TFM electroquimica
elia santigosaDocumentos de Investigación28 de Marzo de 2020
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Índice
1 Objetivo 2
2 Abstract 3
3 Introducción 5
3.1 Técnicas de extracción 5
3.1.1 Microextracción en fase líquida (LPME) mecanismo en 3 fases 9
3.1.2 Microextracción en electromembrana (EME) mecanismo en 3 fases 10
3.2 Compuestos seleccionados para el estudio 11
3.3 Fluoroquinolonas y características 13
3.4 Parabenos y características 15
4 Materiales y reactivos 18
4.1 Material e instrumentación 18
4.2 Reactivos 19
4.3 Analitos estudiados 19
5 Procedimiento experimental 20
5.1 Separación cromatográficas 20
5.2 Microextracción mediante sistemas microfluídicos: Dispositivo Sandwich 21
6 Resultados (reescribir) 22
6.1 Optimización cromatográfica 22
6.2 Caracterización del electrodo electroquímicamente 23
6.3 Estudios previos 24
6.3.1 Optimización del disolvente 25
6.3.2 Optimización del pH donador 25
6.3.3 Estudio de degradación y optimización de pH aceptor 27
6.4 Optimización dispositivo Sandwich 29
7 Conclusiones 30
8 Bibliografía 31
Abstract
This experimental work describes a double microfluidic-chip based liquid-phase microextraction and electromembrane extraction for the determination of emerging pollutants in water samples. The extract collected after each extraction is directly analyzed by HPLC.
The model analytes were four parabens (1) and five fluoroquinolones: Ethyl 4-hydroxybenzoate (EtP), Propyl 4-hydroxybenzoate (PrP), butyl 4-hydroxybenzoate (BuP), isobutyl 4-hydroxybenzoate (iBuP); marbofloxacine (MRB), norfloxacine (NPF), danofloxacine (DNF), ciprofloxacine (CPF), flumequine (FLM).The fluoroquinolones were extacted during the first stage by EME whereas the parabens were extrated by LPME in a second stage.
The device is composed by four polymethylmetacrylate plates: two donor phases (both, parabens and fluorquinolones) and one acceptor phase. The acceptor phase was the same for both, the extraction of fluoroquinolones and parabens by EME and LPME, respectively. The donor phase and the acceptor phase were separated by a flat membrane (supported liquid membrane) located between both channels.
The pH of donor phase was 3.5 for parabens and 11 for fluoroquinolones while the acceptor phase was fixed at pH 11.5. The donor and the acceptor flow rate was 1 μL / min.
The extraction time and the sample volume for both extractions were 7 min and 100 μl, respectively. The microfluidic device allows good extraction efficiency and excellent clean-up under double flow conditions. This device also significantly reduces both costs and withdrawal time compared to existing methods for the extraction of parabens and fluoroquinolones.
Este trabajo experimental describe un dispositivo de doble chip basado en la microextracción en fase líquida (LPME) y la extracción electromembrana (EME) para la determinación de contaminantes emergentes en muestras de agua. El extracto recogido después de cada extracción se analiza directamente por HPLC.
Los analitos modelo fueron cuatro parabenos (1) y cinco fluoroquinolonas: 4-hidroxibenzoato de etilo (EtP), 4-hidroxibenzoato de propilo (PrP), 4-hidroxibenzoato de butilo (BuP), 4-hidroxibenzoato de isobutilo (iBuP); Marfloxacina (NPF), danofloxacina (DNF), ciprofloxacina (CPF), flumequina (FLM). Las fluoroquinolonas fueron extraídas durante la primera etapa por EME mientras que los parabenos fueron extraídos por LPME en una segunda etapa.
El dispositivo está compuesto por cuatro placas de polimetilmetacrilato: dos fases donadoeras (ambas, parabenos y fluorquinolonas) y dos aceptoras. La fase aceptora fue la misma para ambos, la extracción de fluoroquinolonas y parabenos por EME y LPME, respectivamente. La fase de donadora y la fase aceptora es separada mediante una membrana plana (membrana líquida soportada) situada entre ambos canales.
