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Artículo de Revisión Artículo de Revisión 1 Comparación de técnicas para medición de fenoles en aguas residuales provenientes de la industria petrolera: Hacia un estado del conocimiento Juan José Garzón Lizcano 1 , Edison Alexis Gallo Figueroa 2 1,2 Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño, Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, Estudiantes de Profesionalización en Ingeniería Química, Calle Real de Ternera No. 30-966. Cartagena de Indias. E-mail: [email protected], [email protected]. Cel.: (+57) 312 758 8337 - 320 341 8288. ResumenLos fenoles son sustancias tóxicas encontradas frecuentemente en ambientes acuáticos producto de la contaminación generada por diversas fuentes industriales como por ejemplo los pesticidas. La alta toxicidad de los compuestos fenólicos ha hecho que muchas organizaciones a nivel mundial los consideren como contaminantes prioritarios. Por lo tanto, la determinación de fenoles en aguas residuales de la industria petrolera tiene gran importancia ambiental para poder hacer control de manera oportuna. Existen varias técnicas usadas por este tipo de industrias, como: El método colorimétrico, la cromatografía de gases, el método de extracción con cloroformo y el método por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). El método HPLC es una técnica utilizada para separar los componentes de una mezcla basándose en diferentes tipos de interacciones químicas entre las sustancias analizadas y la columna cromatográfica. Una de las ventajas más importantes es la realización de análisis rápidos y confiables en tiempos relativamente cortos, además de ser un tipo de cromatografía en columna utilizada frecuentemente en bioquímica y química analítica. Palabras Clave: Aguas Residuales, Fenoles, Métodos, Proceso Petroquímico, Toxicidad. Comparison of Techniques for Phenols Measuring in Wastewater from Petrochemical Industry: Towards a State of Knowledge Abstractthe high toxicity of phenolic compounds has caused many organizations worldwide to consider them as priority pollutants. Therefore, the determination of phenols in petrochemical´s wastewater has great environmental importance in order to control in a timely manner. There are several techniques used for these industries such as the colorimetric method, the gas chromatography, the chloroform extraction method and the high performance liquid chromatography method (HPLC). The HPLC method is a technique used to separate the components of a mixture based on different types of chemical interactions between the analyzed substances and the chromatographic column. One of the most important advantages is the performance of fast and reliable analyzes in relatively short times, besides being a type of column chromatography frequently used in biochemistry and analytical chemistry. Keywords: Wastewater, Phenols, Methods, Petrochemical process, Toxicity.

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Artículo de Revisión

Artículo de Revisión 1

Comparación de técnicas para medición de

fenoles en aguas residuales provenientes de la

industria petrolera: Hacia un estado del

conocimiento

Juan José Garzón Lizcano 1, Edison Alexis Gallo Figueroa2

1,2 Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño, Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena,

Estudiantes de Profesionalización en Ingeniería Química, Calle Real de Ternera No. 30-966. Cartagena de Indias.

E-mail: [email protected], [email protected]. Cel.: (+57) 312 758 8337 - 320 341 8288.

Resumen— Los fenoles son sustancias tóxicas encontradas frecuentemente en ambientes acuáticos producto de la

contaminación generada por diversas fuentes industriales como por ejemplo los pesticidas. La alta toxicidad de los

compuestos fenólicos ha hecho que muchas organizaciones a nivel mundial los consideren como contaminantes prioritarios.

Por lo tanto, la determinación de fenoles en aguas residuales de la industria petrolera tiene gran importancia ambiental para

poder hacer control de manera oportuna. Existen varias técnicas usadas por este tipo de industrias, como: El método

colorimétrico, la cromatografía de gases, el método de extracción con cloroformo y el método por cromatografía líquida de

alta resolución (HPLC). El método HPLC es una técnica utilizada para separar los componentes de una mezcla basándose

en diferentes tipos de interacciones químicas entre las sustancias analizadas y la columna cromatográfica. Una de las

ventajas más importantes es la realización de análisis rápidos y confiables en tiempos relativamente cortos, además de ser

un tipo de cromatografía en columna utilizada frecuentemente en bioquímica y química analítica.

