Desenvolupament de nous copolímers hidrofílics per a l'extracció en fase sólida de compostos polars
- Autores: Núria Fontanals
- Directores de la Tesis: Francesc Borrull Ballarin (dir. tes.), Rosa Maria Marcé Recasens (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2006
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Teresa Galcerán i Huguet (presid.), Virginia Cádiz Deleito (secret.), David C. Sherrington (voc.), Eva Pocurull Aixalà (voc.), Imma Ferrer (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
DESENVOLUPAMENT DE NOUS COPOLIMERS HIDROFÍLICS PER A LEXTRACCIÓ EN FASE SÒLIDA DE COMPOSTOS POLARS Núria Fontanals i Torroja La presència de contaminants i la seva monitorització en aigües és un dels problemes dinterès en la recerca mediambiental. Per a assolir els baixos límits de detecció decretats per la normativa, la tècnica de pretractament dextracció en fase sòlida (SPE) és la més àmpliament aplicada degut als seus avantatges i versatilitat. El tipus de sorbent emprat en SPE és una de les principals vies dexploració, ja que els sorbents desenvolupats fins al moment (de base sílice, carbó o polimèrics convencionals) presenten limitacions, sobretot en la concentració dels compostos més polars.
En la present Tesi Doctoral shan desenvolupat cinc diferents sèries de sorbents i tots ells combinen adequadament les propietats de sorbents polimèrics, polars i amb elevada superfície de contacte, les quals els fa adient per a la concentració de compostos polars en aigües.
Una primera sèrie de reïnes que shan sintetitzat són copolímers dun monòmer polar, que transfereix aquesta propietat a la reïna resultant, i un agent entrecreuant, que propicia a lincrement de làrea superficial. Aquests sorbents són reïnes macroporoses de 4-vinilpiridina-divinilbenzè (4VP-DVB), N-vinilimidazol-divinilbenzè (NVIm-DVB) i 4-vinilimidazol-divinilbenzè (4VIm-DVB), i també la reïna hidrofòbica destirè-divinilbenzè (St-DVB).
Totes aquestes reïnes shan preparat mitjançant polimerització en suspensió, les condicions òptimes de la qual sha assolit modificant progressivament la proporció inicial de monòmers a la mescla de reacció i, també, els diferents paràmetres (mescla de porògens, iniciador, temperatura, etc.) que influeixen en la polimerització en suspensió. Finalment sha obtingut per a cada sèrie de reïnes un sorbent que conté la relació adequada dhidrofilicitat i delevada àrea superficial.
Posterior a la síntesi de les reïnes, shan avaluat les propietats de retenció de cadascuna daquestes reïnes en SPE acoblat en línia a cromatografia de líquids (HPLC) per a un conjunt danalits polars.
Fruit daquesta avaluació sha comprovat que un sorbent polimèric que combini adequadament el caràcter hidrofílic i una elevada àrea superficial, i per tant, els dos tipus dinteraccions (hidrofòbiques i hidrofíliques) mostra major eficàcia en lextracció de compostos polars.
Arran daquests resultats, el següent objectiu ha estat la síntesi de polímers de més elevada àrea superficial, a la vegada que sintroduís un cert grau de polaritat. Per aquest propòsit, sha emprat la síntesi de post-entrecreuament amb la qual shan obtingut dues reïnes de naturalesa hypercrosslinked, que difereixen en làrea superficial i contingut de grups hidroxil.
Quan es comparen els valors de recuperació de totes les noves reïnes sintetitzades amb les químicament modificades i les comercials (de caràcter hidrofílic o hidrofòbiques de naturalesa hypercrosslinked), es conclou que el nou sorbent sintetitzat que té naturalesa hypercrosslinked, elevada àrea superficial i caràcter hidrofílic és el que mostra millors resultats en SPE per a lextracció de compostos polars. Lexplicació de lelevada retenció daquest sorbent sembla que ve donada per un nombre elevat dinteraccions ?-? (propiciat per làrea superficial elevada), interaccions polars (grups polars en el polímer) i, també, la naturalesa hypercrosslinked, la qual genera una morfologia microporosa característica que esdevé més accessible en la interacció amb els analits.
