e
técnicas de nebulização microcêntrica. O limite de detecção foi de 1, 2, 2, 7, 6 e 3 mg/l para
o Na, Mg, Al, K, Ca e Fe, respectivamente a reprodutibilidade das medidas foi melhor do
que 2% relativo ao desvio padrão n=10 para todos os elementos. A confiança do método foi
confirmada por Espectrometria de Absorção Atômica por Eletrotérmica.
Tratamento de resíduo liquido tem recentemente encontrado renovada atenção no
Brasil. Lutz, et al, 2000, utilizaram o processo de conversão a baixa temperatura para
analise efluentes municipais e industriais. Fizeram analise de óleo, e metais pesados , os
quais analisaram em triplicata com AAS.
O controle da poluição atmosférica como resultado dos processo de combustão é
ambientalmente muitos importantes. De fato, uma grande quantidade de diferentes
compostos como CO2, Nox, HCl, SO2, dioxinas, e metais pesados podem ser produzidos ou
lançados pelos processo de combustão industrial. Os metais podem ser analisados por
espectrometria absorçao (AAS), plasma indutivamente acoplado (ICP) usando
espectroscopia de emissão ótica(OES), espectrometria de massa (MS) aou analise de
ativação atômica(NAA). Seelig, et al, 2001 investigaram a possibilidade do uso para
monitoramento ambiental de processos de combustão com espectrometria de emissão com
plasma ótico com uma plasma microondas acoplado capacitivamente .
Remediaçao de resíduo liquido a partir de diferentes fontes é uma importante
missão para os processos industriais. Uma técnica especial e importante economicamente é
a separação simultânea não seletiva de sete relevantes metais pesados ( Hg, Cu, Cd, Cr, Ni,
Zn e Pb) a partir de resíduos industriais. Schuger, et al, 2001, testaram novas alternativas
para remediaçao de resíduos com surfactantes complexados e realizaram a analise de metais
com Espectrometria de Absorção Atômica de Chama (Chama-AAS).
Remoção seletiva e recuperação de metais a partir de efluentes industriais é um
problema ambiental e um preocupação econômica. Há um numero de metais pesados que
são candidatos para remoção a priori nas soluções de resíduos em contato com o ambiente.
Portanto, Hegazy, et al, 2000, estudaram a preparação de membranas hidrofílicas e

caracterizaram os metais com instrumento de absorção atômica usando lâmpadas para Pb,
Cd, Cu, Cd, Mn, Ni, Co, Zn e Fe.
Cobre é um metal pesado empregado extensivamente em industrias química e
atividades domésticas. Devido a poluição de Cu por efluentes lançados no ambiente
marinho, é necessário definir programas de controle para monitorar a concentração de
Cobre (II) em amostra marinhas. É essencial determinar Cu (II) em efluente a partir de
industrias e resíduos urbanos ou em água do mar. Espectrometria de absorção atômica é
uma técnica bem estabelecida. Mas para água do mar, Yebra, et al, 2002, testaram o uso de
fluxo de injeção de amostra ( FI) com espectrometria de absorção atômica de chama
(FAAS).
Um eficiente método para determinação de níveis em nanogramas de zinco em
águas (potáveis, irrigação , resíduos) foi descrito. Martos, et ,al, 2002, analisaram amostras
com espectrometria de absorção atômica eletrotermal. Destacaram que existem variados
métodos para determinação de zinco, como espectrometria de absorçao atômica (FAAS),
forno de grafite AAS (GFAAS), espectrometria de emissão atômica com plasma
indutivamente acoplado(ICP-AES) ou voltametria.
Aumento na população e industrialização tem resultado no aumento do conteúdo de
metais pesados de muitos efluentes. Os principais contribuintes de metais são:
processamento de comidas, hospitais, gráficas, fabricação de metais. O efluente tem
apresentado altas concentrações de Cu, Pb e Zn; todos esses três metais são listados como
poluentes prioritários pela US Environmetal Protection Agency. Torres, et, al, 1998,
mediram as mudanças na toxicidade desses efluentes depois do tratamento com fly ash.
Analisaram metais (Cu, Pb, e Zn) com Espectrometria de absorção atômica com um forno
de grafite e ionização de chama para o zinco.
3.2.3- Plasma indutivamente acoplado com emissão atômica
A introdução, em 1963, do plasma indutivamente acoplado (ICP) como fonte para
espectrometria de emissão atômica constituiu um revolucionário avanço neste campo. A
performance característica do ICP-AES, especificamente é versatilidade, ampla
aplicabilidade, e de fácil uso, sem paralelo entre os métodos de analises elementares.
Muitos trabalhos, previamente considerados por analistas como difíceis ou que
consumissem tempo, pode ser feito com facilidade e rapidez pelo ICP-AES.

