Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais
| Ano de defesa: | 2016 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/9013 |
Resumo: | Total hardness and Total alkalinity are important physico-chemical parameters for the evaluation of water quality and are determined by volumetric analytical methods. These methods have difficult to detect the endpoint of the titration due to the difficult of viewing the color transition inherent to each of them. To circumvent this problem, here is proposed a new automatic method for the detection of the titration end point for the determination of total hardness and total alkalinity in mineral water samples. The proposed flow-batch titrator consists of a peristaltic pump, five three-way solenoid valves, a magnetic stirrer, an electronic actuator, an Arduino MEGA 2560TM board, a mixing chamber and a webcam. The webcam records the digital movie (DM) during the addition of the titrant towards mixing chamber, also recording the color variations resulting from chemical reactions between titrant and sample within chamber. While the DM is recorded, it is decompiled into frames ordered sequentially at a constant rate of 30 frames per second (FPS). The first frame is used as a reference to define the region of interest (RI) of 48 × 50 pixels and the R channel values, which are used to calculate the Pearson's correlation coefficient (r) values. r is calculated between the R values of the initial frame and each subsequent frame. The titration curves are plotted in real time using the values of r (ordinate axis) and the total opening time of the valve titrant (abscissa axis). The end point is estimated by the second derivative method. A software written in ActionScript 3.0 language manages all analytical steps and data treatment in real time. The feasibility of the method was attested by its application for the analysis of natural water samples. Results were compared with classical titration and did not present statistically significant differences when the paired ttest at the 95% confidence level was applied. The proposed method is able to process about 71 samples per hour, and its precision was confirmed by overall relative standard deviation (RSD) values, always lower than the 2,4% for total hardness and 1,4% for total alkalinity. |
| id |
UFPB-2_475097e7de2e86bf88d85a1697fdb828 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufpb.br:tede/9013 |
| network_acronym_str |
UFPB-2 |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UFPB |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas mineraisDetecção de ponto finalCoeficiente de correlação de PearsonSistema de cores RGBFluxo-bateladaPearson correlation coefficientRGB color systemFlow–batch analyzerEnd point detectionCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICATotal hardness and Total alkalinity are important physico-chemical parameters for the evaluation of water quality and are determined by volumetric analytical methods. These methods have difficult to detect the endpoint of the titration due to the difficult of viewing the color transition inherent to each of them. To circumvent this problem, here is proposed a new automatic method for the detection of the titration end point for the determination of total hardness and total alkalinity in mineral water samples. The proposed flow-batch titrator consists of a peristaltic pump, five three-way solenoid valves, a magnetic stirrer, an electronic actuator, an Arduino MEGA 2560TM board, a mixing chamber and a webcam. The webcam records the digital movie (DM) during the addition of the titrant towards mixing chamber, also recording the color variations resulting from chemical reactions between titrant and sample within chamber. While the DM is recorded, it is decompiled into frames ordered sequentially at a constant rate of 30 frames per second (FPS). The first frame is used as a reference to define the region of interest (RI) of 48 × 50 pixels and the R channel values, which are used to calculate the Pearson's correlation coefficient (r) values. r is calculated between the R values of the initial frame and each subsequent frame. The titration curves are plotted in real time using the values of r (ordinate axis) and the total opening time of the valve titrant (abscissa axis). The end point is estimated by the second derivative method. A software written in ActionScript 3.0 language manages all analytical steps and data treatment in real time. The feasibility of the method was attested by its application for the analysis of natural water samples. Results were compared with classical titration and did not present statistically significant differences when the paired ttest at the 95% confidence level was applied. The proposed method is able to process about 71 samples per hour, and its precision was confirmed by overall relative standard deviation (RSD) values, always lower than the 2,4% for total hardness and 1,4% for total alkalinity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA dureza total e a alcalinidade total são importantes parâmetros físico-químicos para avaliação da qualidade de águas e são determinados por métodos volumétricos de análise. Estes métodos apresentam difícil detecção do ponto final da titulação devido à dificuldade de visualização das transições de cores inerentes a cada um deles. Para contornar este problema, foi proposta neste trabalho uma nova metodologia automática para a detecção do ponto final nas determinações de dureza total e alcalinidade total em águas. O titulador em fluxo-batelada proposto é composto de uma bomba peristáltica, cinco válvulas solenoides de três vias, um agitador magnético, um acionador de válvulas, uma placa Arduíno MEGA 2560TM, uma câmara de mistura e uma webcam. O programa de gerenciamento e controle do titulador foi escrito em linguagem ActionScript 3.0. A webcam grava o filme digital durante a adição do titulante na câmara de mistura, registrando as variações de cor decorrentes das reações químicas entre titulante e amostra no interior de câmara. Enquanto o filme é gravado, este é decomposto em quadros ordenados sequencialmente a uma taxa constante de 30 quadros por segundo (FPS). O primeiro quadro é utilizado como referência para definir uma região de interesse (RI) com 48 x 50 pixels, na qual seus valores R, G e B são utilizados para calcular os valores de coeficiente de correlação de Pearson (r). O valor de r é calculado entre os valores de R do quadro inicial e de cada quadro subsequente. As curvas de titulação são obtidas em tempo real usando os valores de r (ordenadas) e o tempo total de abertura da válvula de titulante (abscissas). O ponto final é estimado pelo método de segunda derivada. O método foi aplicado na análise de águas minerais e os resultados foram comparados com a titulação clássica, não apresentando diferenças estatisticamente significativas com aplicação do teste t pareado a 95% de confiança. O método proposto foi capaz de processar até 71 amostras por hora e a sua precisão foi confirmada pelos valores de desvio padrão relativos (DPR) globais, sempre inferiores as 2,4% para dureza total e 1,4% para alcalinidade total.