Desenvolvimento e caracterização de matrizes de sensores para a detecção de metais pesados em água e de compostos voláteis orgânicos - Cantuária, José Bruno [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Os efeitos adversos e nocivos causados à saúde dos seres humanos por compostos poluentes, seja em meio líquido como em ar ambiente, incentivou a elaboração desse trabalho a partir do desenvolvimento de sistemas de detecção de íons de metais pesados (HMI) em meio aquoso e de compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir de matrizes de sensores, compostas por 4 pares de eletrodos interdigitados, com filmes finos depositados por drop-casting sobre eles, por soluções de materiais poliméricos condutores de P3HT, PVK:PBD e POMA para o sistema de detecção de HMI, nos quais nesse trabalho foram estudados os íons de Fe2+, Mn2+ e Co2+ e filmes finos a partir de suspensão de MWCNT (nanotubo de carbono de múltiplas paredes), por soluções de PEDOT:PSS, PANI e película de gel iônico [EMI][TFSA] para o sistema de detecção de VOCs, para avaliação de compostos como hidróxido de amônio (base), ácido acético (ácido) e os álcoois isopropanol e etanol. Para o sistema de detecção de HMI, ainda se fez uso de hidrogéis condutores de PEGDa/PEG foto catalisados por luz UV-vis, para absorção dos elementos em solução e para o sistema de detecção de VOCs, os experimentos foram realizados em uma câmara metálica vedada para a promoção de uma atmosfera interna estática dos voláteis. A partir dos dados coletados pelas medidas elétricas de impedância real em função da frequência (para os HMI) e do tempo (para os VOCs), por espectroscopia de impedância para os dois tipos de compostos estudados em diferentes concentrações (10 ppm, 50 ppm e 100 ppm para as soluções de HMI e 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm e 50 ppm para os VOCs), foi possível realizar análises estatísticas multivariadas por meio da Análise por Componentes Principais (PCA), no qual pode-se observar que os sistemas puderam selecionar e diferenciar quase todos os compostos estudados em diferentes concentrações, mostrando que o sistema matricial de sensores desenvolvidos neste trabalho, são sistemas em potencial para serem aplicados na detecção de compostos poluentes em meio líquido e em ar, quando deseja-se identificar de maneira rápida e fácil, a presença de tais elementos, sem a necessidade de aparatos sofisticados, que demandam custos elevados de execução e análise das amostras bem como elevado potencial de expansão para análises de outros compostos.

The harmful and adverse effects on humans’ health due to pollutants composites, even aqueous media or ambient, encouraged the elaboration of this work from the development of the systems of detection of heavy metal ions (HMI) in aqueous media and the volatile organic composites (VOC) from the matrix sensor composed by 4 interdigitated electrodes with thin films deposited by drop-casting technique by conductive polymeric materials chemical solutions of the P3HT, PVK:PBD and POMA for HMI system detection in which, on this works was evaluated Fe2+, Mn2+ e Co2+ ions and for VOCs system detection thin films were from MWCNT dispersion, chemical solutions of the PEDOT:PSS, PANI and by rubbery ion gels [EMI][TFSA] to evaluate composites like ammonium hydroxide (base), acetic acid (acid), isopropanol and ethanol (alcohols). For the HMI system detection, conductive hydrogels of the PEGDa/PEG photo catalyzed by UV-vis light were also used for absorbing chemical elements of the solution and for VOCs system detection the experiments were carried out in the closed metallic chamber to provide internal static atmospheric of the volatiles. From the electrical measurements of the impedance real as a function of frequency (for HMI) and as a function of time (for VOCs) by spectroscopy impedance for both compounds in different concentrations (10 ppm, 50 ppm and 100 ppm for HMI solutions and 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm and 50 ppm for VOCs) it was possible to perform multivariate statistical analysis by Principal components analysis (PCA) in which it can be observed that both of systems can to differentiate almost all studied compounds in different concentrations, showing that the matrixial system of sensors developed in this work were potentially applicable for detecting pollutants in aqueous and air medium when seeking identify quickly and easily pollutants elements, without the for sophisticated apparatuses which they require high costs of implementation and analysis of samples as well as high expansion potential for analysis of others compounds.
Development and characterization of sensor arrays for the detection of heavy metals and volatile organic compounds
Keywords: Íons de metais pesados; Compostos orgânicos voláteis; Matrizes de sensores; Espectroscopia de impedância; Análise por componentes principais; Heavy metal ions; Volatile organic compounds; Matrix of sensors; Impedance spectroscopy; Principal components analysis