Espectroscopia de emissão atômica baseada na fonte de plasmas (Skoog,
et al, 1998)
Por definição, um plasma é um condutor elétrico de misturas de gases contendo
uma significante concentração de cátions e elétrons. (A concentração dos dois são tais que
as cargas aproximam-se de zero). No plasma de argônio freqüentemente empregados para
analise de emissões, íons de argônio e elétrons são as principais espécies condutores,
embora cátions a partir das amostras também esteja presente em menor quantidade. Íons
argônios, uma vez formados no plasma, são capazes de absorver suficiente poder a partir de
uma fonte externa para manter a temperatura em um nível no qual favorece a ionização
mantendo o plasma indefinidamente; temperaturas maiores do que 10,000 K são
encontradas.Três tipos de plasmas de altas temperaturas são encontradas : (1) Plasma
indutivamente acoplado (ICP), (2) Plasma de corrente direta, e (3) Plasma de microonda
induzida .
3.2.3.1- FONTE DE PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADA
Típico fonte de plasma indutivamente acoplada chamada tocha. Ele consiste de
tubos de quartzo concêntricos através do qual fluxo de gás de argônio correm. Dependendo
do planejamento da tocha, a velocidade total de consumo do argônio é de 5 a 20 L/min. O
diâmetro da largura do tubo é freqüentemente em torno de 2.5 cm. Circundando o topo
desse tubo esta uma bobina de indução de água fria que tem o poder de gerar
radiofreqüência, que é capaz de produzir 0,5 a 2 Kw do poder em torno de 27 ou 41 MHz.
Ionização do fluxo de argônio é iniciada por uma centelha a partir de uma bobina Tesla. Os
íons resultantes, e os seus elétrons associados, então interagem com o campo magnético
flutuante produzido pela bobina de indução. Esta interação causa os íons e elétrons dentro
da bobina para fluxo no caminho anular fechado; o calor ôhmico é a conseqüência da
resistência dos íons e elétrons neste movimento. A temperatura do plasma neste caminho é
alta o bastante exigido para isolar do cilindro de quartzo externo. Este isolamento é
conseguido pelo fluxo tangencial do argônio em torno dos caminhos dos tubos. O fluxo
tangencial frio no interior da parede do centro do tubo e centros do plasma radialmente .
3.2.3.2- INTRODUÇÃO DA AMOSTRA .

Amostras são transportadas dentro da tocha pelo fluxo de argônio em 0,3 a 1,5
L/min através do tubo de quartzo central. As amostra são introduzidas dentro do fluxo de
argônio por alguns do métodos citados abaixo:
Tabela 3: Métodos para introdução de amostra
Método Tipo de amostra
Nebulização Pneumatica Solução
Nebulização Ultrassonica Solução
Vaporização eletrotermal Sólido, líquido, solução
Geração Hidreto Solução de certos elementos
Inserção direta Sólido, pó
Laser Sólido, metal
Arco de centelha ablation Condutor solido
Descarga de calor sputtering Condutor solido
Os dispositivos amplamente usados para injeção da amostra são os nebulizadores. A
amostra é nebulizada em um nebulizador de fluxo cruzado por uma corrente de argônio, e
as pastilhas finamente divididas são transportadas dentro do plasma .Aerossóis tem também
sido produzidos por meio de um nebulizador ultrassonico.
Freqüentemente, a grande fonte de interferência no método ICP reside na
introdução da amostra.
3.2.3.3- CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO E PERFORMANCE ANALÍTICA
Influencia dos parâmetros de operação(Montaser, et al, 1992)
A intensidade da linha do analito no ICP-AES é uma função complexa de muitos
fatores, que são avaliados pelo operadores para ajuste. Os parâmetros variáveis principais
que afetam a fonte do ICP são : por exemplo, o poder do RF acoplado no plasma, a
velocidade do fluxo de gás para chama do ICP, as observações height para medidas
espectroscópicas, e a velocidade da solução do nebulizador. O efeitos mais significantes na
intensidade do analito são produzidos por variações no poder foward , observações,
velocidade de fluxo de injeção do gás.Esse três fatores, entretanto interagem em um
complexo mas regular fashion , e os seus efeitos são diferentes para linhas espectrais

diferentes. A seleção de uma combinação apropriada desses fatores é de interesse critico no
uso de ICP-AES.
Os fluxos de gases intermediários e externos, e a velocidade da solução uptake, tem
efeitos relativamente pequenos na intensidade das linhas espectrais, e sua influencia pode
ser caracterizada e ajustada independentemente de outros fatores.
Principais fatores que afetam intensidade das linhas (Montaser, et al, 1992)
Caracterização da variações espaciais e temporais da emissão com plasma tem
elucidado algumas das complicações.Esse estudos tem apontado para muitos fenômenos do
ICP-AES em termos de linhas espectrais “moles”e “duras”, que demonstram as diferentes
emissões características.
Linhas moles, linhas atômicas dos elementos com baixo a médio potencial de
ionização ( < 8Ev), e linhas iônicas de elementos com segundo potencial de ionização baixo
( e.g., linhas Ba II e La II), são excitados principalmente por mecanismos de colisões e
dão intensidades baixas no plasma, isto é, menos do que aproximadamente 10 mm abaixo
bobina. Nas observações em grandes alturas no plasma, aumenta a ionização dos átomos de
analito e reduz a população e diminui a intensidade dos resultados. Linhas duras, tanto
atômicas como iônicas com o potencial de excitação mais alto, não são excitados em
temperaturas dominantemente em baixos níveis no plasma, em observações em picos mais
altos, eles são excitados por mecanismos que provavelmente envolvem espécies de argônio.
Eventualmente, entretanto, o gás frio no plasma estendido a este tipo também diminue,
assim que as linhas duras também exibem uma zona de máxima intensidade, embora em
altas locações no plasma. Quando a escolha existe, o analista sempre seleciona linhas duras
para analises com ICP-AES .
Os efeitos dos parâmetros predominantes pode ser conveniente visualizado no
gráficos mostrando a intensidade da emissão como função dos picos observados. Um
simplificado sumario dos impactos desses parâmetros tanto nas linhas moles como duras,
sob típicas condições de operações, é mostrado nas figuras1 a 3. A intensidade dos picos
das linhas moles ocorre tipicamente abaixo de 10mm, em contraste ao pico das linhas duras
em torno de 20 mm (Figura1).Sob condições do poder RF constante, a conseqüência da
variação na velocidade do fluxo de gás sobre a intensidade do analito é mostrado na figura
2. O principal efeito é uma diminuição na intensidade do pico e uma vertical mudança