Un altre aspecte que també sha estudiat, és laplicació daquest conjunt de noves reïnes sintetitzades com a sorbents en SPE acoblat en línia per a la determinació de compostos polars en diverses mostres aquoses, com aigua de laixeta, del riu Ebre o duna planta depuradora. Els resultats que shan obtingut en lanàlisi de mostres reals emprant els nous sorbents sintetitzats no han diferit significativament dels resultats obtinguts en els corresponents anàlisis en solucions estàndard. Tanmateix, els paràmetres analítics com linealitat, límits de detecció, reproductibilitat, etc. obtinguts daquestes aplicacions en mostres reals han estat satisfactoris.
DEVELOPMENT OF NEW HYDROPHILIC COPOLYMERS FOR SOLID-PHASE EXTRACTION OF POLAR COMPOUNDS Núria Fontanals Torroja The presence of pollutants and their monitoring in water is one of the most active research topics in environmental surroundings. In the methods to determine these pollutants it is necessary to include a pre-treatment technique in order to achieve the as low detection limits as the legislation requires. Among the different techniques, solid phase extraction (SPE) is the most widely applied pre-treatment technique due to its advantages and versatility. In SPE, the type of sorbent is one of the main research fields, because the sorbents developed so far (silica-based, carbon or conventional polymeric) present some limitations, mainly concerning to the concentration of polar compounds.
In the present Doctoral Thesis we developed five series of sorbents, which combine properly the properties of polymeric sorbents with polarity and high specific surface area. These properties make the sorbents suitable for the extraction of polar compounds from aqueous samples.
The first series of sorbents synthesized are copolymers from a polar monomer, which property is translated into the resulting resin, and a crosslinking agent, which contribute in the increase of the specific surface area. These sorbents are macroporous resins of 4-vinylpyridine-divinylbenzene (4VP-DVB), N-vinylimidazole-divinylbenzene (NVIm-DVB) and 4-vinylimidazole-divinylbenzene (4VIm-DVB), and also a hydrophobic resin of styrene-divinylbenzene (St-DVB).
All these resins were prepared by suspension polymerization. The optimal conditions in the procedure were achieved by progressively modifying the initial ratio of monomers, and also the different parameters (mixture of porogens, type of initiator, temperature, etc.) that affect in the suspension polymerization. Finally, we obtained a sorbent from each series that contain a suitable relation of hydrophilicity and high specific surface area.
After the synthesis of the resins, the retention properties of each resin were evaluated in SPE on-line connected to liquid chromatography (HPLC) for a group of polar analytes.
These evaluations let us to conclude that a polymeric sorbent that properly combine a hydrophilic character and high specific surface area, and, therefore, both types of interactions (hydrophobic and hydrophilic) presents better efficiency in the extraction of polar compounds.
In view of these results, the next aim was to synthesize resins with higher specific surface area and with certain degree of hydrophilicity. For this proposes, we used the post-crosslinking reaction, with which we obtained two resins with hypercrosslinked nature, but with differences in the specific surface area and hydroxyl content.
The recoveries of these new synthesized resins were compared to the ones of chemically modified resins and commercial ones (with hydrophilic character or hydrophobic with hypercrosslinked nature), and the best results in SPE of polar compounds were for the new synthesized sorbent with hypercrosslinked nature, high specific surface area and hydrophilic character. The high retention of this sorbent can be attributed to the addition of high number of ?-? interactions (due to the high specific surface area), polar interactions (polar groups in the polymer) and, also, the hypercrosslinked nature, which generate a characteristic micropore morphology which become more accessible in the interaction with the analytes.
Another part of this Thesis was the application of these new synthesized sorbents in the on-line SPE-HPLC to determine a group of polar compounds in several real water samples, such as tap, river and waste treatment plant water. The results from the analyses in real water samples were similar than those in standard solution. Moreover, the analytical parameters (linearity, detection limits, reproducibility, etc.) were satisfactory.