Palabras Clave: Aguas Residuales, Fenoles, Métodos, Proceso Petroquímico, Toxicidad.

Comparison of Techniques for Phenols

Measuring in Wastewater from Petrochemical

Industry: Towards a State of Knowledge

Abstract— the high toxicity of phenolic compounds has caused many organizations worldwide to consider them as priority

pollutants. Therefore, the determination of phenols in petrochemical´s wastewater has great environmental importance in

order to control in a timely manner. There are several techniques used for these industries such as the colorimetric method,

the gas chromatography, the chloroform extraction method and the high performance liquid chromatography method (HPLC).

The HPLC method is a technique used to separate the components of a mixture based on different types of chemical

interactions between the analyzed substances and the chromatographic column. One of the most important advantages is the

performance of fast and reliable analyzes in relatively short times, besides being a type of column chromatography frequently

used in biochemistry and analytical chemistry.

Keywords: Wastewater, Phenols, Methods, Petrochemical process, Toxicity.

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Artículo de Revisión 2

I. INTRODUCCIÓN

El agua es el recurso más importante sobre la tierra, ya que, además de ser utilizada en la mayoría de

los procesos industriales, es vital para el sostenimiento de todos los seres vivos (humanos, animales y plantas).

Por tanto, cuidar de este valioso recurso es una de las principales actividades que se debe realizar. Con la

propagación de muchos tipos de industrias y el crecimiento de la población a nivel mundial, es un hecho que,

los recursos necesarios para poder satisfacer la demanda total cada día son mayores, generando así un

desequilibrio en el balance de recursos que el planeta puede ofrecer. En las siguientes dos décadas se espera

que la demanda mundial de petróleo aumente hasta los 107 millones de barriles por día (mbpd), por lo que el

crudo aportará 32% de la energía para 2030, la energía renovable entre 4 y 15%, y el biodiesel aportará 5.9

mbpd para este año. Con esto se intuye una posible contaminación a los cuerpos de agua a través de los efluentes

de la industria petroquímica que se seguirán produciendo y descargando en todo el mundo [1].

Dentro de toda esta contaminación presente en los efluentes industriales petroquímicos, existe una

serie de compuestos peligrosos y altamente contaminantes, estos son los llamados: compuestos fenólicos, los

cuales presentes en el ambiente se pueden convertir en una amenaza para los ecosistemas que se desarrollan en

el entorno provocando daños en los cultivos, la flora y fauna, en los seres humanos generan efectos tóxicos

severos, lesiones y colapsos. En el año 2017 se analizaron muestras de aguas residuales provenientes de una

refinería y de acuerdo a la caracterización de estas se determinó que existe la presencia de fenoles en un

promedio de 30 mg/L cuyo valor se encuentra fuera de los límites permisibles en la mayoría de reglamentos

ambientales [2]. Basados en lo anterior, este artículo de revisión presenta una comparación entre los métodos

más comunes para poder medir y detectar los compuestos fenólicos, además de proponer uno de estos para

realizar control a las aguas residuales petroquímicas industriales.

II. METODOLOGÍA

Se realizó una búsqueda y recopilación de información a partir de fuentes secundarias, constituidas por

bases de datos como: ScienceDirect, Springer, Scopus, Manuales estandarizados a nivel internacional y

artículos de prensa nacional.

El proceso de búsqueda se basó en el uso de palabras claves para filtrar lo máximo posible la

información, dentro de estas podemos destacar: Fenoles (Phenols), Proceso Petroquímico (Petrochemical

Process), Toxicidad (Toxicity), Aguas Residuales (Wastewater), Métodos (Methods), HPLC. La información

es organizada siguiendo estrictos criterios de redacción que permiten un orden coherente y fundamentado de

las ideas obtenidas de la forma descrita anteriormente. La selección y revisión de los artículos se realizó

manualmente, obteniéndose así solamente información pertinente al desarrollo de este artículo.

La mayoría de las fuentes y referencias no superan los cinco (5) años de publicación (2012-2017), esto

se hace con el fin de mantener la calidad científica de lo investigado. Algunas referencias pueden sobrepasar

hasta los 10 años ya que están directamente relacionadas con las primeras bases teóricas expuestas que

fundamentan el presente trabajo.

