Desenvolvimento e validação de métodos para determinação de trialometanos e ácidos haloacéticos em águas tratadas

Abstract

No processo de desinfecção realizado nas estações de tratamento de água (ETA), o cloro é amplamente utilizado como agente desinfetante. Apesar de seus benefícios, o cloro reage com a matéria orgânica e produz subprodutos indesejados, como ácidos haloacéticos (HAAs) e trialometanos (THM), que possuem potencial carcinogênico. A Portaria nº 888 estabelece limites máximos permitidos de 0,08 e 0,1 mg L -1 para a soma de nove HAAs e soma de cinco THM, respectivamente. Portanto, teve-se por objetivo desenvolver e validar um método para a determinação de THM e um método de determinação HAAs em água tratada. O método de determinação de THM baseou no emprego da reação entre trihalometano, piridina e NaOH para formação de um composto colorido e monitoramento por Espectrofotometria na região visível. O método foi validado de acordo com os critérios estabelecidos pelo INMETRO. As curvas analíticas apresentaram R2 > 0,98. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) foram inferiores a 13,41 μg L-1 e 40,65 μg L-1, respectivamente. A recuperação ficou entre 86,1 e 90,7% e precisão intermediária inferior a 13,6%. Foram coletadas 19 amostras de água da rede de distribuição da ETA-UFV, que apresentaram concentrações entre 13,58 e 55,46 μg L-1, todas dentro do limite estabelecido pela legislação. O método é simples e de baixo custo, tornando-o adequado para uso em laboratórios de estações de tratamento de água. Para a análise dos ácidos HAAs, foi utilizada a técnica de Cromatografia a Gás acoplada a Espectrometria de massas (GC-MS). O método também foi validado, apresentando curvas analíticas com R2 > 0,99. O LD e LQ foi inferior a 11,05 e 31,53 μg L-1, respectivamente. As recuperações ficaram entre 79,6 e 95,2% e precisão intermediária inferior a 4,6%. A eluição de todos os analitos ocorreu em 12,5 minutos, apresentando uma melhoria significativa em relação a outros trabalhos da literatura. Por fim, estudos preliminares envolvendo a cinética de decomposição de cloro de hipoclorito, dicloroisocianurato (dicloro) e tricloroisocianúrico (tricloro), que são oxidantes usados na desinfecção da água, foram realizados. O modelo cinético de pseudo primeira ordem foi ajustado aos dados, que apresentou valores para constante cinética de 0,05402; 0,08214 e 0,09678 min-1 para tricloro, dicloro e hipoclorito, respectivamente. O dicloro e o tricloro são compostos estabilizados devido à presença do ácido cianúrico, o que faz com que liberem lentamente o ácido hipocloroso. Por fim, a decomposição de ácidos húmicos foi monitorada na presença de hipoclorito. Esses ensaios preliminares permitiram determinar as condições necessárias para avaliar a formação de THM e HAAs a partir de matéria orgânica para serem monitorados pelas técnicas analíticas validadas. Palavras-chave: Cloro. Validação de Métodos Analíticos. Cromatografia.

In the disinfection process carried out in water treatment plants (WTPS), chlorine is widely used as a disinfectant agent. Despite its benefits, chlorine reacts with organic matter and produces unwanted by-products, such as haloacetic acids (HAAs) and trihalomethanes (THM), which have carcinogenic potential. Ordinance No. 888 establishes maximum permitted limits of 0.08 and 0.1 mg L -1 for the sum of nine HAAs and the sum of five THM, respectively. Therefore, the objective was to develop and validate a method for determining THM and a method for determining HAAs in treated water. The THM determination method was based on the use of the reaction between trihalomethane, pyridine and NaOH for the formation of a colored compound and monitoring by Spectrophotometry in the visible region. The method was validated according to the criteria established by INMETRO. Analytical curves showed R2 > 0.98. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were bellow than 13.41 μg L-1 and 40.65 μg L-1, respectively. Recovery was between 86.1 and 90.7% and intermediate precision less than 13.6%. Nineteen water samples were collected from the WTP-UFV distribution network, which showed concentrations between 13.58 and 55.46 μg L-1, all within the limit established by legislation. The method is simple and low- cost, making it suitable for use in water treatment plant laboratories. For the analysis of HAAs acids, the Gas Chromatography technique coupled with Mass Spectrometry (GC-MS) was used. The method was also validated, presenting analytical curves with R 2 > 0.99. The LOD and LOQ were below 11,05 and 31.53 μg L-1, respectively. Recoveries were between 79.6 and 95.2% and intermediate precision less than 4.6%. The elution of all analytes was in 12.5 minutes, showing a significant improvement in relation to other studies in the literature. Finally, preliminary studies involving the decomposition kinetics of hypochlorite chlorine, dichloroisocyanurate (dichloro) and trichloroisocyanuric (trichlor), which are oxidants used in water disinfection, were carried out. The first order model was adjusted to the data, which presented constants of 0.05402; 0.08214 and 0.09678 min-1 for trichlor, dichlor and hypochlorite, respectSOBRENOME, Nomeively. Dichlorine and trichlorine are stabilized compounds due to the presence of cyanuric acid, which causes them to slowly release hypochlorous acid. Finally, the decomposition of humic acids was monitored in the presence of hypochlorite. These preliminary tests allowed determining the necessary conditions to evaluate the formation of THM and HAAs from organic matter to be monitored by validated analytical techniques. Keywords: Chlorine. Validation of Analytical Methods. Chromatography.