Os Fundamentos do Carbono Orgânico Total e da Condutividade

O que é Carbono Orgânico Total?

O Carbono Orgânico Total (COT) é uma medida analítica que indica a quantidade de carbono encontrada em compostos orgânicos presentes em uma amostra, servindo como um indicador fundamental para a qualidade e pureza da água em testes farmacêuticos e ambientais. O COT é essencial porque até mesmo vestígios de contaminação orgânica podem comprometer a qualidade do produto e a segurança do consumidor. O COT provém de fontes naturais (ou seja, plantas e animais) e materiais sintéticos (ou seja, produtos de limpeza, plásticos e pesticidas). É caracterizada por ligações carbono-hidrogênio que podem ser oxidadas a CO₂.

Uma maneira comum de determinar a quantidade de carbono orgânico em uma amostra é subtraindo os resultados para Carbono Total (TC) e Carbono Inorgânico (IC):

Carbono Total - Carbono Inorgânico = Carbono Orgânico Total, ou

TC - IC = COT, onde:

• TC (Total Carbon): todo o carbono presente em uma amostra, incluindo formas orgânicas inorgânicas.
• IC (Carbono Inorgânico): carbono presente em compostos inorgânicos (CO₂ , HCO₃ - e CO₃²-)
• COT (Carbono Orgânico Total): quantidade de carbono orgânico remanescente após a remoção do carbono inorgânico.

A USP <643> estabelece padrões e procedimentos para testes de COT em água de grau farmacêutico, especificando requisitos de tecnologia, análise de adequação do sistema, parâmetros de validação do método e critérios de aceitação para garantir a qualidade e a pureza da água.

O que é Condutividade?

A condutividade mede a capacidade de uma substância de conduzir uma corrente elétrica, indicando a presença de sais e produtos químicos inorgânicos. Em testes de água farmacêutica, a condutividade serve como um atributo essencial de qualidade para detectar a presença de espécies iônicas e garantir a pureza da água.

Conforme a USP <645>, os níveis de condutividade devem estar abaixo de 1,3 μS/cm a 25 °C. O teste de condutividade detecta íons intrínsecos (do CO2 dissolvido) e extrínsecos (como cloreto e amoníaco), que podem prejudicar o equipamento e a saúde humana. Os testes são cruciais para monitorar a contaminação por sal e inorgânica.

Quem testa o COT e a condutividade?

Aplicações de teste de condutividade e COT pelo setor:

• Farmacêutico: validação de limpeza, água para injeção (WFI), água estéril e vapor limpo.
• Microeletrônica: monitoramento de água ultrapura e controle de processo
• Municípios: Qualidade da água potável, tratamento de efluentes e gestão de águas pluviais
• Alimentos e bebidas: processos de limpeza, monitoramento de efluentes, liberação de água e consistência do produto
• Petróleo e gás: Avaliação de contaminação da água e monitoramento de processos

Como você mede e testa o COT e a condutividade?

O teste de COT envolve duas etapas críticas: oxidação e detecção. Durante a oxidação, os compostos orgânicos na amostra são convertidos em dióxido de carbono (CO₂) através de métodos estabelecidos, incluindo combustão catalítica de alta temperatura ou oxidação UV / persulfato (oxidação química úmida). Diferentes técnicas de oxidação são selecionadas dependendo das necessidades de aplicação, matrizes de amostra ou requisitos de teste.

A fase de detecção é onde a precisão analítica se torna crucial, pois a precisão de medição do CO₂ determina diretamente a confiabilidade do resultado do COT. O três métodos básicos de detecção incluem:

• Infravermelho não-dispersivo (NDIR) - mede o CO₂ através da absorção de luz infravermelha, mas sofre interferência do vapor de água que compromete a precisão
• Condutividade direta - mede a condutividade da amostra antes e depois da oxidação, mas é propensa a várias interferências
• Detecção condutométrica de membrana - oferece medição robusta de CO_² enquanto minimiza efetivamente as interferências, fornecendo os resultados mais confiáveis

Quando a exatidão e a precisão são inegociáveis, a tecnologia condutométrica de membrana permite uma avaliação segura da qualidade da água e o controle do processo.

Para condutividade, os métodos de teste comuns incluem células de condutividade de dois eletrodos (contato), células de quatro eletrodos, sensores de condutividade toroidal (indutivos) e sistemas de monitoramento contínuo em linha, com medições normalmente realizadas usando medidores de condutividade que aplicam uma tensão A/C através dos eletrodos.

Em testes de água farmacêutica, as medições de condutividade são regidas pela <USP645>, que descreve três estágios de teste de condutividade para garantir que a água atenda a rigorosos requisitos de pureza. Essas medições são capturadas com condutividade compensada ou não compensada pela temperatura, de acordo com os requisitos em etapas da USP <645> para fornecer uma avaliação completa da qualidade da água.

O COT e os testes de condutividade fornecem medições complementares da qualidade da água; o COT detecta contaminação orgânica, enquanto a condutividade mede impurezas iônicas e inorgânicas, garantindo uma avaliação abrangente da pureza da água para aplicações farmacêuticas e industriais.

COT e condutividade com instrumentos analíticos Sievers

Para atender às diversas necessidades dos clientes, a Veolia oferece uma ampla variedade de analisadores como parte de seu portfólio Sievers, com diferentes intervalos analíticos e adequação para aplicações específicas, permitindo soluções abrangentes em vários setores. A linha de produtos de instrumentos analíticos Sievers inclui soluções avançadas para testes de COT e de condutividade.

Para testes de COT e de condutividade, os analisadores de COT Sievers M500, M9 e M5310 C implantam tecnologia de condutometria de membrana para medir o COT e a condutividade. A tecnologia Sievers usa uma membrana permeável a gás exclusiva para filtrar o CO₂ de amostras em água deionizada ultrapura. Este processo permite a análise sem interferência de outros componentes. A transferência de CO₂ cria mudanças mensuráveis de condutividade que se correlacionam com os níveis de IC e CT, o que permite aos usuários calcular os níveis de COT.

O analisador de COT InnovOx Sievers usa a inovadora oxidação de água supercrítica (SCWO), tecnologia que combina calor, pressão e oxidantes químicos para lidar com amostras complexas, incluindo óleos e gorduras e outras substâncias desafiadoras.

A condutividade direta, empregada pelo sensor COT CheckPoint Sievers, mede as amostras antes e depois da oxidação UV.

Todos esses métodos, excluindo o sensor COT CheckPoint Sievers, seguem o princípio fundamental de oxidar compostos orgânicos para CO2, medindo o CO₂ resultante e calculando o COT como a diferença entre o carbono total e o carbono inorgânico. Essa abordagem garante a conformidade com os requisitos <643> da USP e, ao mesmo tempo, fornece detecção precisa e livre de interferências.

A Veolia se estabeleceu como líder em análise de COT com sua linha de produtos de instrumentos analíticos Sievers. Para saber mais sobre a implementação de testes de COT e condutividade em suas operações, assista ao nosso webinar sob demanda: https://www.watertechnologies.com/lp-ai-online-toc-for-cv-webinar