Especiación de cromo (III) y cromo (VI)
aplicada al análisis de muestras medioambientales
Liliana Valientea,b, Margarita Piccinnaa, Lorena Iribarrena y Emiliano Romero Alea a: CEQUIPE - Laboratorio de Trazas. b: Universidad Argentina John F. Kennedy
El presente trabajo fue realizado en el marco de las Becas de Investigación de la UniversidadJohn F. Kennedy y será presentado en el Sixth Rio Symposium on Atomic Spectrometry, a realizarse en Chile en diciembre del 2000.
Resumen
Las muy diferentes toxicidades de las especies del cromo, hacen que sea importante determinar las cantidades existentes de cada una de ellas. En este trabajo se desarrolla la metodología para la determinación secuencial de Cr(III) y Cr(VI) en aguas de bebida y efluentes. El método consiste en una preconcentración del Cr(VI) en alúmina activada y la determinación de Cr(III) y Cr(VI) por espectrometría de absorción atómica con llama. Se desarrollaron dos técnicas: una “en batch” y la otra “on line”.
Introducción
La especie Cr(III) en ciertas dosis es esencial para la vida del ser humano, pero la especie Cr (VI), es tóxica y se ha comprobado su carcinogenicidad. Ambas pueden coexistir en aguas naturales y efluentes, dependiendo de las características redox y pH del medio. La dificultad de su determinación analítica radica en que la manipulación y tratamiento previo de la muestra pueden producir intercambios entre ambas especies químicas, y en las bajas concentraciones en que deben determinarse ambas; por ello no son muchos los métodos que permitan su cuantificación con la calidad analítica necesaria.
Experimental
Instrumentación ! Espectrómetro de Absorción Atómica Perkin Elmer Modelo 4000 con llama de aire-acetileno. ! Espectrómetro de Absorción Atómica Perkin Elmer 5100 ZL equipado con sistema de Inyección en Flujo FIAS-400 y llama de aire-acetileno. Reactivos ! Las soluciones de Cr(III) y de Cr(VI) se prepararon a partir de los patrones correspondientes. ! Los reactivos empleados son calidad para análisis.
Metodología Empleada
Técnica “en batch” ! Se emplean jeringas de PVC de 10 mL, conteniendo 0,5 g de alúmina activada ácida. Técnica “on line” ! Se utiliza una micro-columna de diámetro interno de 1,52 mm rellena hasta 1 cm con alúmina. Se coloca en el circuito de las bombas peristálticas del sistema FIAS-400.
Diagrama de la técnica “en batch”
Patrones y/o muestras con Cr(III) y Cr(VI)
elución
HNO3 0,1 %(v/v)
columna
retención
Cr(III)
Se mide su concentración
Cr(VI)
L
L
elución con NH3 1M
A
M
Se mide su
A
concentración
Pico de elución de Cr(III)
ø mg Cr(III)
25
Pico de elución de Cr(VI)
mg Cr(VI)
12
20
01
8 15
6 10
4
5 2
0
1
2
3
4
5
6
Volumen de ác. nítrico
0
7
1
2
3
4
5
6
7
8
Volumen de amoníaco
Diagrama de conexiones en el FIAS. Posición LOAD
Entrada de H2O Funciona por arrastre (no de bombeo directo de la bomba 1),
lavando la columna
Del autosampler a través de la bomba 2
Desecho por bomba 1
3 4
2 1
Al detector / llama
Anulado
Columna Æ = 1,52 mm Long. = 10cm Relleno = 1 cm
POSICIÓN LOAD: La muestra empieza a llenar el trayecto sin llegar a la columna.
Diagrama de conexiones en el FIAS. Posición ELUTE
Entrada de agua sólo funciona en posición LOAD por
bomba 1 Del autosampler a través de la bomba 2
Desecho por bomba 1
4
3
2 1
Al detector / llama
Anulado
Columna
POSICIÓN ELUTE: La muestra pasa por la columna y es enviada a la llama
Selección de parámetros del FIAS
• Tiempos de bombeo • Velocidades de bombeo • Longitud de la columna • Flujo de argón
Muestras analizadas
• Agua destilada fortificada
• Agua de red • Efluentes cloacales (*) • Efluente de curtiembre (*)
(*) con Método de Adición de Standard
Muestra
Resultados obtenidos
“en batch”
“on line”
Agua potable
Efluente cloacal 1
Cr (III) (mg/mL)
< LC
< LC
Efluente cloacal 2
< LC
Efluente < LC Curtiembre
Cr (VI) (mg/ML)
< LC
< LC
< LC
0,26
Cr (III) (mg/mL)
< LC
< LC
< LC
< LC
Cr (VI) (mg/mL)
< LC
< LC
< LC
0,22
Parámetros de calidad analítica
] “en batch” Para Cr(III):
LD(mg /mL) LC(mg /mL) % Recup.
0,02
0,07
100
% RSD 8
Para Cr(VI):
LD 0,01
LC 0,03
% Recup. 85
% RSD 10
Factor de concentración
3
LD(mg /mL) = 3 x desv.std.
LC(mg /mL) = 10 x desv.std
Conclusiones
Diagrama de la técnica “on line”
Acondicionamiento de la columna con HNO3 0,1 %(v/v)
F
I Aspiración de patrones y/o muestras con Cr(III) y Cr(VI) F
A
I
S
Micro-columna
A
S
elución
retención
L
Cr(III)
L
A
M
Se mide su
A
concentración
Cr(VI)
elución con NH3 1M
L
L
Se mide su
A
concentración
M
A
Parámetros de calidad analítica
] “on line” Para Cr(III):
LD(mg /mL) LC(mg /mL)
0,04
0,13
% Recup. 100
% RSD 3
Para Cr(VI):
LD 0,003
LC
% Recup. % RSD
Factor de
concentración
0,01
99
4
13
LD(mg /mL) = 3 x desv.std. LC(mg /mL) = 10 x desv.std.
!El método “on line” es superior en performance analítica, en simplicidad y rapidez. ! Muestras con gran contenido de materia orgánica y de sulfuros, no deben acidificarse y debe emplearse el método de adición de standard. ! La ventaja del método “en batch” es que sólo requiere de un espectrómetro de absorción atómica con llama. ! La sensibilidad de ambos métodos permite aplicarlos al análisis de efluentes según la regulación nacional de límites en
el vertido: Cr(III): 2 mg/L y Cr(VI): 0,2 mg/L, y también al análisis de Cr(VI) en aguas de bebida, Cr: 0,05 mg/L.
Diseño y compaginación: Christian Mantel
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