Desenvolvimento de dispositivo fotônico para monitoramento de metais poluentes em recursos hídricos

Abstract

Com o objetivo de se desenvolver um dispositivo fotônico para detectar de traços de poluentes metálicos em meio aquoso, utilizou-se um polímero superabsorvente (PSA) como matriz para hospedar a parte ativa (fotônica) do dispositivo proposto. Este polímero, largamente utilizado industrialmente, é um derivado do ácido acrílico formado por reticulação de redes intercruzadas, e mostrou-se um excelente agente complexante de metais, por apresentar em sua estrutura, grupos amidas e carbonílicos livres. Para compor a parte ativa do sensor, complexos contendo íons lantanídeos foram produzidos seguindo rotas de síntese já bem estabelecidas, sendo estes complexos bastante eficientes do ponto de vista de sua luminescência. O complexo Eu(btfa)3terpy foi ancorado no PSA, por apresentar propriedades espectroscópicas bem caracterizadas, havendo interesse especial pela hipersensibilidade da transição 5D0→7F2 do íon Eu3+. Os complexos são ancorados no polímero por interações químicas, que foram confirmadas por estudos espectroscópicos. Estudos ainda voltados para a capacidade de complexação do polímero foram feitos utilizando-se metais de transição, com atenção especial para o cobre, indicando uma complexação acentuada para este metal. Também foram realizados estudos com o PSA dopado com EuCl3 como parte opticamete ativa. Os sistemas PSA-complexo e PSA-sal foram colocados em contato com amostras de concentrações definidas de metais de transição (Cu2+, Mn2+, Ni2+ e Co2+). Análise dos padrões espectroscópicos do íon Eu3+ na presença desses metais, permitiram a detecção seletiva dos mesmos. Para cada metal, uma espécie de impressão digital é registrada por análise das intensidades relativas dos multipletos que compõem o espectro do íon lantanídeo. Há vantagens operacionais em se analisar a mesma região do espectro (no caso, a transição 5D0→7F2 do íon Eu3+), independente do tipo de poluente a ser detectado. O PSA mostrou-se uma excelente matriz hospedeira que possibilitou o aumento da concentração efetiva dos poluentes no dispositivo, facilitando a detecção de traços. Devido à transparência do PSA, é possível monitorar propriedades ópticas do sistema, correlacionandp-as à presença dos metais poluentes em meio aquoso. Definiu-se, o sistema PSA+ Eu(btfa)3terpy como um sensor fotônico de poluentes metálicos em água