desarrollo de metodología analítica para la determinación de tensioactivos y sus productos de ...

530 Pages·2009·8.02 MB·Spanish

UNIVERSIDAD DE GRANADA

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA

DESARROLLO DE METODOLOGÍA ANALÍTICA
PARA LA DETERMINACIÓN DE
TENSIOACTIVOS Y SUS PRODUCTOS DE
DEGRADACIÓN MEDIANTE DIFERENTES
TÉCNICAS SEPARATIVAS

TESIS DOCTORAL

INMACULADA JIMÉNEZ DÍAZ
GRANADA, 2009
Editor: Editorial de la Universidad de Granada
Autor: Inmaculada Jiménez Díaz
D.L.: GR. 2013-2009
ISBN: 978-84-692-2245-4

DESARROLLO DE METODOLOGÍA ANALÍTICA PARA LA
DETERMINACIÓN DE TENSIOACTIVOS Y SUS
PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN MEDIANTE
DIFERENTES TÉCNICAS SEPARATIVAS

por

INMACULADA JIMÉNEZ DÍAZ

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA
UNIVERSIDAD DE GRANADA

MEMORIA presentada para aspirar Fdo. Dr. Alberto Navalón Montón
al Grado de Doctor en Química por Profesor Titular del Departamento de
la Universidad de Granada. Química Analítica de la Universidad de
Granada

VISADA en Granada a 27 de Fdo. Dr. Oscar Ballesteros García
Febrero de 2009 Profesor Ayudante Doctor del
Departamento de Química Analítica de
la Universidad de Granada

Fdo. Inmaculada Jiménez Díaz Fdo. Dr. Alberto Zafra Gómez
Licenciada en Química Doctor en Ciencias Químicas por la
Universidad de Granada

ÍNDICE

Índice i

OBJETO DE LA TESIS ................................................................... 1

ACRÓNIMOS .................................................................................................................. 5

CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN ..................................................... 13

1 - DESARROLLO HISTÓRICO, CLASIFICACIÓN Y CONSTITUCIÓN DE
SUSTANCIAS CON CARÁCTER TENSOACTIVO ....................................... 15
1.1 - Desarrollo histórico ........................................................................................ 15
1.2 - Clasificación ................................................................................................... 24
1.3 - Constitución de los detergentes: Tensioactivos y Compuestos
complementarios ................................................................................ 30

2 - SULFONATO DE ALQUIBENCENO LINEAL (LAS), ALQUILFENOLES
ETOXILADOS (APEO) Y ALCOHOLES ETOXILADOS (AEO). SÍNTESIS.
VENTAJAS E INCONVENIENTES ....................................................................... 32
2.1 - Sulfonato de Alquilbenceno Lineal ................................................................ 32
2.2 - Alquilfenoles etoxilados ................................................................................. 34
2.3 - Alcoholes etoxilados ...................................................................................... 36

3 - PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS TENSIOACTIVOS ....................... 38

4 - IMPLICACIONES AMBIENTALES. ACTIVIDAD MEDIAMBIENTAL ............ 45

5 - BIODEGRADACIÓN. CONCEPTO Y EVALUACIÓN ........................................ 52
5.1. Métodos analíticos para el seguimiento de la biodegradación ........................ 56
5.2. Modelos matemáticos ..................................................................................... 57
5.3. Rutas de biodegradación ................................................................................. 61
5.3.1. Sulfonatos de alquilbenceno lineales .................................................... 62
5.3.2. Alquilfenoles etoxilados ........................................................................ 65
5.3.3. Alcoholes etoxilados ............................................................................. 68
5.4. Relación entre estructura y biodegradabilidad ................................................ 71
5.4.1. Sulfonatos de alquilbenceno lineales .................................................... 71
5.4.2. Alquilfenoles etoxilados ........................................................................ 73
ii Índice

5.4.3. Alcoholes etoxilados ............................................................................. 74
6 - LEGISLACIÓN........................................................................................................ 77

