Determinação de chumbo em cascalhos de perfuração de poços de petróleo por GF AAS após extração com solvente eutético profundo

Abstract

Um método ambientalmente amigável foi desenvolvido, utilizando o procedimento de extração assistida por ultrassom com solvente eutético profundo (DES-UAE) para a determinação de chumbo (Pb) em cascalhos de poços de perfuração (CP) onshore e offshore por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GF AAS). Neste estudo, 50 mg da amostra de cascalhos de poços de perfuração em 2,50 g de DES diluído (30% m/m de água) foram submetidos a extração assistida por ultrassom (UAE) a 80 ± 5 ºC durante 50 min. O efeito dos parâmetros de extração temperatura, tempo e proporção de água no DES foram avaliados utilizando o modelo de planejamento Box-Behnken. A concentração de chumbo foi determinada por GF AAS, utilizando Pd (0,015 mg para um volume de injeção de 10 µL) como modificador químico, nas temperaturas de pirólise de 900 ºC e atomização de 2100 ºC. Os resultados demonstraram que o DES formado por cloreto de colina (ChCl) e ácido oxálico (Oxa), numa razão molar de 1:1, utilizando UAE apresentou maior eficiência de extração. Os limites de detecção (LOD) e quantificação obtidos foram 0,2 µg g-1 e 0,5 µg g-1 , respetivamente. A exatidão do método foi avaliada através da análise de amostras certificadas, com valores de concordância na faixa de 104 a 106%, e comparando os resultados com os obtidos após digestão ácida, sem diferença significativa (teste t, a 95% de nível de confiança). As concentrações obtidas para os poços foram de 1,64 - 168,39 µg g-1 (offshore) e de 1,14 - 2,98 µg g-1 (onshore). O método foi aplicado para a determinação de Pb em amostras de cascalhos de poços de perfuração de diferentes profundidades, tendo as concentrações de Pb obtidas variando de 1,48 a 11,03 e de 131,67 a 168,39 µg g-1 para amostras de poços onshore e offshore, respectivamente. Em relação aos princípios da química verde, o método apresentou nota de 0,56, sendo superior ao método convencional de digestão ácida em bloco digestor (0,38), atendendo a vários princípios da química analítica verde. Sendo assim, o método DES-UAE para extração de Pb em CP mostrou ser eficaz, simples e ambientalmente amigável.

An environmentally friendly method was developed using a deep eutectic solvent ultrasound-assisted extraction procedure (DES-UAE) for lead (Pb) determination in onshore and offshore drill cuttings (CP) by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS). In this study, 50 mg of the drill cutting sample in 2,50 g of diluted DES (30% w/w of water) was subjected to ultrasound-assisted extraction (UAE) at 80 ± 5 ºC for 50 min. The effects of the extraction parameters temperature, time, and proportion of water in the DES were evaluated using the Box-Behnken experimental design. Lead concentration was determined by GF AAS, using Pd (0,015 mg for an injection volume of 10 µL) as a chemical modifier at 900 ºC pyrolysis and 2100 ºC atomization temperatures. The results demonstrated that DES formed by choline chloride (ChCl) and oxalic acid (Oxa), in a molar ratio of 1:1, using UAE showed greater extraction efficiency. The limits of detection (LOD) and quantification obtained were 0,2 µg g-1 and 0,5 µg g-1 , respectively. The method's accuracy was evaluated through the analysis of certified samples, ranging from 104 to 106% recovery values, and by comparing the results with those obtained after acid digestion, with no significant difference (t-test, at 95% of confidence level). The concentrations obtained for the wells were 1,64 – 168,39 µg g-1 (offshore) and 1,14 – 2,98 µg g-1 (onshore). The method was applied to determine Pb in DC samples from drilling wells at different depths, the obtained Pb concentrations ranging from 1,48 to 11,03 and 131,67 to 168,39 µg g-1 for samples from onshore and offshore wells, respectively. In relation to principles of green chemistry, the method scored 0,56, which was higher than the conventional acid digestion method in a digestion block (0,38), meeting several principles of green analytical chemistry. Thus, the DES-UAE method for extracting Pb from CP proved to be effective, simple and environmentally friendly.