FENOL

        Os compostos fenólicos são uma classe de comostos orgânicos que possuem pelo menos uma hidroxila diretamente ligada a um ou mais anéis aromáticos (anéis benzênicos). O primeiro membro dos produtos químicos pertencentes a esta categoria de compostos orgânicos é denominado fenol, também conhecido como ácido carbólico, benzofenol ou hidroxibenzeno com a fórmula química C₆H₅OH.

            Produzido naturalmente ou por processos antropogênicos, os compostos fenólicos podem ser encontrados em alimentos, material orgânico em decomposição, bem como em fezes e urina de animais, incluindo o homem.  Ao longo dos anos, diversas metodologias foram desenvolvidas para a síntese industrial do fenol, sendo a oxidação do cumeno e tolueno (hidrocarbonetos) as principais rotas sintéticas (Oliveira, 2015). A presença de compostos fenólicos em corpos d'águas se deve principalmente a descarga de efluentes indústrias, oriundos das atividades de produção de: plásticos, corantes, tintas, antioxidantes, polímeros sintéticos, resinas, pesticidas, detergentes, desinfetantes, refinaria de óleo e principalmente de papel e celulose, além de mineração de carvão ou mesmo de despejos domésticos.

           Grande parte dos compostos fenólicos possuem efeitos tóxicos em humanos e animais, pois penetram na pele e membranas celulares, causando graves efeitos de curto e longo prazo.  Devido a sua alta toxicidade e persistência no ambiente, estes compostos são listados como poluentes de preocupação prioritária pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. No Brasil, a Resolução CONAMA n° 430 (2011), que alterou e complementou a Resolução nº 357, dispõe sobre padrões de lançamento de efluentes de fontes de poluição em corpos de água receptores, estabelecem o limite máximo de 0,5 mg/L (C₆H₅OH) de fenóis totais (substâncias que reagem com 4-aminoantipirina) em efluentes.

DETERMINAÇÃO DE FENÓIS

           Esta aplicação descreve a destilação de amostras que contêm fenol e subsequente determinação de acordo com a metodologia descrita no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (2012).

      As amostras de águas residuais e efluentes, devem ser armazenadas a 4°C ou menos (CÂMARA DE CONSERVAÇÃO TE-385) exceto se analisadas em até 4 horas após da coleta, a fim de evitar a oxidação química, além de acidificadas com 2 mL de ácido sulfúrico (1:1). Analisar amostras conservadas e armazenadas em até 28 dias após a coleta.

        A determinação dos compostos fenólicos é realizada pelo método 4-aminoantipirina, que envolve a uma destilação preliminar utilizando o Destilador de fenol TE-1256, onde os fenóis são separados de impurezas não voláteis. Posteriormente, o destilado (contendo fenol) irá reagir com 4-aminoantipirina na presença de ferrocianeto de potássio (em meio alcalino), formando a antipirina, cuja a absorbância é lida em Espectrofotômetro (modelos V-5000 ou UV-5100), de acordo como os métodos abaixo:

•        Método indireto (extração com clorofórmio) (A): altamente sensível, recomendado para amostras com baixa concentração de fenol, contendo menos de 1 mg de fenol/l.  O limite de detecção para o método indireto é 0,001 mg/l
•  Método direto (B): possui menor sensibilidade do que o método acima, recomendando para amostras com maior concentração de fenol. O limite de detecção para o método direto é 0,01 mg/l

            Este método determina fenol, orto e meta substituídos, e sob pH adequado, para substituídos, no qual os substituintes são um carboxil, halogênio, metoxil ou ácido sulfônico (APHA, 2005). O procedimento recomendado pela legislação é o método colorimétrico com 4 – aminoantipirina. Este procedimento permite quantificar e analisar alguma tendência desses compostos no resíduo.

DESTILAÇÃO

-Em um béquer, adicionar 500 ml de amostra e ajustar o pH a 4,0 com solução de ácido fosfórico (H₃PO₄₎ utilizando o MEDIDOR DE PH MICROPROCESSADO R-TEC-7-MP e transferir o conteúdo para o balão de destilação de fenol. Caso a amostra tenha sido preservada conforme descrito acima, ajustar o pH a 4,0 com 2,5N NaOH.

- Montar os condensadores, utilizando as garras fixadoras. Montar os balões de destilação. Verificar o encaixe do condensador com o balão para evitar vazamento de vapor. Conectar mangueira de silicone na entrada e saída de água ao banho termostático, modelo TE-183 ou TE-186, para resfriamento dos condensadores, proporcionando economia de água;

-Destilar 450 mL de amostra, parar a destilação e, quando cessar a ebulição, adicionar 50 ml de água quente a balão de destilação. Continuar a destilação até que um total de 500 ml de amostra tenha sido recolhido. 

-Caso o destilado permaneça turvo, acidificar com solução de ácido fosfórico e efetuar o processo descrito acima novamente.