7 - MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE ÁCIDOS
SULFOFENILCARBOXÍLICOS, ALQUILFENOLES Y ALQUILFENOLES
ETOXILADOS Y ALCOHOLES ETOXILADOS .................................................. 81
7.1 - Ácidos sulfofenilcarboxílicos ......................................................................... 81
7.2 - Alquilfenoles etoxilados y alquilfenoles ......................................................... 84
7.2.1 - Espectrometría de absorción molecular UV-vis (colorimetría) ......... 84
7.2.2 - Espectrometría IR y RMV ................................................................ 86
7.2.3 - Cromatografía de líquidos ................................................................. 87
7.2.4 - Cromatografía de gases ..................................................................... 93
7.2.5 - Cromatografía de fluidos supercríticos ............................................. 98
7.2.6 - Electroforesis capilar ........................................................................ 98
7.3 - Alcoholes etoxilados ...................................................................................... 99
7.3.1 - Espectrometría de absorción molecular UV-vis (colorimetría) ......... 99
7.3.2 - Espectrometría IR y RMN .............................................................. 100
7.3.3 - Cromatografía de líquidos ............................................................... 100
7.3.4 - Cromatografía de gases ................................................................... 103
7.3.5 - Cromatografía de fluidos supercríticos ........................................... 104
7.3.6 - Electroforesis capilar ...................................................................... 105

8 - TRATAMIENTO DE MUESTRAS ....................................................................... 107
8.1 - Extracción con disolventes presurizados ...................................................... 114
8.1.1 - Pretratamiento de la muestra ........................................................... 117
8.1.2 - Optimización del procedimiento de extracción ............................... 118
8.1.3 - Lavado y enriquecimiento del extracto ........................................... 122
8.1.4 - Aplicaciones analíticas ................................................................... 125
8.2 - Otras técnicas de extracción ......................................................................... 130
8.2.1 - Extracción soxhlet convencional .................................................... 130
8.2.2 - Extracción con ultrasonidos ............................................................ 130
8.2.3 - Extracción asistida con fluidos supercríticos .................................. 133
8.2.4 - Extracción asistida con microondas ................................................ 134
8.3 - Extracción en fase sólida .............................................................................. 135
Índice iii

8.3.1 - Fundamento de la extracción en fase sólida .................................... 136
8.3.2 - Tipos de adsorbentes ....................................................................... 139

9 - LA VEGA DE GRANADA ................................................................................... 148
9.1. Antecedentes históricos ................................................................................ 148
9.2. Características físicas y socioeconómicas de la Vega de Granada ................ 149
9.3. Calidad de las aguas subterráneas en la Vega de Granada ............................ 150

CAPÍTULO 2 - EXPERIMENTAL: MATERIALES Y MÉTODOS .............. 155

1 - INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 157

2 - DISOLUCIONES, REACTIVOS Y DISOLVENTES EMPLEADOS ............. 158
2.1 - Disoluciones ......................................................................................... 158
2.2 - Reactivos .............................................................................................. 160
2.3 - Disolventes ........................................................................................... 162

3 - MATERIAL DE LABORATORIO E INSTRUMENTACIÓN ........................ 163
3.1 - Material de laboratorio .......................................................................... 163
3.2 - Instrumentación .................................................................................... 165
3.2.1 - Electroforesis capilar ................................................................ 165
3.2.2 - Cromatógrafo de líquidos ......................................................... 166
3.2.3 - Cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas ....................... 166
3.2.4 - Equipo de extracción con disolventes presurizados .................. 167
3.2.5 - Equipo para extracción en fase sólida ....................................... 168
3.2.6 - Otros aparatos e instrumentos ................................................... 169

4 - PROGRAMAS INFORMÁTICOS .................................................................. 171

5 - CALIBRACIÓN Y PARÁMETROS ANALÍTICOS DEL MÉTODO ............. 172
6.1 - Rechazo de valores anómalos ....................................................................... 175
6.2 - Función de calibración ................................................................................. 176
6.3 - Parámetros de calidad del método analítico .................................................. 178
5.3.1 - Rango dinámico lineal y linealidad ........................................... 179