Caracterização de sensor quimiorresistivo nanoestruturado para soluções catiônicas utilizadas em flotação mineral

Na indústria de mineração de ferro se utiliza a flotação catiônica reversa como técnica de concentração mineral, empregando surfactantes como éter-amina e amida-amina como coletores de quartzo. O monitoramento desses reagentes em efluentes industriais torna-se fundamental tanto para o controle eficiente do processo quanto para a mitigação de impactos ambientais. Entretanto, as técnicas convencionais utilizadas para essa finalidade, apresentam limitações relacionadas ao elevado custo, à complexidade operacional e ao tempo de análise, o que justifica a busca por abordagens alternativas baseadas em sensores químicos nanoestruturados de alta sensibilidade, baixo custo e resposta em tempo real. Este trabalho apresenta um sensor quimiorresistivo baseado em buckypaper de nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados (NTCPM-f) para detecção e distinção entre soluções de amida-amina e éter-amina e sais similares aos efluentes de flotação (pH 9,5–9,8, 30 ppm). O dispositivo foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, testes elétricos de resposta quimiorresistiva, cálculos de energia de ligação por teoria do funcional de densidade (DFT) e com dados estatísticos avaliados por análise de componentes principais (PCA). A análise Raman revelou padrões distintos de dopagem: a amida-amina compensou o doping tipo-p do NaOH nas camadas externas (deslocamento nulo em G'outer) e induziu redshift de −31 cm⁻¹ em G'inner, enquanto comparativamente a éter-amina apresentou redshift de −14 cm-1 em G'inner. Nos testes elétricos o sensor apresentou resposta quimiorresistiva superior para soluções com a amida-amina, com variação de 5,29% em relação à água deionizada, enquanto a éter-amina apresentou resposta de apenas 0,42%. Os cálculos DFT indicaram energia de ligação de −1,04 eV para amida-amina e −0,71 eV para éter-amina, confirmando maior afinidade interfacial da amida-amina com os nanotubos. A PCA permitiu a redução da dimensionalidade dos dados experimentais, possibilitando a clara discriminação entre os analitos com base na intensidade de resposta responsável por 33,96% da variância e na cinética de recuperação do sensor representando 53,93% da variância. Os resultados obtidos a partir das análises realizadas demonstram a elevada capacidade do sensor em detectar e distinção de analitos químicos contendo éter-amina e amida-amina.