Desarrollo de una metodología novedosa de extracción y preconcentración de contaminantes ambientales basada en la incorporación de redes organometálicas a monolitos orgánicos

Abstract

La actividad antropogénica trae aparejada la acumulación de numerosos compuestos orgánicos, entre ellos, los hidrocarburos policíclicos aromáticos nitrados y oxigenados (nitro-PAHs y oxy-PAHs), que presentan actualmente un gran interés en el medio ambiente y son considerados contaminantes orgánicos persistentes1. Debido a la complejidad que presentan las muestras ambientales y las bajas, aunque tóxicas concentraciones de los compuestos mencionados, es necesario el desarrollo de metodologías analíticas sensibles, selectivas y confiables empleando diferentes estrategias de extracción y limpieza de interferentes previo al análisis instrumental2. En este contexto, las estructuras metal-orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs) son materiales porosos que se encuentran en auge en el campo de la Química Analítica y consisten en una red auto-ensamblada de cationes metálicos y ligandos orgánicos a través de enlaces de coordinación. La elevada capacidad de ser modificados, junto con su gran área superficial y la potencial funcionalización de su estructura interna, así como su estabilidad térmica y química, han conducido el empleo de MOF en diversas aplicaciones3. En el presente trabajo se presenta la síntesis de un material híbrido novedoso basado en la generación in situ de un MOF (tipo HKUST-1) sobre un monolito polimérico, el cual fue aplicado a la extracción y preconcentración en fase sólida (SPE) de PAHs nitrados y oxigenados en muestras ambientales. La determinación se llevó a cabo mediante HPLC-DAD. Inicialmente se realizó la preparación del polímero orgánico base y, para generar in situ el MOF sobre el material polimérico, se realizaron ciclos consecutivos de agitación con acetato de cobre y ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico. El material híbrido obtenido (HKUST-1-poly(MAA-co-EDMA)) se empleó como sorbente en la SPE y se optimizaron los diferentes parámetros que afectan la extracción. Bajo condiciones experimentales optimizadas la metodología presentó un intervalo lineal entre 0,011-100 ng mL-1, con coeficientes de correlación mayores a 0,99 y límites de detección entre 0,004 y 0,021 ng mL-1. Las recuperaciones en muestras reales se encontraron entre 97,7 y 100%, lográndose factores de enriquecimiento de hasta 1000 veces para todos derivados de PAHs nitrados y oxigenados, con valores de RSD (n=5) que variaron entre 2,0 y 7,5%. Finalmente, la metodología fue aplicada en diferentes muestras de agua natural permitiendo la determinación de los contaminantes en concentraciones variables entre 0.01 a 12.50 ng mL-1. El método propuesto ha demostrado tener ventajas de simplicidad, sensibilidad y confiabilidad respecto a otras alternativas existentes, constituyendo una contribución valiosa a los fines de las metodologías analíticas existentes de determinación y monitoreo de estos analitos en matrices ambientales.