Extracción y preconcentración de fenoles, metales y contaminantes orgánicos en agua y suelo

Determinación de Fenoles en Muestras de Agua

Para llevar a cabo el análisis de los siguientes fenoles en muestras de agua, se proponen dos técnicas de extracción y preconcentración. A continuación, se detallan los sorbentes, disolventes y condiciones experimentales para cada una, y se explica la compatibilidad con diferentes técnicas instrumentales de medida.

Adicionalmente, se explica cómo se podría extraer el 4-nitrofenol y el 4-cloro-3-metilfenol sin extraer los otros dos compuestos.

Técnicas de Extracción y Preconcentración Propuestas

1. Extracción Líquido-Líquido (L-L)

   El pH de la fase acuosa debe ser menor que el pKa más bajo (3,9) de los fenoles a extraer. Para ello, se añade ácido al agua y se extrae con un disolvente orgánico (p. ej., CH2Cl2). Para preconcentrar, se debe emplear un volumen total de fase orgánica menor que el de la fase acuosa o eliminar el disolvente, por ejemplo, en un rotavapor.

2. Extracción en Fase Sólida (SPE)

   Se elige un cartucho de extracción de intercambio iónico aniónico y se fija el pH de la muestra acuosa a un valor superior al mayor pKa de los fenoles (9,6). Se eluye con una disolución a pH ácido (HCl). Para preconcentrar, el volumen de la disolución eluyente será menor que el volumen de la muestra.

Compatibilidad con la Técnica Instrumental

En cuanto a la técnica de medida, hay que tener en cuenta el disolvente en que se encuentran los analitos preconcentrados, ya que debe ser compatible con la técnica instrumental.

• En el caso 1 (L-L), se obtiene un disolvente orgánico inmiscible con el agua, por lo que no se puede analizar directamente por HPLC, por ejemplo, sin eliminar el disolvente y redisolver en metanol (MeOH) o acetonitrilo (ACN).
• En el caso 2 (SPE), el extracto es acuoso y, por lo tanto, compatible con HPLC.

Extracción Selectiva de Fenoles

• Mediante extracción L-L: Para extraer en la fase orgánica el 4-nitrofenol (pKa = 7,2) y el 4-cloro-3-metilfenol (pKa = 9,6) sin extraer los demás, el pH debe ser aproximadamente 5,3.
• Mediante SPE con intercambio iónico: No es posible tener los dos analitos de interés cargados sin que también lo estén los de pKa inferior. Por lo tanto, solamente se podrán separar del resto fijando los compuestos con pKa 3,9 y 5,3 en la resina, trabajando a un pH de 5,3.

Preconcentración de Metales Pesados en Muestras de Suelos

Se van a determinar metales pesados en muestras de suelos. Si los extractos tienen concentraciones menores que el límite de cuantificación del método de análisis, ¿cómo se pueden preconcentrar?

Métodos de Extracción

La extracción se debe llevar a cabo por extracción Sólido-Líquido o extracción con fluidos supercríticos. En el primer caso, se extraerán con el mínimo volumen posible de una disolución acuosa. Con fluidos supercríticos, se recogerán los analitos sobre el mínimo volumen posible, también de una disolución acuosa.

Proceso de Preconcentración

En ambos casos, los metales se preconcentrarán por intercambio iónico con una resina catiónica. La elución se lleva a cabo con el mínimo volumen de ácido concentrado (p. ej., HCl 4M), de forma que la concentración de los metales en el eluato esté por encima del límite de cuantificación del método de análisis.

Análisis de Contaminantes Orgánicos en Agua y Suelo

Para analizar benceno, naftaleno, fenantreno, pireno y benzo(a)pireno en una muestra de agua de mar y otra de un suelo, proponer cómo se pueden extraer y/o preconcentrar, las condiciones del proceso (disolventes y/o sorbentes) y la(s) técnica(s) que se podría(n) emplear para su determinación en cada muestra.

Análisis en Muestras de Agua de Mar

• Por extracción L-L: Usar un disolvente inmiscible con el agua, como CH2Cl2. Se puede preconcentrar eliminando parte del disolvente y midiendo en un volumen pequeño del mismo por GC. Alternativamente, se puede evaporar a sequedad (p. ej., con rotavapor) y redisolver en ACN o MeOH para su determinación por HPLC con detección UV o fluorescencia.
• Por extracción SPE: Utilizar un sorbente apolar con posterior elución con un disolvente orgánico como ACN o MeOH. El extracto se puede analizar directamente por HPLC.

Análisis en Muestras de Suelo

• Por extracción Sólido-Líquido: Se extraerán los analitos con el mínimo volumen posible de un disolvente orgánico muy apolar, como, por ejemplo, hexano.
• Con fluidos supercríticos: Se recogerán los analitos sobre el mínimo volumen posible del mismo disolvente orgánico anterior (hexano).