ascendente do pico de posição para um aumento na velocidade do fluxo. Tanto as linhas
moles como as duras responde nesse caminho, mas só as linhas moles são mais fortemente
afetadas .
O efeito do aumento do poder RF sobre a intensidade do analito, em um injetor de
fluxo de gás com velocidade constante, é representado na figura 3. O resultado na linha
dura é direto: a intensidade aumenta com o poder RF em todas as alturas observadas, e
altura na qual as intensidade dos pico ocorre não varia muito. Assim em alguma local na
canal axial do ICP, intensidade aumenta com o poder RF. A linha mole é afetado em um
caminho mais complexo. Uma aumento inicial no poder aumenta a intensidade do pico e
muda o pico para uma posição mais baixo na coluna axial. Um aumento adicional no poder
causa uma mudança descendente do pico, mas diminui a intensidade do pico. No ponto A
na figura 3.A, aumenta a intensidade com o poder RF, no ponto B um aumento na posição
no poder RF aumenta a intensidade para o maximo e declina novamente. No ponto D, um
aumento no poder RF leva a uma pequena diminuição na intensidade. No ponto C, aumento
do poder pode ser visto e tem efeito muito pequeno.
Esta ultima observação é importante em analises praticas porque o ponto C é
concluído para usos comuns das observações das alturas. O tamanho finito da janela de
observação, usualmente um quadrado em torno de 4 mm de lado, serve para reforçar este
efeito perto da média da intensidade sobre um pequeno limite. Assim, sobre adequadas
condições de operação, a situações aparentemente anômalos suscita que a linhas moles são
menos suscetíveis a mudanças no poder ( e de fato mudanças na velocidade do fluxo do
gás injetor) do que as das linhas duras, apesar da sua grande suscetibilidade.
Este efeito pode ser claramente visto na figura 4, que mostram a influencia das
pequenas variações do poder RF sobre a intensidade das linhas no sistema ICP-AES
operados sobre condições usados para analises de routina. As linhas moles ( e.g., Li) tem
pequena suscetibilidade ao poder RF, enquanto os gráficos para linhas duras (e,g., Zn) tem
grandes inclinações. Pequenas variações no fluxo do gás injetor produz efeitos que são
similares aos do potencial de excitação.Uma mudança na composição do gás do plasma
resulta em alterações significantes na condições de operação para ICP-AES. Alguns
analistas misturam routineiramente misturam 2 a 10%, nitrogênio, ou oxigênio com

argônio para aumentar sensiblidae, remove moléculas de óxidos indesejáveis
(especialmente no ICP-MS), ou oxido de carbono a partir de solvente orgânicos .
Condições de operações comumente usadas
Condições de operações usadas na prática , depende principalmente do tipo da tocha
da tocha de ICP usada. Grandes tochas, baseadas no planejamento original Greenfield’s,
necessitam de grande fluxo de gás para manter o plasma, e correspondentemente altos
níveis de poder pode ser acoplado dentro do plasma. Entretanto, isto tem sido refinado, e
modernas condições de otimização requerem significantemente reduzida fonte RF e
velocidade do fluxo de gás.
Muitos equipamentos de ICP-AES fabricados empregam uma pequena tocha
baseada no planejamento Fassel’s, que requerem relativamente baixo fluxo de gás.
Conseqüentemente, as condições de operação reportadas para aplicações práticas caem para
pequenos limites adequados para este tipo de tocha (Tabela 2). No interesse de reduzir
custos operacionais, algumas atenções direcionadas para reduzir as várias dimensões das
tochas. Estas fabricações possibilita o uso de menos argônio e facilita o uso de pequenas
geradores RF , porque baixas níveis de RF são requeridas .
Tabela 4: Condições de operação comumente usadas no ICP-AES para soluções aquosas
nebulizadas
Tocha: Tipo fassel
Injetor do fluxo de gás: 0.6 a 1 L/min Ar
Fluxo de gás intermediário: 0 a 0.5 L/min Ar
Fluxo de gás externo: 12 a 18 L/min Ar
Fonte RF avançada : 1.1 a 1.3 kW
Alturas observadas: Centrada em 14 a 18 mm acima da
bobina
Velocidade da solução: 0.5 a 2.0 L/min
Limite de detecção (Montaser, et al, 1992)
1) O conceito e definição do limite de detecção
Limite de detecção instrumental
Qualquer intensidade de linha radiante usada como medida da concentração do
analito é necessariamente diferente entre duas quantidades. A luz espectral passando

através de um fenda de saída do espectrômetro consiste de fótons originados a partir dos
átomos de analito mais fótons de outras dontes no plasma. Esta luz espectral total é a
quantidade que é medida pelo instrumento. Para obter a resposta net a partir dos átomos do
analitos sozinhos, a resposta ( i.e., a luz espectral que tenha sido produzidas se os átomos
analitos estão presentes) deve ser estimada e subtraída a partir do total.
O modo pelo qual a luz espectral background estimado é produzido depende do
tipo de espectrofotômetro usado. Com instrumentos expandidos, o background é estimado a
a partir de valores medidos do lado da linha do analito em poucos segundos das linhas
medidas. Para policromadores, o background é normalmente medido o comprimento de
onda quando a solução de um branco é nebulizado em um tempo separado.Por outro lado,
incertezas persistem na determinação do background. Quando o sinal a partir dos átomos de
analitos é muito pequeno e similar em magnitude a incerteza a nível do background, a
presença dos átomos dos analitos não pode ser definidamente estabelecida.
O limite de detecção, cL,é definido pelo IUPAC como a concentração que produz
uma malha de intensidades de linhas, xL, equivalente a três vezes ao desvio padrão do sinal
do background, B . A função calibração analítica com inclinação ( sensibilidade,S) de
dxA/dc é assumido ser linear quando não intercepta para o qual c é a concentração e xA ‘é a
malha do sinal do analito.
xL= 3B (1)
c= xA/S (2)
cL= 3/S (3)
O desvio padrão, B, freqüentemente é estimado a partir de 11 integrações
consecutivas do sinal durante a nebulização da solução do branco. Dadas certas restrições,
esta definição é pratica, desde que olimite de detecção pode ser estimado rapidamente por
uma comparação entre diferentes instrumentos ou entre condições operacionais em um
simples instrumento.Esses limites de detecção, entretanto , são pouco realisticos baixos
para aplicações de muitas analises praticas e deve ser qualificado como “limite de detecção
do instrumental”(IDLS) .
2) Alguns fatores práticos que afetam limite de detecção (Montaser, et al,
1992)
a. Tipo de nebulizador

