1. Determination of chlorine, sulfur, cobalt, nickel and vanadium in petroleum after microwave-induced combustion in disposable vessels
- Author
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Mandlate, Jaime Silvestre, Duarte, Fábio Andrei, Soares, Bruno Meira, Mesko, Márcia Foster, Flores, Érico Marlon de Moraes, and Picoloto, Rochele Sogari
- Subjects
MIC-DV ,Petróleo ,Petroleum ,Enxofre ,Metals ,Samples preparation ,CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA [CNPQ] ,Preparo de amostra ,Metais ,Cloreto ,Chlorine ,Sulfur - Abstract
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work, sample preparation methods based on microwave-induced combustion in disposable vessel (MIC-DV) for the determination of Cl, S by ICP OES, Co, Ni and V by ICP-MS in petroleum were developed. The main operational parameters were investigated, such as type, concentration and volume of absorbing solution; sample mass; concentration and volume of combustion igniter (NH4NO3); O2 purging time and consecutive combustion cycles. The operational MIC-DV conditions were 10 mg (Cl and S) and 5 mg (Co, Ni and V) of petroleum, H2O (Cl and S) and 7 mol L-1 HNO3 (Co, Ni and V) as absorbing solutions, 40 μL of 10 mol L-1 NH4NO3 as igniter, 60 s of O2 purging time and up to 5 consecutive combustion cycles for Cl and S. For the definition of the best conditions for the MIC-DV method, the results were compared with those after sample digestion by microwave-induced combustion (MIC) for Cl and S determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES), as well as Cl determination by ion chromatography and S determination by elemental analyser, which were considered as reference values. The determination of Co, Ni and V for obtaining the reference values was performed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after microwave-assisted digestion (MAD). The recovery tests presented agreements from 99 to 101% for Cl and from 95 to 97% for S. The accuracy for S was also evaluated by the analysis of a certified reference material (NIST 2721), with agreement of 96%. The accuracy comparing MIC-DV and MAD was 92, 96 and 100% for Co, Ni and V, respectively. After parameters optimization, MIC-DV was applied for the determination of Cl, S, Co, Ni and V in 10 petroleum samples with different °API and H2O content. The limits of quantification after MIC-DV were 73 μg g-1 for Cl and 5.1 μg g-1 for S both determined by ICP OES, and 0.040 μg g-1 for Co, 0.28 μg g-1 for Ni and 0.15 μg g-1 for V determined by ICP-MS. The MIC-DV method was applied for the first time for Cl, S, Co, Ni and V determination in petroleum and proved to be a promising and low-cost alternative comparing with reference methods and with potential application in routine analysis. In addition, the proposed method contributes to the development of methods that are in agreement with the principles of green analytical chemistry. Neste trabalho foram desenvolvidos métodos de preparo de amostra baseados na combustão iniciada por micro-ondas em frascos descartáveis (MIC-DV) para a determinação de Cl, S por ICP OES e Co, Ni e V por ICP-MS em petróleo. Foram investigados os principais parâmetros operacionais como tipo, concentração e volume da solução absorvedora; massa da amostra; concentração e volume do iniciador de combustão (NH4NO3); tempo de purga com O2 e número de ciclos consecutivos de combustão. As condições da MIC-DV selecionadas foram de 10 mg (Cl e S) e 5 mg (Co, Ni e V) de petróleo, H2O (Cl e S) e HNO3 7 mol L-1 (Co, Ni e V) como soluções absorvedoras, 40 μL de NH4NO3 10 mol L-1 como iniciador de combustão, 60 s de purga com O2 e até 5 ciclos consecutivos de combustão para Cl e S. Para a definição das melhores condições para o método de MIC-DV, os resultados foram comparados com aqueles obtidos após a decomposição por combustão iniciada por micro-ondas (MIC) para Cl e S com determinação por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES), além da determinação de Cl por cromatografia de íons e de S pelo analisador elementar, os quais foram considerado como valores de referência. A determinação de Co, Ni e V para obtenção dos valores de referência foi feita por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) após decomposição assistida por micro-ondas (MAD). Os resultados dos ensaios de recuperação apresentaram concordância de 99 a 101% para Cl e de 95 a 97% para S. Adicionalmente, a exatidão para S também foi avaliada com o uso de material de referência certificado (NIST 2721), com concordância de 96%. A exatidão comparando MIC-DV com MAD foi de 92, 96 e 100% para Co, Ni e V, respectivamente. Após todas as otimizações, a MIC-DV foi aplicada para a decomposição e determinação de Cl, S, Co, Ni e V em 10 amostras de petróleo com diferentes °API (entre 23,3 e 28,2) e teores de H2O (0,36 e 8,2%). Os limites de quantificação para a MIC-DV foram de 73 μg g-1 para Cl e 5,1 μg g-1 para S determinados por ICP OES e de 0,040 μg g-1 para Co, 0,28 μg g-1 para Ni e 0,15 μg g-1 para V determinados por ICP-MS. O método MIC-DV foi proposto pela primeira vez para a determinação de Cl, S, Co, Ni e V em petróleo e mostrou ser uma alternativa de baixo custo em comparação com os métodos de referência e com potencial para aplicação em análise de rotina. Ademais, o método proposto contribui com o desenvolvimento de métodos que atendam aos princípios da química analítica verde.
- Published
- 2020