III. RESULTADOS

En la actualidad, la industria de refinación del petróleo, siendo esta de mucha tradición, es la industria

que más genera contaminación (ver tabla 1), debido al uso de grandes cantidades de agua para la generación de

todos sus productos, entre los cuales se encuentran: GLP, gasolina, kerosene, diesel, combustible de aviones,

aceites lubricantes, entre otros [3].

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Artículo de Revisión 3

Tabla 1. Contaminantes Generados por las Refinerías de Petróleo

Contaminación Cantidades Aproximadas

Sistemas de Refrigeración 3,5 a 5,0 m3 de Agua Residual/Ton de Petróleo

Aguas Residuales Contaminadas

DBO: 150 a 250 mg/L DQO: 300 a 600 mg/L

Fenol: 20 a 200 mg/L

Aceite (desalinizadora): 100 a 300 mg/L Aceite (fondo del tanque de crudo): 5000 mg/L

Benceno: 1 a 100 mg/L

DBO: 0,1 a 100 mg/L

Residuos Sólidos y Lodos 3 a 5 Kg/ton petróleo bruto

Emisiones de COV 0,5 a 6,0 Kg/ton petróleo bruto

Otras Emisiones

BTX (benceno, tolueno, xileno): 0,75 a 6 g/ton petróleo

Óxidos de Sulfuro: 0,2 a 0,6 Kg/ton de PB Óxidos de Nitrógeno: 0,006 a 0,5 Kg/ton PB

Adaptada por los autores [4]. Tomado de: http://www.lenntech.es/industria-petroquímica.htm

Las aguas residuales provenientes de la industria petroquímica contienen una gran cantidad de

compuestos orgánicos de alto potencial contaminante, entre los que destacan fenoles, éteres e hidrocarburos,

tales como benceno, tolueno, xileno y poliaromáticos, entre otros. A pesar de que la presencia de estas sustancias

en las aguas residuales es variable, la mayor parte de ellas están catalogadas por la Agencia de Protección

Ambiental de Estados Unidos (USEPA) y por la Unión Europea (UE) como sustancias prioritarias a tratar y

eliminar de las aguas, dadas sus características carcinogénicas, mutagénicas y teratogénicas [5].

Estos efluentes están cargados de contaminantes tóxicos para medio ambiente y la propia salud

humana; la cantidad y tipo de contaminantes presentes en las aguas residuales dependen del proceso de

refinación; la tabla 2 muestra algunos de los contaminantes más comunes encontrados en los efluentes derivados

de la industria petrolera [4].

Tabla 2. Principales Contaminantes en Aguas Residuales

Contaminante Rango de Concentración (mg/L)

Fenoles 20 – 200

Benceno 1 – 100

Cromo 0,1 – 100

Plomo 0,2 – 10

Estos contaminantes además de estar presentes en las aguas residuales del proceso de refinación del

petróleo, se encuentran comúnmente en efluentes de producción de colorantes, plásticos, resinas poliméricas,

farmacéuticos, entre otros en menor proporción [5]. El tratamiento de los efluentes debe desarrollarse

dependiendo del origen industrial de las aguas contaminadas, esto causa gran preocupación, ya que se imponen

regulaciones cada vez más estrictas, lo que conlleva a la necesidad de desarrollar e implementar mediciones y

tratamientos tecnológicos capaces de identificar, medir y remover los contaminantes peligrosos presentes [6].

Uno de los principales contaminantes obtenidos del proceso de refinación, son los fenoles (compuestos

caracterizados por tener un grupo hidroxilo unido a un anillo de benceno), que de acuerdo con el criterio de la

Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos son compuestos altamente tóxicos [9] y muchos de

ellos se encuentran en la Lista de Contaminantes Prioritarios [10]. Algunos estudios muestran que consumir

agua contaminada con fenoles ocasiona nausea, diarrea y dolor de cabeza, más frecuente en los humanos. Otros

estudios realizados en animales evidencian daños en los sistemas gastrointestinales, circulatorios y respiratorios

y otras afecciones a los riñones e hígado [10] [12].