Nebulizadores pneumáticos, como grupo, produzem limites de detecção
similares para uma dada linha do analito e tempo de integração. Para severas comparações,
cada nebulizador, como todos os seu parâmetros operacionais, deve ser testado como
simples instrumentos. Isto é feito raramente na prática. Em um artigo de Walton e Goulter,
entretanto, um Babington tipo nebulizador foi comparado com um nebulizador concêntrico
de vidro. Limite de detecção dado pelo nebulizadores para 11 elementos foram
comparados e mostram similaridades. Esta similaridade nos limites de detecção entre
diferentes nebulizadores pneumáticos implicam que a suas absolutas eficiências são
similares ( não relativa eficiências) foram muito similares.
b. O efeito do tempo de integração
Ambos sensibilidade e nível de ruído do branco depende do tempo de duração sobre
qual o sinal estabilizado a partir do ICP é integrado. A sensibilidade é proporcional ao
tempo de integração, mas os desvio padrão de ruído do branco deve variar com a origem
do tempo de integração, dado que o ruído ‘randômico e tem um branco ( i.e., justamente
distribuídos) espectro freqüência. Sobre essas condições, o limite de detecção deve variar
inversamente com a origem square do tempo de intergaçao ( i.e., um aumento de quatro
vezes no tempo de integração corresponde uma baixa no limite de detecção por um fator de
dois)(Thompson, et al,1992).
c. Analises seqüencial e simultâneas
Pequenas diferenças é notada entre os limites de detecção obtidos por instrumentos
simultâneos e sequenciais quando as mesmas linhas e tempos de integração comparáveis
são usadas . As diferenças são da mesma magnitude como as diferenças entre instrumentos
da mesma qualidade a partir de diferentes fabricações. Limites de detecção na presença de
interferências espectrais são geralmente esperadas serem melhores com analise simultânea
como resultado da precisão e estabilidade das séries de comprimento de ondas.
3.2.3.4- ExATIDÃO E EFEITOS DOS INTERFERENTES
(Montaser, et al, 1992)
A exatidão pode ser conseguida por um método na ausência do efeito de
interferência . Os efeitos interferentes são repostas do sensor analítico a partir de soluções
constituintes de outros analitos . Os sensores analiticos de presentes interesse são as
intensidades das linhas espectrais medidas no ICP-AES.

Os efeitos interferentes mo ICP-AES são menores do aqueles encontrados em
outros campos da espectrometria atômica. Certamente, os efeitos interferentes são maiores
nos plasma de microondas acoplados , plasmas de corrente direta e espectrometria de
absorção atômica eletrotermal. Igualmente ICP-MS exibe maiores efeitos interferentes do
que ICP-AES .
Esta relativa liberdade de efeitos interferentes no ICP-AES é o resultado da alta
temperatura pela qual a amostra é submetida quando passa no ICP. Por causa desta alta
temperatura, vaporização e atomização da amostra são virtualmente completa na zona de
observação do plasma. Assim, pouca chance existe para interferências químicas ( i.e.,
formação de molécula), que reduz a população de átomo no plasma. O problema da
volatização seletiva não ocorre, e a formação de oxido, que pode reduzir a sensibilidade não
ocorre. De fato, só com o aumento da sensibilidade do ICP-MS alguns oxido moleculares
ou espécies são observadas
Dois efeitos indiretos que contribuem para interferências estão associados com
nebulizador e tocha ICP. O primeiro efeito, é causado pela redistribuição aerosol iônico no
nebulizador. A s pequenas pastilhas produzidas pelo nebulizadores tem uma composição
diferente a partir do volume da solução. Entretanto, problemas práticos relacionados a este
fenômeno não tem sido relatado. A segunda interferência é a ocorrência do efeitos de
memória na tocha do plasma. Se uma solução de potássio concentrada é nebulizada no
plasma, acompanhado pela solução de branco, a linha base retorna ao nível background em
menos de um minuto. Subseqüente nebulização de uma solução de sódio, entretanto, libera
um explosão de potássio dentro do plasma. Este efeito pode sobreviver a vigorosa lavagem
da tocha com ácidos concentrados. Estudo desse efeito tem sido publicado (Montaser, et
al, 1992).
3.2.3.5- EFEITOS DA MATRIZ
1) Nebulizador relacionado ao efeito da matriz.
A operação de um nebulizador é afetada pela propriedades físicas do liquido, em
particular, pela densidade, viscosidade, e tensão superficial. O tamanho das partículas afeta
a velocidade de injeção do analito, portanto a sensibilidade das medidas. Os das mudanças
nas propriedades da solução da amostra sobre relativa sensibilidade para o analito são mais

