Sistemas capilares basados en líquidos iónicos para extracción de metales

Abstract

La determinación de metales traza como el cobre en aguas naturales, presenta una serie de limitaciones, debido a su baja concentración y al efecto matriz de la muestra. Esto hace que, de forma general, sea necesaria una etapa de preparación de las muestras previa a la determinación instrumental, como la extracción líquido-líquido. Esta técnica presenta inconvenientes debidos a un empleo excesivo de disolventes, bajos factores de preconcentración del analito y excesiva manipulación de las muestras. Una alternativa para mejorar las características de estos sistemas es su miniaturización, para aumentar la preconcentración del metal, y disminuir el exceso de reactivos empleados, en lo que se conoce como microextracción líquida (LPME). Existen diferentes tipos de microextracción líquida, de entre los cuales se eligió y empleó para este trabajo la microextracción en fase líquida con capilares de fibra hueca (HF-LPME). El sistema emplea un soporte polimérico microporoso que separa la muestra y unos pocos microlitros de disolución acuosa receptora. El transporte tiene lugar a través de los poros de la pared, que alberga una disolución orgánica a modo de membrana líquida soportada. A pesar del potencial de la técnica, presenta una serie de limitaciones: montaje complejo, baja estabilidad y prolongados tiempos de ensayo. Sin embargo, existen diferentes alternativas como el uso de la técnica en una configuración de barras de disolvente (SBME) o el uso de nuevos sistemas de reactivos, como los líquidos iónicos, que permiten mejorar su aplicabilidad. Para la preconcentración de cobre se ha utilizado di-2-piridilcetona-benzoíhidrazona (dPKBH) disuelto en octanol, como disolución orgánica o membrana líquida, en un sistema SBME. El objeto de este trabajo es evaluar si la adición del líquido iónico hexafluorofosfato de 1-hexil-3-metilimidazolio ([Hmim][PF6]) a la disolución orgánica favorece el transporte de cobre libre (Cu2+). También se evaluó su aplicabilidad, teniendo en cuenta el efecto de la salinidad y la concentración de materia orgánica en la muestra sobre el transporte de cobre. Finalmente, el líquido iónico no tuvo efecto en el transporte de cobre al incluirlo en la disolución orgánica. Con este sistema se obtiene un factor de enriquecimiento (F.E.) de 79,46 ± 4,98 independientemente de la salinidad de la muestra. La presencia de materia orgánica provocó una disminución del F.E., mostrando una relación lineal que permite estimar la fracción libre de cobre en la muestra, y el cobre total de forma indirecta.

The determination of trace metals such as copper in natural waters, presents several limitations because of its low concentration and the sample matrix effect. This means that a preparation step (as liquid-liquid extraction) is required before the instrumental determination of copper in the samples. This technique is disadvantageous due to excessive use of solvents, low analyte preconcentration factors and excessive sample handling. An alternative to improve the characteristics of these systems is their miniaturization, to increase the preconcentration of the analyte and to reduce the excess of reagents. It is known as liquid phase microextraction (LPME). There are different types of liquid phase microextraction. Hollow Fiber Liquid Phase Microextraction (HF-LPME) was selected and employed for this work. The system employs a microporous polymeric support that separates the sample and a few microliters of aqueous receiving solution. Transport occurs through the pores of the fiber‟s wall, containing an organic solution as a supported liquid membrane. Despite of the potential of the technique, it prensents some limitations: complex assembly, low stability and long test times. However, there are different alternatives such as the Solvent Bar Microextraction (SBME) or using new reagent systems, as ionic liquids, which improve its applicability. For copper preconcentration, di-2pyridylketone benzoylhydrazone (dPKBH) dissolved in octanol as organic solution has been used in a solvent bar configuration (SBME). The objective of this project is to evaluate if the addition of 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([Hmim][PF6]) in the organic solution will favor the free copper transport (Cu2+). Additionally, it was evaluated the effect of salinity and organic matter concentration on copper transport. Finally, the ionic liquid included in the organic solution showed not effect on the copper transport. With this method an enrichment factor of 79,46 ± 4,98 is obtained regardless of the sample salinity. The presence of organic matter reduced E.F., showing a lineal relation that allowed to estimate the fraction of free copper in the sample, and while total copper was indirectly estimated.