Solid sampling flame furnace atomic absorption spectrometry for manganese and nickel determination in petroleum coke

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A solid sampling flame furnace atomic absorption spectrometry (SS-FF-AAS) system was developed in this work for Mn and Ni determination in petroleum coke. The proposed solid sampling system was made in quartz, with two perpendicular tubes (T-shaped tube), adapted on the burner. Determination was made using an atomic absorption spectrometer with deuterium background corrector, using an air + acetylene flame and a single slot burner. Sample pellets up to 62 mg were introduced into the quartz device cell with a movable hollow quartz piston. When the sample pellet reaches the end of quartz cell, in the presence of oxygen flow, it quickly burns and the combustion products are transferred to the upper slot tube where the absorption atomic process happens. Calibration step was performed using aqueous standards applied directly on high purity graphite pellets and different masses of petroleum coke certified reference material (CRM). The results obtained for Mn and Ni using proposed SS-FF-AAS were compared to those obtained by inductively coupled plasma optical emission spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry after sample decomposition step by microwave assisted acid digestion (high pressure) and microwave induced combustion resulting in agreement higher than 96%. In addition, the agreement for Mn and Ni in CRM (coal and petroleum coke) was 96.3 ± 8.7% and 98.2 ± 3.0%, respectively. The relative standard deviation was lower than 9% for both analytes. Characterist masses were 18.3 ± 1.8 ng for Mn and 14.7 ± 1.4 ng for Ni and limit of detection were 0.64 and 0.82 μg g-1 for Mn and Ni, respectively. The throughput was 9 determinations per hour, including drying, weighing and pressing. The proposed SS-FF-AAS system can be applied for Mn and Ni determination in petroleum coke, combining high sample throughput, precision and accuracy. Neste trabalho foi proposto um sistema de espectrometria de absorção atômica com tubo aquecido na chama e amostragem direta de sólidos (SS-FF-AAS) para a determinação de Mn e Ni em amostras de coque de petróleo. O sistema proposto para amostragem direta de sólidos foi construido em quartzo, com dois tubos perpendicularmente sobrepostos, em forma de T , adaptado a um espectrômetro de absorção atômica, com chama ar + acetileno, empregando um queimador do tipo monofenda e corretor de fundo com lâmpada de deutério. A amostra, na forma de comprimidos de até 62 mg, foi introduzida na cela de quartzo com o auxílio de um êmbolo de quartzo. Ao atingir a região da cela posicionada sobre o queimador, na presença de O2, a amostra entra em combustão e os vapores gerados são carregados até o tubo superior, onde ocorre o processo de absorção atômica. A calibração foi feita utilizando solução de referência aquosa transportada sobre comprimidos de grafite de alta pureza e, também, com diferentes massas de material de referência certificado (CRM) de coque de petróleo. Os resultados obtidos para Mn e Ni empregando o sistema SS-FF-AAS apresentaram concordância superior a 96% em comparação com resultados obtidos por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado após decomposição das amostras por via úmida assistida por radiação micro-ondas (sistema de alta pressão) e por combustão iniciada por micro-ondas. Adicionalmente, a concordância para Mn e Ni em CRM (carvão e coque de petróleo) foi de 96,3 ± 8,7% e 98,2 ± 3,0%, respectivamente. O desvio padrão relativo foi inferior a 9% para ambos os elementos. A massa característica obtida foi de 18,3 ± 1,8 ng para Mn e de 14,7 ± 1,4 ng para Ni e o limite de detecção foi de 0,64 e 0,82 μg g-1 para Mn e Ni, respectivamente. A freqüência de determinações foi de 9 amostras por hora, incluindo as etapas de secagem, pesagem e prensagem. Desta forma, o sistema SS-FF-AAS proposto mostrou-se uma boa alternativa para determinação de Mn e Ni em coque de petróleo, agregando rapidez, precisão e exatidão.