-Caso o segundo destilado ainda se manter turvo, proceder o tratamento descrito abaixo

Tratamento quando o 2º destilado for turvo: Adicionar 4 gotas de indicador alaranjado de metila ao destilado. Ajustar o pH com ácido sulfúrico 1N (até a cor vermelha). Transferir para um funil de separação e adicionar 150g de cloreto de sódio. Agitar e adicionar 5 porções de clorofórmio sucessivamente, sendo 40mL na primeira e 25mL nas seguintes, intercalando-as com vigorosa agitação. Transferir a camada de clorofórmio para um segundo funil separador e agitar com três porções sucessivas de hidróxido de sódio (2,5 N), usando 4,0 ml na primeira porção e 3,0 ml nas demais. Separar o extrato alcalino e levar ao banho-maria (BANHO MARIA DIGITAL TE-056-MAG) afim de remover o clorofórmio residual. Diluir para 500mL, com água destilada.

Após a destilação, proceder a determinação seguindo um dos métodos abaixo, de acordo com a concentração da amostra.

A) Método Indireto (Extração com clorofórmio)

-Colocar 500 ml do destilado, ou uma quantidade adequada que não contenha mais de 50 µg de fenol, diluído a 500 ml em um béquer de 1 litro.

-Preparar o branco (500 ml de água destilada)  e uma série de padrões de 500 mL contendo 5, 10, 20, 30, 40 e 50 µg de fenol.

-Adicionar a amostra, branco, e padrões 12,0 ml de hidróxido de amônio (0,5 N) e ajustar imediatamente o pH a 7,9 ± 0,1 com tampão fosfato. Em algumas circunstâncias, um pode ser necessário um pH mais elevado

-Transferir para um funil de separação de 1 litro, adicionar 3,0 ml de solução de 4- aminoantipirina e misturar bem;

-Adicionar 3,0 ml de solução de ferricianeto de potássio, misturar bem, e deixar a cor desenvolver-se durante 15 minutos. A solução deve ser clara e amarelo claro.

-Extrair imediatamente com clorofórmio, usando 25 ml para cubetas de 1 a 5 cm e 50 ml para cubeta de 10 cm.

-Agitar o funil de separação pelo menos 10 vezes, deixar o clorofórmio assentar, agitar novamente 10 vezes, e deixar o clorofórmio assentar novamente.

-Filtrar cada extrato de clorofórmio através de um papel filtro contendo 5 g de sulfato de sódio anidro.

-Coletar os extratos secos em cubetas limpas para medir a absorbância em espectrofotômetro (não adicionar mais clorofórmio ou lavar os papéis filtrantes e funis).

-Ler a absorbância da amostra e dos padrões contra o branco no comprimento de onda a 460 nm. Construir a curva de calibração e verificar cada curva periodicamente para assegurar a reprodutibilidade.

Cálculo

Onde: A = µg fenol na amostra padrão da curva de calibração e B = ml da amostra original

Para análises pouco frequentes: Preparar 500 ml solução padrão de fenol com uma força aproximadamente igual ao conteúdo fenólico dessa porção da amostra original utilizada para análise final. Preparar também um branco com 500 ml de água destilada. Continuar como descrito acima, mas medir a absorbância da amostra e padrão de fenol contra o branco a 460 nm.

Cálculo 2

Onde, C = µg da solução padrão de fenol, D= absorbância da amostra, E= absorbância da solução padrão de fenol e B= ml da amostra original.

B) Método Direto

- Colocar 100 ml do destilado, ou uma porção contendo até 0,5 mg de fenol diluído a 100 ml, num béquer de 250 ml.

-Preparar um branco de 100 ml de água destilada e uma série de soluções padrão de fenol (100 ml) contendo 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 e 0,5 mg de fenol.

- Adicionar a amostra, branco, e padrões 2,5 ml de hidróxido de amônio (0,5 N) e ajustar imediatamente o pH a 7,9 ± 0,1 com tampão fosfato.

- Adicionar 1,0 ml de solução 4-aminoantipirina e misturar

- Adicionar 1,0 ml da Solução de ferricianeto de potássio e misturar

- Após 15 min, transferir para as cubetas.  Ler a absorbância da amostra e padrões contra o branco no comprimento de onda 500 nm

-Calcular a concentração de fenol da amostra a partir da curva de calibração, de maneira similar a descrita para o método A

- Determinar a concentração de fenol, através do Cálculo 1

- Cálculo 2: Utilização de um único padrão de fenol

 CONSIDERAÇÕES FINAIS

                Dentre as principais técnicas disponíveis para a determinação de compostos fenólicos, o método descrito tem a vantagem de ser simples, de baixo custo e facilmente reprodutível, premissas importantes para procedimentos analíticos. Além disso, tais premissas são importantes por possibilitar a análise dessa classe de substâncias extremamente preocupantes por apresentarem toxicidade, bioacumulação nas cadeias alimentares e persistência no meio ambiente. 

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REFERÊNCIAS

Associação Brasileira de Normas Técnicas. Água – Determinação de fenol total – Método Colorimétrico. NBR 10740. Rio de Janeiro, 1989.

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 430, de 13 de maio de 201 Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho.

Oliveira, Pedro Henrique R. de. Métodos de preparação industrial de solventes e reagentes químicos: Fenol. Revista Virtual de Química, v. 7, n. 4, p.339-343, abr. 2015. Disponível em: <http://rvq.sbq.org.br/imagebank/pdf/v7n4a31.pdf>. Acesso em: 23 dez 2020.

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. E.W. Rice, R.B. Baird, A.D. Eaton, L.S. Clesceri, editors. 22ª ed. Washington: American Public Health Association, 2012. 1496p. Method 5530  – PHENOLS.