Extracción inducida por ruptura de microemulsión: una nueva estrategia para la determinación de metales traza en muestras de aceites combustibles

Oliveira Vicentino, Priscila de
Resano Ezcaray, Martín (dir.) ; Jorgensen Cassella, Ricardo (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2019
(Química Analítica)


Abstract: La demanda de la producción de combustibles ha aumentado considerablemente, tanto por parte de la población, debido al cambio en el patrón de consumo de las grandes ciudades, como por la demanda de la industria del petróleo/petroquímica. El alto consumo de combustibles conlleva graves riesgos para la salud humana y para el medio ambiente. Los elementos tóxicos presentes en los combustibles representan una importante fuente de contaminación, principalmente en las grandes ciudades y en las proximidades de las carreteras, incluso en bajas concentraciones, debido precisamente a que el consumo de combustibles es elevado. La industria del petróleo/petroquímica se está volviendo cada vez más consciente de la importancia de realizar el control de la presencia de metales en la materia prima y en los productos finales, teniendo en cuenta que el contenido de estos elementos afecta la calidad del proceso de producción, y consecuentemente, de los productos. Las metodologías analíticas desarrolladas para la determinación de metales en muestras de combustibles líquidos, como la gasolina y el diesel, deben ser simples, rápidas, sensibles, selectivas y de bajo costo, para ser fácilmente empleadas en procedimientos de rutina. Sin embargo, existen numerosos problemas para realizar la determinación de oligoelementos en este tipo de muestras debido a su alta complejidad (naturaleza orgánica de la matriz), volatilidad (la matriz puede vaporizarse durante los diferentes ciclos analíticos, variando así la concentración del analito), su inflamabilidad y su inmiscibilidad con el agua. Así, para la determinación de metales traza en ese tipo de matriz utilizando técnicas espectrométricas, es necesaria una atención especial en relación a los procedimientos de preparación de muestra y al modo de introducción de la muestra en los instrumentos. Con objeto de eludir las muchas desventajas presentadas en el análisis directo de muestras orgánicas por técnicas espectrométricas, se presenta como alternativa el uso de procedimientos analíticos de preparación de muestras, que posibiliten el empleo de una calibración simple y eficiente y la minimización de interferencias. Entre los métodos descritos en la literatura, los más comúnmente empleados en muestras de aceites combustibles son: la disolución/digestión, la dilución con disolventes orgánicos, la conversión de las muestras en emulsiones o microemulsiones y la extracción del analito. A pesar de presentar buenos resultados, estos procedimientos poseen algunas limitaciones y desventajas, como la necesidad del empleo de condiciones extremas, el uso de solventes de mayor toxicidad, la elevada dilución de la muestra, y la dificultad de realizar la calibración con patrones acuosos, entre otras. En vista de los desafíos asociados con la preparación de muestras de combustibles líquidos, el actual estudio intenta solucionar los problemas de determinación de iones metálicos a nivel de traza, las interferencias de la matriz y las limitaciones del análisis directo debido a las propiedades físicas de las muestras, desarrollando y empleando un nuevo método para el tratamiento de las muestras: la extracción inducida por ruptura de microemulsión, empleando diferentes técnicas espectrométricas. El proceso se basa en la formación de una microemulsión regular mediante la mezcla de una muestra orgánica con una solución extractora acuosa ácida y un dispersante (alcohol de cadena corta). Después de la formación de la microemulsión, se inicia el proceso de extracción por la acción de la solución ácida, que promueve la transferencia de los metales de la fase orgánica a la fase acuosa/alcohólica dispersa en forma de microgotas. Finalmente, se añade un volumen determinado de agente desestabilizante (solución acuosa) a la microemulsión para promover su ruptura, llevando así a la formación de dos fases distintas: (i) una fase orgánica superior, conteniendo la muestra orgánica residual y (ii) una fase acuosa/alcohólica inferior, conteniendo la solución ácida, los metales extraídos y el alcohol añadido. La fase inferior (extracto) se recoge y se utiliza para cuantificar los analitos mediante diferentes técnicas analíticas. El trabajo aquí descrito se dividió en cuatro capítulos, y en todos se empleó el método propuesto en el tratamiento de las muestras, y los extractos obtenidos fueron analizados. Se evaluaron todos los parámetros que podrían influir en la eficiencia de la extracción, como la proporción entre los constituyentes de la microemulsión (muestra, solución acuosa ácida y dispersante), la naturaleza del dispersante (etanol, 1-propanol, 2propanol, isopropanol), la naturaleza (HCl, HNO3) y concentración de la solución acuosa ácida, el tiempo necesario de agitación horizontal de la microemulsión y la naturaleza y el volumen de la solución acuosa añadida para inducir la ruptura de la microemulsión. El proceso de optimización fue realizado de forma univariante en los tres primeros capítulos y de forma multivariante, empleando una planificación Doehlert, en el cuarto capítulo. Además, a fin de obtener una mayor sensibilidad, se evaluaron y optimizaron los parámetros instrumentales y la estrategia de calibración para cada técnica analítica empleada. Como hasta la fecha no existe ningún material de referencia certificado disponible de muestras orgánicas combustibles, como la gasolina y el diesel, la evaluación de la exactitud del método propuesto se realizó mediante la aplicación de pruebas de recuperación y mediante la comparación de los resultados obtenidos por diferentes técnicas analíticas. El método propuesto fue aplicado con éxito para la determinación de Hg en muestras de gasolina brasileña por CV AAS, de Mg, Mn y Zn en muestras de gasolina brasileña por F AAS, de Cd, Mn, Pb y Sb en muestras de gasolina española (libre de etanol) por inyección segmentada en ICP-MS y Cu, Ni y Pb en muestras de diesel por GF AAS. El método se mostró extremadamente simple y rápido, y presentó diversas ventajas frente a los métodos que son comúnmente empleados en el tratamiento de este tipo de muestras. Se aplicó con éxito en diferentes muestras, permitiendo la determinación de los analitos por diferentes técnicas espectrométricas.


Abstract (other lang.): 

Pal. clave: productos del petroleo gasolinas aceites y ceras

Department: Química Analítica

Nota: Presentado: 17 05 2019
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Química Analítica, 2019

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 Record created 2020-06-30, last modified 2020-06-30


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