perceptíveis quando soluções concentradas de ácidos minerais são usados, especialmente
ácido sulfúrico e fosfórico com suas grandes mudanças na densidade e viscosidade (Figura
5). Os efeitos da concentração de ácido mineral tem sido descrita, e os mesmos efeitos
podem ser vistos em soluções contendo substancias orgânicas viscosas, tais como óleo ou
agentes espessas. Esses efeitos dos nebulizadores causam pequeno efeitos nas analises
praticas. A solução da amostra e a solução da calibração padrão usualmetne podem ser
ajustada para a concentração da matriz constante, com resultado na eficiência da operação
do nebulizador, portanto a sensibilidade, são constantes tanto para amostra como para o
padrão.
Quando igualar matriz não é possível , o método da adição padrão deve ser
proveitoso no ICP-AES por causa dos longos limites de calibração linear. Entretanto a
adição padrão necessariamente aumenta o tempo de analise no mínimo 100%.
Padronização interna não é recomendado nos casos em geral, por causa do considerável
numero de complicações que pode surgir para falsear os resultados em matrizes
complexas. O uso de bombas peristálticas ou pulverizadores não dominam os efeitos da
mudança de viscosidade. Enquanto as bombas liberam soluções para a extremidade do
nebulizador em uma velocidade constante, o processo de nebulizaçao é afetado pela
viscosidade, e os bombeamento não podem aliviar as diferenças atribuída as mudanças de
viscosidade.
Soluções introduzidas com técnicas de fluxo de injeção tendem a reduzir es efeitos
relacionados aos efeitos do nebulizador, porque os nebulizadores experimentam as
soluções do analito só brevemente. As soluções umedecem e lavam os nebulizadores e a
câmara de borrifo essencialmente continua. Além disso, padronização interna, matriz
combinada, diluição sobre linha, e outras operações faz injeção do fluxo uma valiosa
técnica para o ICP-AES.
Ácidos e substancias orgânicas em baixas concentrações parecem causarem efeitos
da matriz no plasma
2) Plasma relacionado aos efeitos da matriz
a. Natureza e causa dos efeitos.
Os efeitos da matriz discutidos estão relacionados a mudanças relacionados nas
propriedades físicas da solução nebulizada. Uma série de efeitos da matriz surgem no

plasma. Para alguma linha do analito, o efeito e fortemente relacionado a linha do potencial
de excitação ( i.e., a energia requerida elevar ao átomo do analito a partir do seu estado
fundamental, ou falso nível de energia baixo, para o estado excitado). Linhas do analito
com altos potenciais de excitação são mais suscetíveis aos efeitos do que aqueles com baixo
potencial de excitação.
O efeito da matriz é produzido sobre um amplo limite de substancias . Quase
qualquer elemento matriz pode causar mudança na sensibilidade de uma linha espectral
suscetível (e.g., Zn II 202.6 nm).
Para o analista, o estudo de Thompson e Ramsey sobre efeitos da matriz causados
pelo cálcio (FIGURA. 5.12) é esclarecido. O efeito do cálcio até 10000g/mL sobre a
sensibilidade do analito é mostrado para a seleção dos analitos com um limite de potencial
de excitação, sob condições de operações comumente usados. Como a concentração dos
elementos interferentes aumentam, a sensibilidade do analito diminuem, em modo
quantitativamente similar ao decaimento exponencial, em direção a nível baixo assintótico
, exceto para LI 670,8 nm, que mostra um leve crescimento. O efeito é forte para linhas do
anlito com alto poder de excitação. O padrão é similar para o efeito da redução no poder
avançado aplicado ao plasma. Ele pode ser relacionado ao população de estados excitados
derivados a partir da distribuição de Boltzmann como função da temperatura. Além disso,
experimentos com nebulizadores duplos, nos quais o elemento matriz é introduzido através
de nebulizador separado, diretamente demonstram que o efeito é independente da operação
do nebulizador.
Quando o baixo limite da concentração do ácido (< 1 M) segmento na Figura 5.11 é
examinado para ICPs de baixa fonte, o efeito do ácido resulta na diminuição na temperatura
de excitação antes do que a redução na velocidade da amostra. Tanto a linha atômica
como alinha iônica diminuem sistematicamente quando seus potenciais de ionização
aumenta. Para < 2% solventes orgânicos ( i.e., acetona, acetonitrila, etanol), a fração de
átomos e íons excitados e emitidos diminuem, embora mais íons foram produzidos no ICP.
Para esses solventes orgânicos, observações são consistentes com a diminuição na
temperatura de excitação , uma mudança no numero relativos de átomos e íons, e completa
desolvataçao das pastilhas ,baixo no ICP. Em contraste, ácidos orgânicos ( e.g., ácidos
acético e fórmicos ) modificam a temperatura do plasma menos do que da água .

3.2.3.6- PRECISÃO
1) A Avaliação da Precisão no Plasma Indutivamente Acoplado com
Espectrometria de Emissão Atômica
Precisão é a medida da repetibilidade, e , igual ao limite de detecção, sua magnitude
depende da escala do tempo de medida.
a. O efeito do Tempo de Integração na Precisão
Para um analito que esta presente em alta concentração, relativo ao limite de
detecção, um aumento no tempo de integração deve produzir melhorada precisão
b. O efeito do intervalo de calibração
O sinal de estabilidade do ICP-AES é notavelmente bom, a menos que um erro
instrumental ocorra , tal como bloqueio no nebulizador. .
3.2.3.7- FONTES DE VARIAÇÃO NO PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADO COM
ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA
( Montaser, et al , 1992).
Variações na sensibilidade em grande parte no ICP-AES são devido a pequenas
mudanças não controladas nas condições de operação internas e entre os períodos de
medidas. Se todos os parâmetros de operação são mantidos absolutamente constantes , só
uma pequena variação randômica resultante a partir de ruídos eletrônicos e ruídos shot
devem ser observados. Esses efeitos randômicos, entretanto, são estimados com
contribuição menos do que 5% dos observados. As variações restantes são atribuídas aos
parâmetros operacionais, particularmente aqueles relacionados a geração no plasma e a
introdução da amostra no ICP-AES.
Energia avançada é um parâmetro que é estabilizada melhor do que 2% em muitos
instrumentos, mas sua variação pode afetar fortemente intensidade do sinal. O efeito varia
de linha para linha, entretanto, ele depende amplamente da energia de excitação (Figura
5.4) . Por exemplo, sob condições de analises praticas, Li I 670.8 nm (EP= 1,85 eV) é
quase pouco afetada pelas flutuações de energia avançada, enquanto para Zn II 202.6 nm (
EP+IP= 15,51 eV), um aumento de 1% na energia leva ao um aumento de
aproximadamente 5% na intensidade da rede de linha. A influencia do fluxo de injetor de
gás é similar, mas oposto, assim que a energia varia. Um aumento de 1% na velocidade do

