Disseny de noves metodologies d'anàlisi de contaminants de l'aigua

L'aigua és un bé essencial i necessari per a la humanitat, no només pel seu consum directe, sinó també per el seu ús industrials o agrícoles, entre d'altres. La presència de substàncies no desitjables o contaminants afecta directament la seva qualitat. Cal doncs, disposar de metodologies analítiques que permetin la seva anàlisi per tal de detectar i/o quantificar diferents espècies o compostos que poden limitar el seu ús.
La investigació que es presenta en aquesta tesi se centra en el disseny, la preparació i caracterització de noves metodologies analítiques basades en membranes funcionalitzades per a la preconcentració i l'especiació de contaminants al medi aquós.
Freqüentment, l'anàlisi directa de mostres ambientals no es pot dur a terme, ja sigui degut a la complexitat de la matriu o bé perquè la concentració dels compostos d'interès a analitzar, es troba per sota del límit de detecció de la tècnica. Per això, és necessària una etapa prèvia que permeti la separació i/o preconcentració per tal d'eliminar les interferències i/o millorar la seva detecció a nivells baixos de concentració. D'altra banda, també és important obtenir informació sobre les diferents espècies químiques presents a la mostra, ja que sovint la toxicitat hi està estretament relacionada. A més, és important dissenyar dispositius que permetin la miniaturització i automatització dels processos i que també permetin l'anàlisi in situ.
Tenint en compte tots els aspectes anteriorment anomenats, en aquesta tesi s'han desenvolupat mètodes analítics simples i innovadors basats en membranes d'inclusió polimèrica (PIMs) per al tractament de mostres d'aigua per tal de facilitar-ne l'anàlisi. Així, s'ha desenvolupat un dispositiu basat en PIM, utilitzant Aliquat 336 com a agent portador, el qual ha permès la satisfactòria determinació d'arsenat en aigües subterrànies. També, una membrana similar s'ha acoblat en un sistema d'anàlisi en continu permetent la detecció i determinació online d'arsenat. D'altra banda, s'ha explorat la utilització d'un sorbent comercial basat en diòxid de titani, anomenat Adsorbsia As600, el qual ha demostrat una gran capacitat per la retenció d'ambdues formes d'arsènic inorgàniques. Així, utilitzant minicolumnes amb aquest sorbent s'ha facilitat la detecció d'arsènic total en mostres d'aigua.
S'ha fet èmfasi en la preparació de PIMs així com en la caracterització de les propietats fisicoquímiques i electroquímiques tot modificant el líquid iònic (LI), Aliquat 336 utilitzat com a agent portador. Els resultats obtinguts han demostrat que en funció el caràcter hidrofílic de la membrana té un impacte directe sobre la seva eficàcia en sistemes de transport. També, per tal de reduir l'impacte sobre el medi ambient, s'ha desenvolupat una nova metodologia de preparació de PIMs que evita l'ús de dissolvents nocius i a la vegada s'han utilitzat, per primera vegada, polímers de fonts renovables o biodegradables.
Es presenta també l'ús de PIMs, contenint D2EHPA com a agent extractant, com a tècnica emergent per realitzar estudis d'especiació de zinc contingut en una dissolució nutrient. Els estudis han demostrat que el flux de metall a través de la membrana és proporcional a la fracció lliure d'aquest, tot i la presència de diversos lligands orgànics. Tanmateix, els resultats obtinguts amb PIM s'han relacionat amb la internalització de metall a les arrels de plantes de patata (Solanum tuberosum), demostrant que diferents processos intervenen en la internalització de metall a les plantes els quals no s'observen en sistemes químics.
Finalment, s'ha presentat una altra innovadora aplicació de les PIMs basada en la seva satisfactòria utilització com a sorbent per a la preconcentració de tres pesticides. La membrana utilitzada només està constituïda de polímer i plastificant, sense l'addició d'un agent portador. Aquesta metodologia analítica ha facilitat l'anàlisi de pesticides a nivells traça en mostres d'aigua de riu.

Lectura de la tesi: 15/3/2019, Aula Magna de la Facultat de Ciències