Determinación rápida de tres tensioactivos textiles en muestras ambientales mediante datos de segundo orden de excitación-emisión con métodos de calibración de múltiples vías

Abstract

La industria textil es una fuente potencial de contaminación ambiental debido al uso de tintes, tensioactivos y otros compuestos químicos presentes en las aguas residuales. Además, los tensioactivos aniónicos tienen efectos tóxicos para varios organismos acuáticos, incluso en bajas concentraciones. Las metodologías investigadas para cuantificar los tensioactivos en general consumen mucho tiempo de análisis y, con frecuencia, utilizan reactivos tóxicos o ambientalmente objetables. Por ello, el objetivo de este trabajo fue desarrollar un método rápido y sencillo para cuantificar tensioactivos sin el uso de reactivos ni equipos costosos, evitando etapas de extracción y preconcentración 1 . El método propuesto se basa en la adquisición de datos de segundo orden en matrices de emisión excitación (EMM) y técnicas de calibración multivariante aplicadas a los mismos. Las EEM se obtuvieron en un espectrofluorímetro Scinco modelo FS-2, en un rango de longitud de onda de 250-300 nm para excitación y 252-450 nm para emisión, a intervalos de 1 nm. Se midieron 19 muestras de calibración y 11 muestras de validación siguiendo un diseño compuesto central; también un conjunto de muestras de prueba, a las que se añadió “cottoblanc”, un posible interferente textil. Finalmente, se midieron muestras reales de efluentes textiles y del curso de agua receptor. Los efectos de dispersión de Rayleigh y Raman de las EEM (Fig. 1) se modelaron y eliminaron utilizando el toolbox EEM_corr integrado en MATLAB 2 . Los algoritmos análisis paralelo de factores (PARAFAC) y cuadrados mínimos parciales con datos desdoblados combinados con bilinearización residual (U-PLS/RBL), y el cálculo de cifras de mérito se implementaron utilizando el toolbox MVC2 de MATLAB 3 . El número óptimo de componentes estimados en PARAFAC fue igual a tres, con lo que se modeló la mezcla ternaria de tensioactivos con tres componentes (Fig. 2), y fueron consistentes con la emisión máxima determinada experimentalmente para cada tensioactivo. El número de variables latentes necesarias para el modelo de U-PLS/RBL fue igual a 4 y se obtuvo mediante la representación gráfica de la desviación estándar de los residuales en función del número de componentes inesperados. Para las muestras de prueba y de efluentes textiles fue necesario que RBL = 1 para aprovechar la ventaja de segundo orden (confirmando la presencia de un componente inesperado). El algoritmo U-PLS/RBL obtuvo mejores resultados que PARAFAC. U-PLS/ RBL cuantificó con precisión los tensioactivos alquilnonilfenoletoxilados (APEO), ácido dodecilbencenosulfónico (ADBS) y alcohol graso 2-fenoxietoxilado (AGFE). El modelo quimiométrico obtuvo buenas cifras analíticas de mérito: REP% entre 5 y 13, y LOQ entre 0,45 y 2,77 μg mL -1 . Esta metodología no tuvo diferencia significativa en comparación con los resultados obtenidos por una técnica de referencia HPLC-FD (Fig. 3), tuvo una reducción considerable en el tiempo de análisis y consumo de reactivos, y por lo tanto fue de menor costo. Los tensioactivos APEO, ADBS y AGFE se cuantificaron en muestras reales, encontrándose concentraciones entre 8,73 a 73,94 μg mL -1 en las aguas residuales textiles y valores no detectables en el cuerpo de agua receptor.