injetor do fluxo de gás causa uma diminuição na intensidade da linha do zinco em torno de
4%.Em contraste aos parâmetros aqui discutidos , linhas espectrais com baixa energia de
excitação são mais fortemente afetados.
3.2.3.8- QUÍMICA DO PLASMA COMO FERRAMENTA PARA QUÍMICA LIMPA, ANALISES
AMBIENTAIS E GESTÃO DE RESÍDUOS
(Mollah, et al, 2000).
Recentes publicações sobre as aplicações dos plasmas elétricos para oxidação de
sólidos, para o tratamento de resíduos perigosos e não perigosos, proteção ambiental, e
aplicações na química limpa, ilustram o amplo interesse na química do plasma e
tecnologias associadas. Um dos principais interesses do mundo de hoje é para manter um
ambiente limpo. Os ecossistemas naturais estão sempre sob grandes ameaças devido ao
crescimento de atividades antropogenicas associadas com crescimento industrial. Os
problemas ambientais multi-facetados surgem a partir da produção, usos e disposição
imprópria do feito pelo homem ou materiais alterados apresentam enorme desafios para
ciência contemporânea.
Modernas e inovativas tecnologias estão sendo procuradas e as existentes estão
sendo manipuladas para encontrar a demandas primarias da química ambiental, tais como
analises e conversões apropriadas de substancias prejudiciais a outras menos perigosas.
Esses esforços algumas vezes levam a evolução de novas técnicas para melhor solução dos
problemas ambientais. Uma dessas tecnologias configuram no amplo campo da química do
plasma.
A importância do plasma foi reconhecida em 1879 quando Crooke investigou as
descargas elétrica nos gases. Entretanto, foi nos anos posteriores que a tecnologia do
plasma veio a ser de principal importância econômica. Hoje o processo de plasma tem se
tornado apoio de muitas industria eletrônicas e tem feito enorme avanço na preparação de
materiais tais como Si amorfo , síntese de diamante e tratamento de matérias modificados
como polímeros. Entretanto, o uso do plasma na química ambiental esta ainda no inicio,
mas ganhos substanciais tem sido feito na ultima década. Há um progresso inicial feito nos
campos do plasma mediante tratamento, igual desintegração, descontaminaçao etc., do
resíduos perigosos bem como os esforços da química limpa para substituição de solventes
para química limpa do plasma.

1) Aplicações do plasma
a. Tratamento de substancias perigosas
A conversão de substancias perigosa em materiais de baixo risco ou ambientalmente
amigos é um atrativos campo e pesquisa. Exemplo disso são a precipitação de Sox como
sulfato ou oxidação de compostos orgânicos insaturados tais como CO2 e H2O. Isto pode
ser conseguido diretamente pelo tratamento com plasma ou indiretamente pela reação com
ozônio, que é o produto da reação do plasma na fase do gás.. Hoje em dia o mais
importante caminho para gerar ozônio esta em uma descarga silenciosa. Descontaminaçao
fotoassistida dos poluentes solúveis em água por ozônio é um método bem estabelecido
geralmente aplicado por muita cidades para purificar água para atender a demanda de
milhões de pessoas.
b. Desintregação Plasma
A alta energia interna dos plasmas providenciam a energia de ativação necessária
para detoxificaçao em baixas temperaturas. As baixas pressões usadas na descarga de calor
significa que grandes volumes podem ser usados para providenciar razoável rendimento de
produtos químicos. O alto grau de controle e confinamento nesses sistemas pode ser um
atrativo para destruição o para descontaminação da superfície de substancias altamente
perigosas.
c. Plasma limpo
Industria limpa com solventes freqüentemente produzem um grande volume de
resíduos com vário contaminantes. Alguns dos resíduos de solventes pode ser reciclado,
mas uma grande parte deles é disposto por incineração ou por outros meios. Técnica de
plasma limpa a baixa pressão tem sido usado como técnica alternativa para limpar
superfícies, e particularmente remover contaminantes. Se um material contaminado é
imerso em um plasma com descarga de calor de um gás adequado ( ou mistura de gases), a
superfície dos materiais será bombardeado com íons altamente energético e moléculas, que
remove os contaminantes a partir da superfície. O plasma nesse caso é utilizado para
reduzir a pressão no reator < 1.0 Torr e para o fluxo do gás, tais como oxigênio ou argônio,
através do sistema. Plasma limpo ée amplamente usado nos semicondutores industriais para
manter os sistema de vácuo para deposição limpa de vapor químico.
d. Química Limpa

