Chip microfluídico para detecção de cloro ativo, cloro total e pH em piscina.
«A cloração é amplamente utilizada para desinfetar a água de atividades de recreação e água para consumo, é estritamente regulamentada [1,2] e deve ser cuidadosamente monitorada para evitar surtos de doenças transmitidas pela água [3,4]. Embora o tratamento de água comercial seja gerido profissionalmente pelas concessionárias de água e pelo governo, a maioria das piscinas é gerida por proprietários não técnicos (domésticos) ou operadores (comerciais / públicos), que contam com produtos de teste no mercado e amostragem manual. A maioria das alternativas de monitorização online são caras, requerem manutenção regular e são difíceis de adaptar a piscinas já existentes.
(...) O cloro ativo pode ser produzido após a dissolução aquosa de sais inorgânicos de hipoclorito , fotocataliticamente em fotoelétrodos (...), ou diretamente através da geração de cloro molecular (Cl₂) numa interface eletrodo-água [10,11,12,13]. O gás cloro que é gerado na superfície do ânodo é imediatamente convertido em HOCl e HCl, acidificando a água da piscina. O cloro ativo sujeito a exposição à radiação ultravioleta (ou seja, luz solar) é consumido em reações redox com outros componentes da água da piscina, como matéria orgânica ou compostos de azoto. O cloro ativo também pode reagir com compostos orgânicos contendo azoto (ureia, suor e microorganismos) para formar cloraminas, denominado cloro “ligado”. A cloramina também é um agente desinfetante, mas permanece na solução por mais tempo que o HOCl e tem um poder de desinfecção inferior. A soma do cloro ativo e ligado, cloro “total”, é normalmente relatada junto com o cloro ativo como um dos dois indicadores críticos da saúde da piscina.
O poder de desinfecção [14] das espécies de cloro ativo e ligado e sua estabilidade [15,16,17] na água dependem fortemente do pH. No entanto, as reações acima variam em pH ao longo do tempo (devido à acidez do HOCl) e as piscinas devem ser tamponadas, geralmente com bicarbonato de sódio. Portanto, cloro ativo, cloro total e pH devem ser monitorados regularmente [15,16,17]. Piscinas muito frequentadas são ambientes em constante mudança, com bactérias, outros microrganismos, suor, saliva e urina a ser introduzidos diariamente, tornando a qualidade da água transitória e a sua gestão difícil. A subdosagem de cloro cria riscos de infecção entre os nadadores, enquanto a sobredosagem pode causar efeitos adversos na pele, olhos e sistema imunológico [18,19,20].
Uma equipa de investigadores de instituições australianas propôs (...) um sensor lab-on-a-chip, capaz de enfrentar os desafios descritos. O chip usa a análise fotométrica de soluções de laranja de metilo e vermelho de fenol numa célula óptica de 2,2 mm de comprimento de caminho num chip de vidro borossilicato. O uso estimado de reagente ao longo de uma temporada (por exemplo, 3 meses) é inferior a 35 mL, dependendo dos protocolos operacionais. Amostras de 12 piscinas foram analisadas, apresentando resultados que se comparam bem com produtos comerciais (tiras de teste e comprimidos de N, N′-dietil-p-fenilenodiamina (DPD)), elétrodos de pH e titulação iodométrica. Em piscinas domésticas, foi descoberta uma severa sobredosagem e subdosagem de cloro ativo, incluindo um exemplo em que testes imprecisos num ponto de venda informaram erroneamente o proprietário. Isso destaca a necessidade de um sensor de piscina on-line preciso e confiável.
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Fonte: S. Elmas, A. Pospisilova, A.A. Sekulska, V. Vasilev, T. Nann, S. Thornton, C. Priest, Photometric Sensing of Active Chlorine, Total Chlorine, and pH on a Microfluidic Chip for Online Swimming Pool Monitoring. Sensors. 20 (2020) 3099.