SEGUIMIENTO CUANTITATIVO DE REACCIONES DE FOTODEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES ORGÁNICOS EN AGUAS, UTILIZANDO DATOS FLUORESCENTES TRIDIMENSIONALES Y ANÁLISIS FACTORIAL PARALELO

M. V. BOSCO; M. GARRIDO; M. S. LARRECHI

Barcelona

Workshop; I Workshop de la Xarxa Catalana de Quimiometría; 2005

Xarxa Catalana de Quimiometría

La degradación fotocatílitica como herramienta de purificación de aguas con contaminantes industriales es un tema de gran actualidad en el campo de la catálisis, siendo muchos los trabajos dedicados al desarrollo de catalizadores y al estudio de las condiciones más adecuadas para llevar a cabo de forma eficaz este proceso. Una adecuada determinación cuantitativa de la concentración de los analitos presentes, permite controlar la eficacia del proceso de degradación. Los métodos de análisis utilizados habitualmente, son procedimientos analíticos largos que no permiten analizar el proceso químico en tiempo real; por ejemplo: extracción y/o preconcentración, seguidas de procesos de separación como la cromatografía de gases (GC) o la cromatografía líquida (HPLC).             Los compuestos fenólicos son contaminantes susceptibles de ser degradados fotoquímicamente. Particularmente, el fenol es un compuesto ampliamente utilizado en la industria química para diferentes propósitos y por lo tanto se encuentra presente en una gran variedad de efluentes industriales e influye directa o indirectamente sobre el ecosistema. La  fotodegradación de este compuesto está bien documentada desde el punto de vista catalítico. A través del proceso de degradación el fenol se descompone completamente a CO2 y H2O siguiendo un mecanismo de hidroxilación del anillo aromático. Normalmente, como intermediarios aparecen hidroquinona, catecol y resorcinol, aunque  en bajas concentraciones en relación a la concentración de fenol.             Una de las particularidades interesantes de los compuestos fenólicos es que poseen fluorescencia natural. La fluorescencia molecular es una técnica altamente sensible y de selectividad moderada. Sin embargo en mezclas complejas el solapamiento espectral es a menudo un obstáculo serio y es indispensable la utilización de técnicas de separación antes de emplear métodos espectrofluorimétricos basados en calibración univariante. Para evitar el gran consumo de tiempo que requieren las técnicas de separación, se han desarrollado métodos quimiométricos capaces de resolver e identificar especies presentes en mezclas complejas, utilizando información de carácter multivariante. La aplicación del análisis factorial paralelo (PARAFAC) a matrices de datos compuestas por espectros de fluorescencia de excitación-emisión (EEM) ha permitido resolver favorablemente mezclas complejas de varios analitos. Estos métodos de deconvolución espectral multivariante permiten la discriminación exacta y confiable de la señal del analito en presencia de interferentes desconocidos e interferencias espectrales no calibradas.             El objetivo de este trabajo, es el desarrollo de una metodología analítica para la determinación cuantitativa de los analitos implicados en el proceso de fotodegradación de fenol, utilizando TiO2 como catalizador, mediante la aplicación de PARAFAC a datos de fluorescencia de excitación-emisión registrados a lo largo de la reacción. La selección del número de componentes para el modelo PARAFAC fue realizada analizando los parámetros de % de Fit y Core consistency. La identificación de los analitos se realizó a través del análisis de la correlación entre los espectros de emisión y excitación recuperados por PARAFAC para cada compuesto y los correspondientes espectros de referencia. La capacidad predictiva de los modelos PARAFAC fue evaluada mediante la raíz cuadrada de la media del error de predicción (RMSEP). Una vez seleccionado, el modelo óptimo se utilizó para la monitorización de la degradación fotocatalítica de fenol. Los perfiles de concentración obtenidos para el fenol y la hidroquinona se muestran en las Figura 1. Estos valores concuerdan, en orden de magnitud, con los reportados en la bibliografía tanto para el fenol como para la hidroquinona. El método desarrollado constituye una forma rápida y sencilla de realizar el seguimiento de la reacción de degradación del fenol, y simultáneamente permite cuantificar la concentración de fenol e hidroquinona en presencia de resorcinol y catecol. La extrapolación de esta estrategia a muestras naturales con matrices complejas requiere la optimización adicional del modelo PARAFAC. De todas maneras, esto deja un camino abierto a futuras investigaciones, ya que a través de esta metodología es posible obtener información valiosa para la optimización de estos procesos de degradación.