Química Limpa é a utilização de uma série de princípios que reduz ou elimina o
uso ou geração de substancias perigosas no planejamento, fabricação e aplicação de
produtos químicos. O conceito na ‘Química Limpa’ é a prevenção da poluição em nível
básico. Esta nova aproximação tem recebido considerável atenção.
Aplicações da tecnologia do plasma na remediaçao do resíduo parece ser a
definição da ‘química limpa’. Um exemplo é o uso do Plasma grande forno centrifugador
(PCF) para estabilização e decomposição de resíduos tóxicos e radioativos. O PCF tem
sido desenvolvido para estabilizar materiais de resíduos sólidos enquanto decompõem as
substancias tóxicas contidas relativamente em moléculas simples e inócuas. Metais
pesados, resíduos orgânicos e hidrocarbonos tem sido tratado por esse método.
2) Aplicações dos plasmas para propostas analíticas
ICP-AES
ICP-AES tem a vantagem de uma técnica de fóton no qual não há
contaminação do espectrômetro com a informação das espécies
transportadas. Em adição, problemas que surgem a partir da extração do ion
a partir do plasma no ICP-MS não são encontrados na técnica de
espectroscopia de emissão atômica. Devido a sua performace analítica (
ampla linhas, limite de detecção) que tipicamente comparado ao ICP-MS, e
a falta de extração de problemas de extração na técnica MS, ICP-AES tem
tido amplos usos nas aplicações analíticas. Exemplos incluem analises de
amostras geológicas, analise de resíduos , analise de amostra radiaotivas,
carvão e fuligem, analise de metais pesados. Esses exemplos são só um dos
poucos dos tópicos relevantes para os cientistas ambientais.
Determinação de Metais Pesados utilizando ICP-AES
1- Aplicação em diferentes amostras
O estudo desenvolvido por Sastre et al. (1999), que descreveram as variações de
cobre, cádmio, chumbo e mercúrio em caranguejos do gênero Callinectes . As amostras de
tecidos foram analisadas usando Espectrometria de Emissão Atômica em Plasma
Indutivamente Acoplado. Resultados foram analizados utilizando análise de variância. Este
estudo indica que bioacumulação de metais pesados em caranguejos é altamente variável
entre sexo ( cobre ), tecidos (cobre, cádmio, chumbo ) e espécies (cobre, cádmio ).

Outro estudo foi a caracterização, validade e comparação de três métodos para a
extração de fosfato de sedimentos realizado por Pardo et al. (1998). Este artigo apresenta a
validade da determinação de fosfato por Espectrometria de Emissão Atômica em Plasma
Indutivamente Acoplado nos extratos obtidos aplicando os procedimentos Willians e
Golterman, bem como o método BCR (um esquema de extração sequencial designados para
o estudo de metais em sedimentos ). As condições das medidas bem como os efeitos da
matriz foram estudados. As características analíticas , exatidão, precisão e limites de
detecção de cada técnica foram estudadas. Diferentes padrões foram obtidos quando os
esquemas foram aplicados, apontando a a necessidade de procedimentos harmônicos para o
estudo de fosfato em sedimentos aquáticos.
Outro exemplo de trabalho nessa linha foi o desenvolvido por Galas et al.(1997),
que determinaram os elementos que ocorrem em amostras biológicas em quantidades tanto
macro como micro através de um método exato. Espectrometria de Emissão em Plasma
Indutivamente Acoplado foi usada para esta proposta. Esta técnica foi usada para a
determinação de 14 elementos ( Al, Cd, Cr, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, P, Pb, S, Sr,V ) em
amostras de canela, gengibre e noz-moscada. O principal problema na análise de materiais
biológicos usando ICP-AES é sua total mineralização. Resultados melhores tem sido obtido
com a adição de HNO3 e HF adicionados no último estágio. O método têm tido bons
resultados com o certificado padrão alcançado.
Aplicação para analises de resíduos.
Lesage, 1993, descreveu os métodos para análise de resíduos perigosos,
destacou que os Metodos para Efluentes foi o primeiro métodos desenvolvidos para
analise de água, e resíduo liquido. Nos métodos para efluentes, os contaminantes foram
divididos em grupos analíticos tais como voláteis, base-neutras e ácidos, e metais. Os
métodos são baseados na cromatografia incluem GC, Cromatografia liquida de alta
performance (HPLC), OU gc-ms para compostos orgânicos, e sobre espectroscopia ,
absorção atômica (AA), ou ICP para metais
Remediação de resíduo liquido a partir de diferentes fontes é um importante missão
para os processos ambientais. Schwuger, et al, 2001, realizaram um experimento com
efluentes industriais que teve como metas: simultânas extrações multi seletivas de Cu, Cr,

Cd, Ni, Zn, Hg e Pb, extração quantitativa com rendimento abaixo do limite da
concentração de metais traços dados pela legislação. Caracterizou os efluentes utilizando
medidas de pH usando um eletrodo de vidro e a demanda química foi determinado por
células testes para rápida analise fotométrica. E utilizou para todas as medidas de metais
ICP-AES.
Um trabalho desenvolvido com amostras do rio Arges no lago gelado Capra situado
nas montanhas Fagaras, e que flui para o rio Danubio próximo a cidade Ollenita, utilizou
a Espectrometria de Emissão Atômica em Plasma Indutivamente Acoplado para análise de
materiais que continham resíduos industriais e domésticos. Entre os compostos
antropogênicos, os metais pesados deve ser o poluente mais prejudicial. Enquanto muitos
outros compostos são mais ou menos biodegradáveis, os metais pesados são conservados
no ecosistema, indefinidamente. Neste artigo desenvolvido por STOICA et al. (1999) os
valores obtidos foram comparados com os resultados de Voltametria de Redissolução
Anódica. Concluiram que o rio Arges é um rio limpo.
A neutralização de resíduo industrial pode não satisfazer os limites de regulação de
descargas de metais tóxicos. Os resíduos produzidos durantes os processos industriais deve
ter um adequado sitio para sua final destinação. Assim Yabe, et al, 2001, apresentaram um
método para remoção de metais que pode ser aplicado a resíduos industrias. E
determinaram a quantidade de metais nas amostras, com Plasma Indutivamente Acoplado
com emissão atômica (ICP-AES).
Kim, et al, 2002, estudaram a técnica eletrocinética em escala piloto para remoção
de metais pesados em residuo de esgoto municipal. O esgoto continha altas concentrações
de metais contaminantes (Cd, Cr, Cu, Pb). A concentração inicial dos metais pesados no
resíduo foram determinados usando diferentes analises . Todas as analises instrumentais
foram conduzidas com ICP-AES.
3.3- Efluentes de industrias gráficas
3.3.1- A Ciência da Superfície da Xerografia
( Duke, et al,2002)
A pratica da xerografia começou em 1938 com a primeira impressora xerográfica.
Chester Carlson’s .