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBLima, Ricardo Alexandre Cavalcanti dehttp://lattes.cnpq.br/2337569359013017Almeida, Luciana Farias deSiqueira, Lucas Alfredo2017-06-21T14:26:33Z2018-07-21T00:30:08Z2018-07-21T00:30:08Z2016-02-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSIQUEIRA, Lucas Alfredo. Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Química)- Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2016.https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/9013porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2018-09-06T02:12:00Zoai:repositorio.ufpb.br:tede/9013Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462018-09-06T02:12Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
| dc.title.none.fl_str_mv |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| title |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| spellingShingle |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais Siqueira, Lucas Alfredo Detecção de ponto final Coeficiente de correlação de Pearson Sistema de cores RGB Fluxo-batelada Pearson correlation coefficient RGB color system Flow–batch analyzer End point detection CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| title_short |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| title_full |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| title_fullStr |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| title_full_unstemmed |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| title_sort |
Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais |
| author |
Siqueira, Lucas Alfredo |
| author_facet |
Siqueira, Lucas Alfredo |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Lima, Ricardo Alexandre Cavalcanti de http://lattes.cnpq.br/2337569359013017 Almeida, Luciana Farias de |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Siqueira, Lucas Alfredo |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Detecção de ponto final Coeficiente de correlação de Pearson Sistema de cores RGB Fluxo-batelada Pearson correlation coefficient RGB color system Flow–batch analyzer End point detection CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| topic |
Detecção de ponto final Coeficiente de correlação de Pearson Sistema de cores RGB Fluxo-batelada Pearson correlation coefficient RGB color system Flow–batch analyzer End point detection CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| description |
Total hardness and Total alkalinity are important physico-chemical parameters for the evaluation of water quality and are determined by volumetric analytical methods. These methods have difficult to detect the endpoint of the titration due to the difficult of viewing the color transition inherent to each of them. To circumvent this problem, here is proposed a new automatic method for the detection of the titration end point for the determination of total hardness and total alkalinity in mineral water samples. The proposed flow-batch titrator consists of a peristaltic pump, five three-way solenoid valves, a magnetic stirrer, an electronic actuator, an Arduino MEGA 2560TM board, a mixing chamber and a webcam. The webcam records the digital movie (DM) during the addition of the titrant towards mixing chamber, also recording the color variations resulting from chemical reactions between titrant and sample within chamber. While the DM is recorded, it is decompiled into frames ordered sequentially at a constant rate of 30 frames per second (FPS). The first frame is used as a reference to define the region of interest (RI) of 48 × 50 pixels and the R channel values, which are used to calculate the Pearson's correlation coefficient (r) values. r is calculated between the R values of the initial frame and each subsequent frame. The titration curves are plotted in real time using the values of r (ordinate axis) and the total opening time of the valve titrant (abscissa axis). The end point is estimated by the second derivative method. A software written in ActionScript 3.0 language manages all analytical steps and data treatment in real time. The feasibility of the method was attested by its application for the analysis of natural water samples. Results were compared with classical titration and did not present statistically significant differences when the paired ttest at the 95% confidence level was applied. The proposed method is able to process about 71 samples per hour, and its precision was confirmed by overall relative standard deviation (RSD) values, always lower than the 2,4% for total hardness and 1,4% for total alkalinity. |
| publishDate |
2016 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2016-02-29 2017-06-21T14:26:33Z 2018-07-21T00:30:08Z 2018-07-21T00:30:08Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
SIQUEIRA, Lucas Alfredo. Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Química)- Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2016. https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/9013 |
| identifier_str_mv |
SIQUEIRA, Lucas Alfredo. Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais/Titulador automático baseado em filmes digitais para determinação de dureza e alcalinidade total em águas minerais. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Química)- Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2016. |
| url |
https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/9013 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal da Paraíba Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal da Paraíba Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFPB instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB) instacron:UFPB |
| instname_str |
Universidade Federal da Paraíba (UFPB) |
| instacron_str |
UFPB |
| institution |
UFPB |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UFPB |
| collection |
Repositório Institucional da UFPB |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB) |
| repository.mail.fl_str_mv |
diretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.br |
| _version_ |
1863378984966815744 |