Desenvolvimento, validação e implementação do método de Carência Química de Oxigé- nio (CQO) por método robotizado

Abstract

Este trabalho tem por objetivo principal a validação do método de determinação da CQO por micrométodo por espectrofotometria UV-Vis robotizado, utilizando os testes em kit LCK314 [15-150] mg/L O2 da Hach Lange. Para a validação desta gama foram utilizadas amos- tras de efluentes finais de ETAR e de outras etapas do processo de tratamento, que quando não enquadradas na gama de trabalho, foram submetidas a diluições. No processo de validação verificou-se que a gama de trabalho [15-150] mg/L O2 encon- tra-se bem ajustada visto apresentar homogeneidade de variâncias entre as concentrações de início e fim de gama. As curvas de calibração traçadas apresentaram uma boa linearidade, demonstrada através do teste de Mandel e de coeficientes de correlação sempre superiores a 0,995. Ademais, demonstrou-se que não existem divergências significativas entre a curva in- tegrada no espetrofotómetro e a curva reproduzida manualmente pelo operador. Na avalia- ção da seletividade obteve-se uma taxa de recuperação média de 95%. Os limiares analíticos obtidos foram 4,0 mg/L O2 e 15 mg/L O2 para o limite de deteção e limite de quantificação majorado, respetivamente. Para o estudo da precisão foram realizados ensaios em condições de repetibilidade e precisão intermédia aos padrões controlo 15 mg/L O2 e 150 mg/L O2 e amostras de águas residual, obtendo-se coeficientes de variação inferiores a 10%. A veraci- dade foi comprovada através de um z-score de -0,2 obtido na participação num ensaio inter- laboratorial. No final da validação foi estimada uma incerteza de medição de 18%, através de uma abordagem empírica. Realizou-se um estudo da viabilidade económica do micrométodo por espectrofotome- tria UV-Vis robotizado, comparativamente com o método clássico através da comparação en- tre três cenários de diferentes fluxos de amostras. Concluiu-se que o método robotizado seria mais económico em todos os cenários, sendo que no cenário com fluxo de amostras equiva- lente ao total dos três laboratórios (20 800 determinações), foi obtido um custo de 3,5€/amos- tra para este método, e um custo de 5,8€/amostra para o método clássico.

The purpose of this work is to primarily validate the COD method using an automated micro-method by UV-Vis spectrophotometry using the LCK314 [15-150] mg/L O2 kit tests by Hach Lange. To validate this range, samples from final effluents of wastewater treatment plants and other effluents that did not fall within the scope of the study and therefore were subjected to dilutions. In the validation process, it was observed that the working range is well-adjusted as it demonstrates homogeneity of variances between the initial and final concentrations within the range. The calibration curves displayed good linearity, as evidenced by the Mandel test and correlation coefficients consistently above 0,995. Additionally, it was demonstrated that there are no significant divergences between the integrated curve in the spectrophotometer and the curve manually reproduced by the operator. Assessing specificity and selectivity yielded an average recovery rate of 95%. The limit of detection and adjusted limit of quantifi- cation obtained were 4.0 mg/L O2 and 15 mg/L O2, respectively. Regarding the precision, tests were conducted under repeatability and intermediate precision conditions at COD con- centrations of 15 mg/L O2 and 150 mg/L O2, as well as samples from the wastewater treat- ment plant effluents, resulting in coefficients of variation below 10%. Accuracy was confirmed with a z-score of -0.2 obtained in an interlaboratory comparison. At the end of the validation, a measurement uncertainty of 18% was estimated through an empirical approach. An economic feasibility study was conducted for the automated method compared to the classical method, considering three sample flow scenarios for COD determination. It was concluded that the automated method is more cost-effective in all scenarios. Specifically, when considering COD determination for the three laboratories (20 800 determinations), the cost per sample for this method was determined to be 3,5 €, while the classical method was priced at 5,8 € per sample.