El pH de la fase donadora fue de 3,5 para los parabenos y de 11 para las fluoroquinolonas mientras que la fase aceptora se fijó a pH 11,5. El flujo de la fase doandora y aceptoraa es de 1 μl / min.
El tiempo de extracción y el volumen de muestra para ambas extracciones fueron 7 min y 100 μl, respectivamente. El dispositivo microfluídico permite una buena eficiencia de extracción y una excelente limpieza en condiciones de doble flujo. Este dispositivo también reduce significativamente los costes y el tiempo de extracción en comparación con los métodos existentes para la extracción de parabenos y fluoroquinolonas.
Introducción
Los procedimientos de tratamiento de muestras y las metodologías de análisis están en desarrollo continuo para disminuir los componentes de la matriz en la señal del analito al realizar un análisis de muestras reales. La sofisticación y la capacidad de identificación y/o cuantificación de la instrumentación de hoy en día, contrastan con la lentitud y laboriosidad de los procedimientos de tratamiento de muestra convencionales, presentando numerosas limitaciones como un elevado consumo de tiempo, de muestra y reactivos, en algunos casos caros o tóxicos, generando frecuentemente pérdidas
En los últimos años, la miniaturización y automatización de las técnicas de química analítica se está convirtiendo en una tendencia dominante, ya que elimina las limitaciones presentadas por las tecnologías de análisis actuales. Los dispositivos microfluídicos presentan numerosas ventajas frente a la preparación de la muestra tradicional, pues, minimizando la cantidad de muestra, se disminuye también el consumo de reactivos y de disolventes caros y tóxicos, contribuyendo a las líneas actuales hacia una “Química Verde”. Además, se ha demostrado que el uso de estas técnicas en el pretratamiento de muestra dan unos resultados de alta selectividad, sensibilidad, una buena limpieza y un corto tiempo de análisis
Técnicas de extracción
La extracción líquido-líquido (liquid-liquid extraction, LLE), con excepción de la lixiviación, es la técnica convencional más antigua de extracción con disolventes, así como la técnica de preparación de muestras acuosas más aceptada, utilizada y versátil, siendo empleada en numerosos métodos de análisis [1,2]. Sin embargo, la LLE convencional tiene la gran problemática del consumo excesivo de disolventes orgánicos, siendo generalmente de un coste y peligrosidad elevado.
De esta forma, la miniaturización principalmente se ha aplicado de dos modos: reducción de las dimensiones de las técnicas tradicional y, por otro lado, el desarrollo de nuevas modalidades de extracción, como la microextración en fase líquida (liquid phase microextraction, LPME). Entre las ventajas que estas técnicas presentan se encuentran: volúmenes pequeños de disolvente orgánico empleado y disminución de la manipulación de la muestra.
A finales de los 70, se introduce una nueva técnica de preparación de muestras que surge de una evolución de la LLE con el fin de mejorarla: SPE (solid phase extraction, SPE) que tiene un consumo de disolventes orgánicos menor que la LLE y que, normalmente, requiere la evaporación del eluyente después de la extracción. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes de la SPE reside en que un componente de la matriz impida o dificulte la interacción entre el analito y el sorbente, ocasionando una baja recuperación de los analitos de interés. (12, 16 M)
En 1990 se introduce una técnica alternativa para la preparación de muestra conocida como microextracción en fase sólida (solid phase microextraction, SPME)(3). Esta técnica constituye un avance significativo al mejorar significativamente las técnicas de extracción hasta la fecha, entre sus ventajas se encuentran: la simplicidad del uso, la automatización, el bajo consumo de materiales y tiempos de operación más cortos. Las principales desventajas que presenta esta técnica son la fragilidad de la fibra, pues puede ser dañada fácilmente disminuyendo su tiempo de vida, la cantidad reducida de fase sorbente, su elevado coste y los posibles efectos memoria.
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