Gráfica xerográfica e copiadora é um grande negócio. O alcance da industria é
monitorada por muitas firmas consultoria, uma das quais é a CAP venture a partir dos
serviços forma tomados os dados abaixo. A partir do modesto começo da Chester
Carlson’s em 1938 e a primeira copiadora automática em 1959, o disseminado mercado
servido em todo mundo pelas máquinas xerográficas e os serviços em torno dela tem
explodido em $ 167 B em 1998 com crescimento de 12% por ano.
Um importante aspecto dessa industria é que seu modelo de negócio deriva de um
importante porção de seus lucros a partir de vendas de “consumíveis”, especificamente as
tintas secas e substituições .
O processo xerográfico consiste de cinco passos como descrito abaixo na figura
3.3.2- Industria Gráfica e o meio ambiente
Solventes são extensivamente usados nas industrias para limpar partes e
equipamentos para separação e transportes de graxas e fuligens, para sólidos como tintas,
para separação de componentes sólidos ou líquidos a partir de misturas acompanhadas pela
purificação (extração liquido-liquido e absorção do gás) e muitas outra proposta. Um dos
solventes mais usados nas gráficas é o ‘blanket wash’, que é especialmente formulado
para limpar tinta a partir de impressos litográfico. Há mais de 52 000 gráficas litográficas
no US e cada usa 160 galões por ano para um total de aproximadamente e milhões de
galões por ano. O solventes consumidos são eventualmente lançados na atmosfera
possuindo assim um considerável impacto ambiental. Há uma necessidade de substituir
esses solventes e recuperar os solventes gastos. A industria gráfica da América (PIA) e a
Agencia de Proteção Ambiental tomaram iniciativas em 1990 para manter as industrias
gráficas em acordo (Agencia de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, 1997).
O ‘Blanket Wash’ é especialmente formulado para limpar tinta e outros resíduos a
partir de cilindro de limpeza. A limpeza é feito automaticamente ou manualmente. No
processo automático, há uma grande perda de vapor durante o processo. Outros solventes
comns são usados na limpeza manual ( também chamado ‘rag e bucket’)Limpeza manual
envolve esfregar o cilindro com um pano úmido com solução de blanket wash. O grande
volume de pedaços de panos sujos a partir de dessas operações são rotineiramente
mandados para lavagem industria quem estão em face com pr’pria disposição de resíduso
líquidos resultantes a partir das lavagens dos panos. Em adição, as lavagens são albardados

com a solventes usados nas industrias gráficas, eles também ficados no níveis de poluição
de resíduos líquidos. Seguindo a utilização dos solventes, uma das maiores preocupações
das industrias gráficas com relação ao ambiente é o nível de componente volátil
orgânico(VOC) nos solventes. No presente os níveis de VOC dos solventes usados na
indústria gráfica são extraordinariamente altos, bem acima de 80% e longe de 30 % nos
objetivos das industrias.Por exemplo, um blanket comumente usado, ‘VMP nafta’tem
100% de VOC contido( Agencia de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, 1997a)
(SINHA, et al, 2001).
Outro problema. Materiais sintéticos são usados extensivamente industrias
gráficas. Os efluentes dessas industrias são altamente coloridos , eles podem afetar
atividade fotossintética na vida aquática devido a penetração reduzida de luz e pode ser
tóxico para alguma vidas aquáticas devido a presença de metais, cloretos, etc (Aksu, et al,
2003).
Materiais sintéticos de tinturas são extensivamente usados industrias têxteis, de
papéis, gráficas e casas de tinturas. Os efluentes dessas industrias são altamente coloridas.
Descargas diretas desses efluentes causam a formação de aminas aromáticas tóxicas
carcinogênicas em condições anaeróbicas anoxicas no meio receptor (Kapdan, et al,
2002).
A natureza carcinogênica de benzidina, 3,3’- dichlorobenzidina e foram
reconhecidas muitos anos atrás. Embora seu uso industrial tem sido reduzido, ele é ainda
produzido em grande quantidade como compostos intermediários na fabricação de tintas e
pigmentso. Eles estão incluídos nas listas de poluentes prioritários. Agencia de Proteção
Ambietnal (EPA) estabelecerem critério de qualidade para 3.3’- diclorobenzidina e para
benzidina. Na Europa, eles são listados entre as substancias muitos tóxicas para o ambiente
e requerem controle nos efluentes industriais. Industria têxtil é uma das principais
preocupações, mas tem outras industrias que também trabalham com pigmentos tintas,
como como tintas gráficas (Bouzige, et al, 1999).
A indústria de impressão litográfica nos Estados Unidos, por exemplo, é uma
poderosa força econômica de aproximadamente 53, 000 firmas 85 por cento das quais são
pequenos negócios. A maioria da empresas empregam menos do que 20 individuos.
Entretanto essas empresas são responsáveis pela emissão de 6,17X108
toneladas métricas

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