En este punto se hace necesario cuantificar de manera precisa todos los fenoles presentes en las

muestras residuales derivadas de los procesos de refinación del petróleo. Para cumplir con esto se han

desarrollado técnicas analíticas, dentro de las cuales tenemos: Determinación Colorimétrica, Cromatografía de

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Artículo de Revisión

Artículo de Revisión 4

Gases, El método de extracción con cloroformo y la Cromatografía Líquida de Alta resolución (HPLC). En este

artículo se detallarán cada una de estas técnicas de medición, así como una comparación entre ellas, para

determinar cuál es más eficiente midiendo fenoles, teniendo en cuenta las limitaciones técnicas, el tiempo de

análisis, la incertidumbre analítica a bajas concentraciones y los costos de las pruebas.

A. Generalidades de los Fenoles.

Los fenoles son compuestos orgánicos que contienen uno o varios grupos hidroxilo (-OH) unidos

directamente a un átomo de carbono en un anillo de benceno [13] [14] [15], el compuesto más sencillo de este

grupo es el fenol (ver fig. 1). El grupo hidroxilo ejerce una fuerte influencia en las propiedades físicas de los

fenoles, ya que permite que éstos formen puentes de hidrógeno con otras moléculas de fenol y con el agua, así

las propiedades varían en comparación con moléculas de estructura molecular semejante (ver tabla 3) [16].

Fig. 1 Estructura Química del Fenol

La presencia de grupos sustituyentes en el anillo bencénico, como el Nitro (-NH2) y/o Halógenos,

afectan el comportamiento químico y toxicológico de los fenoles, generando compuestos fenólicos de interés

ambiental [17]. A continuación (Fig. 2) se muestran las estructuras químicas de los principales fenoles (11) de

interés industrial, clasificados y definidos así por la USEPA (United State Environmental Protection Agency):

OH

Fenol

OH

NO2

2-Nitrofenol

Cl

OH

2-Clorofenol

OH

NO2

O2N

2,4-Dinitrofenol

O2N

OH

CH3

NO2

2-Metil-4,6-Dinitrofenol

O2N

OH

Fenol4-Nitrofenol

OH

CH3

CH3

2,4-Dimetilfenol

Cl

OH CH3

4-Cloro-3-metilfenol

Cl

Cl

OH

Cl

2,4,6-Triclorofenol

OH

ClCl

2,4-Diclorolfenol

Cl

Cl

OH

ClCl

Cl

Pentaclorofenol

Fig. 2 Estructuras químicas de los fenoles de interés ambiental

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Artículo de Revisión 5

Los fenoles y sus derivados son utilizados en diferentes áreas, tales como la medicina, la fotografía, la

síntesis de polímeros, el teñido, etc. Por ejemplo, el bisfenol A, es utilizado en la síntesis de epoxyresinas y

policarbonatos para la producción de plásticos durables [18]. Otros fenoles debido a sus propiedades

antioxidantes, como el butilhidroxitolueno (BHT) y el butilhidroxianisol (BHA), se han utilizado como

preservantes de productos horneados [19].

Tabla 3. Comparación de Propiedades Físicas de Especies Químicas parecidas a los Fenoles

Propiedad Tolueno (C6H5CH3) Fenol (C6H5OH) Fluorobenceno (C6H5F)

Peso Molecular (g/mol) 92 94 96

Punto de Fusión (°C) -95 43 -41

Punto de Ebullición (1 atm) (°C) 111 132 85

Solubilidad en Agua (25°C) (°C) 0,05g/100mL 8,2g/100mL 0,2g/100mL

Tomado de: Quimica Orgánica, Carey [16].

B. Implicaciones en el Medio Ambiente y la Salud Humana

Todos los compuestos fenólicos especialmente los clorofenoles son tóxicos [20] y persistentes en el

medio en el que estén aún a bajas concentraciones por esta razón se han incluido en las listas de principales

contaminantes en Estados Unidos y Europa [21]. Se han propuesto métodos tradicionales, así como novedosos

pretratamientos, para disminuir los niveles de compuestos fenólicos como: microextracción en fase líquida [22],

punto de extracción de nube [23], microextracción en dispersión líquido-líquido [24], Extracción en fase sólida

[25], Extracción Magnética [26], Microextracción en fase sólida [27], Extracción por sorción “stir-bar” [28].

