Determinación de intermediarios de formación de THMs en la reacción de cloración acuosa de sustancias húmicas

GILLIARD M. B.; MARTÍN C. A.

Concón

Congreso; IV Congreso Iberoamericano de Química Analítica y X Encuentro Nacional de Química Analítica y Ambiental.; 2010

Sociedad Chilena de Química

El uso de cloro como desinfectante posee un gran valor en la protección de la salud pública por sus notables propiedades biocidas. Sin embargo, algunos subproductos de la reacción entre cloro y la materia orgánica natural (MON) presente en todas las aguas, durante el proceso de cloración, pueden representar un riesgo por sus potenciales efectos cancerígenos a largo plazo. Los trihalometanos (THMs) son unos de los subproductos más comúnmente detectados. El objetivo del presente trabajo es generar nuevos conocimientos que aporten a la interpretación del fenómeno indeseable de la formación de THMs en procesos de desinfección de aguas, orientados a su minimización. Para ello se buscó determinar los intermediarios de formación de THMs en la reacción de cloración acuosa de ácidos húmicos, uno de los mayores componentes de la MON, lo cual ayudará a dilucidar el mecanismo de formación de THMs. Los experimentos de cloración fueron realizados a temperatura ambiente (25±2 ºC) en un reactor tanque perfectamente mezclado. El pH de las soluciones (5, 7 y 10) fue mantenido a valor constante mediante la utilización de buffer fosfato. El cloro fue adicionado a la solución de ácido húmico comercial (Aldrich) como hipoclorito de sodio. A intervalos de tiempo fijos se tomó una alícuota de la solución reaccionante, se realizó el análisis de cloro residual on-line espectrofotometricamente como triyoduro (I3-). Se suspendió la reacción de cloración con un exceso de tiosulfato de sodio, se determinaron las concentraciones de cloroformo mediante microextracción en fase sólida (SPME) y cromatografía gaseosa con detección de captura electrónica (ECD), y de los intermediarios fenólicos clorados mediante cromatografía gaseosa con detector de espectros de masas (GC/MS). Dado que se conoce que los materiales húmicos contienen funcionalidades hidroxi en los anillos aromáticos, es razonable esperar que los compuestos fenólicos sean clorados. Para facilitar la extracción de estos compuestos de la matriz acuosa, sobre el espacio de cabeza (headspace) de un vial mediante el dispositivo de SPME (PDMS 100 µm), se realizó una reacción de derivatización con carbonato de sodio y anhídrido acético. La identificación se efectuó por comparación con la base de datos de espectros de masa de referencia (NIST) que posee el instrumento y por tiempos de retención con los patrones de los correspondientes compuestos. Como método de ionización se utilizaron los métodos de impacto electrónico e ionización química. Se detectaron los intermediarios fenólicos clorados esterificados con los siguientes iones m/z 128 (monocloro), m/z 162 (dicloro), m/z 196 (tricloro), m/z 230 (tetracloro) y m/z 264 (pentacloro). Estos resultados indican que el cloroformo podría ser formado a partir del intermediario pentacloro, pero también puede ser producido a partir de intermediarios 2,2-dicloro cetonas cíclicas (de igual m/z a el intermediario diclorofenol) por ruptura del anillo y posterior reacción típica de haloformo. En estudios anteriores acerca de los intermediarios que conducen a cloroformo en la cloración de ácidos húmicos, Rook (1977)1 encontró solo triclorofenol en las muestras de cloración de extractos de turba, Quimby et al (1980)2 mediante cromatografía con detección de emisiones de microondas en los extractos de ácidos húmicos clorados metilados detectaron 2,4,6-triclorofenol metil ether, 1-clorofenol y pentaclorofenol metil ether, mientras que de Leer et al (1985)3, a diferencia de nuestros resultados, no informaron la detección de intermediario fenólicos clorados. Los resultados de este trabajo sugieren que los fenoles son importantes sitios reactivos en la MON para la formación de THMs, soportando la elección de estos compuestos orgánicos como precursores modelos. 1. Rook J. J. Environ. Sci. Technol., (1977) 11(5), 478. 2 Quimby B. D, Delaney M. F., Uden P. C, Barnes R. M, Analytical Chemistry, (1980) 52(2), 259 3 de Leer E. W. B., Damsté J. S. S., Erkelens C., de Galan L. Environ. Sci. Technol, (1985) 19, 512