Junto a esto, muchos estudios han buscado la manera más eficiente para remover fenoles de soluciones acuosas

por medio de métodos como: Oxidación fotocatalítica [29], Electrolisis [30], Sorción [31], Biodegradación [32],

Separación con Membranas [33].

Los compuestos fenólicos encabezan la lista de las sustancias químicas indeseables en los cuerpos de

agua, de acuerdo a todos los organismos internacionales de control [34]. La toxicidad de los fenoles y

compuestos relacionados pueden interferir con el equilibrio del ecosistema y, en consecuencia, afectar las vías

biogeoquímicas de la materia orgánica y el reciclaje de nutrientes [35]. La toxicidad de los fenoles depende de

la posición, el número y el grupo de los sustituyentes en el anillo aromático. En cuanto a la posición del grupo

sustituyente respecto al grupo hidroxilo, el carácter tóxico es el siguiente: p- > m- > o-. Los compuestos

halogenados son los más nocivos (como el pentaclorofenol), esto debido a la bioconcentración (lipofilia) y

acumulación en los tejidos de los organismos vivos [36].

Dependiendo del medio donde los fenoles se propaguen así será su efecto, por ejemplo, si están

presentes en el aire pueden durar hasta 2 días solo para empezar a descomponerse, mientras que en el agua

pueden persistir hasta por una semana provocando sabores y olores desagradables, aumento de la DBO y

formación de una gran variedad de problemas para la vida acuática (al ser de baja biodegradabilidad)

provocando en los peces pérdida de la actividad motora y equilibrio, convulsiones y por último la muerte; en el

suelo tienen dos vías, ser degradados por las bacterias u otros microorganismos o dirigirse a las corrientes de

agua subterráneas [7] [10] [17].

Los compuestos fenólicos son altamente tóxicos y tienen implicaciones directas en la salud de los seres

vivos que tienen contacto con ellos. Cuando se tiene una alta exposición a este tipo de compuestos (que es

absorbido por la piel) se pueden dañar todo tipo de órganos incluyendo el bazo, el páncreas y los riñones. Un

envenenamiento agudo podría causar graves problemas gastrointestinales, edemas pulmonares, fallas en el

sistema circulatorio, mal funcionamiento de los riñones y convulsiones [37]. Varios métodos han sido usados

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Artículo de Revisión 6

frecuentemente para la determinación de los compuestos fenólicos y/o sus derivados en matrices ambientales,

debido a la necesidad de tener metodologías confiables para el cumplimiento de las regulaciones nacionales e

internacionales [38] [39]. Cuatro métodos son estudiados en este artículo, los principales resultados se muestran

a continuación por método:

C. Método Espectrofotométrico con Desarrollo de Color.

Es uno de los métodos más antiguos y el desarrollo de la técnica no ha cambiado apreciablemente [40].

Está basado en el acoplamiento oxidativo de los fenoles con 4-aminoantipirina (posición 4 de esta molécula) en

solución alcalina en presencia de ferrocianuro de potasio, con el cual se obtiene un producto de reacción

coloreado (de aquí su nombre) [41]. Espectrofotométricamente es leído a una longitud de onda de 500 nm,

previa construcción de una curva de calibración elaborada con un estándar de fenol analítico. Los compuestos

fenólicos orto-sustituidos presentan poca reacción con el 4-aminoantipiridina.

Una de las grandes desventajas de este método es el tiempo de vida útil de las soluciones acuosas con

las que trabaja, por ejemplo, la solución de 4-aminopiridina tiende a descomponerse con el tiempo, por tanto,

cada vez que la prueba se realice se debe preparar una nueva solución de solvente; la solución de Ferricianuro

de Potasio tiene una vida útil de 1 semana [42]. Este procedimiento requiere la eliminación de algunos

interferentes propios de las aguas residuales como los sulfuros y solo puede ser considerado un método

cuantitativo cuando la muestra es una solución fenólica pura o una mezcla de homólogos fenólicos de

características conocidas. No es posible utilizar el método colorimétrico para diferenciar fenoles en específico,

sino para medir fenoles totales. Su límite de detección oscila entre 0,006 y 1,000 mg/L, dependiendo de las

condiciones del medio [41].

D. Método por Cromatografía de Gases.

La agencia de protección ambiental de los Estados Unidos USEPA ha estandarizado el método 8041A

para la medición de fenoles en aguas por Cromatografía de Gases empleando la derivatización de los fenoles

individualizados. Este método describe el uso de columna capilar y abierta para análisis de fenoles empleando

cromatografía de gases, y utilizando un detector de columna simple o dual. Sin embargo, una limitante de este

método estándar es que no se pudieron derivatizar al menos 2 fenoles de los llamados prioritarios; el 2,4

dinitrofenol, el 2-metil-4,6-dinitrofenol. Se buscan dos objetivos principales para la derivatización antes del

análisis por cromatografía de gases; incrementar la volatilidad y mejorar la sensibilidad cuando se usan ciertos

métodos de detección. Los métodos de derivatización de compuestos fenólicos para análisis por cromatografía

de gases han sido ampliamente estudiados y revisados. Entre los métodos más utilizados de derivatización se

encuentran la acilación, la sililación, la alquilación, y la bromación [43].

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Artículo de Revisión 7

Fig. 3 Ejemplo de Cromatograma obtenido en el Estudio de muchos Fenoles al Tiempo. [25]

Como resultado de este método se obtiene un cromatograma (ver figura 3) el cual muestra el número

de elementos que se encuentran en la muestra, al asignarle un pico en específico (Mcounts). Padilla &

colaboradores, realizaron un análisis simultáneo a una muestra de agua residual, llegando a identificar en el

mismo estudio: clorofenoles, nitrofenoles, alquilfenoles y cresoles. Este método presenta ventajas sobre las

otras técnicas como:

Velocidad de Análisis: un análisis completo puede realizarse en tiempos relativamente cortos (30

min.), Proporcionando información para los análisis cualitativo y cuantitativo.

Resolución: es la capacidad de separar componentes; usando las condiciones analíticas adecuadas

se pueden hacer separaciones imposibles de realizar por otros métodos.

Sensibilidad: Esta es la mejor razón para utilizar esta técnica. Utilizando detectores selectivos se

han logrado detectar cantidades hasta de 10-12 gramos.

La técnica también tiene sus limitaciones en lo que se refiere a características de la muestra para análisis y la

incertidumbre en la identificación de los componentes. Para compuestos no volátiles se requiere de un paso

adicional, influyendo directamente en los tiempos de preparación de la muestra haciendo la técnica más

demorada; esto representa otra fuente de posibles errores en los resultados, para superar las dificultades en los

análisis de muestras poco volátiles, en la actualidad se está utilizando la cromatografía líquida de alta eficiencia

[39].

E. Método de Extracción con Cloroformo [44].

El método se aplica en este laboratorio para la matriz agua. Se emplea para el intervalo de 0,01 a 0.4

mg/L. Es un método espectrofotométrico, en el que se determinan los compuestos fenólicos. Los compuestos

fenólicos destilados (ver figura 5), reaccionan con 4-aminoantipirina a pH 10.0 ± 0,1 en presencia de

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Artículo de Revisión 8

ferricianuro de potasio, formando un compuesto coloreado de antipirina (ver figura No 1). Este tinte es extraído

de la solución acuosa con Cloroformo CHCl3 y la absorbancia es medida a 460 nm.

Fig. 4 Reacción de la 4-aminoantipirina con Fenol o compuesto fenólico

Fig. 5 Montaje del sistema de

destilación

Desventajas sobre las demás técnicas:

La muestra requiere mucho tratamiento antes de que esta lista para ser leída en el

espectrofotómetro a 460 nm.

Este método es sencillo de realizar, pero consume tiempo, recursos y cuantifica completamente

todos los fenoles como fenol sin individualizarlos.

Existen muchas sustancias interferentes que deben ser eliminadas antes de comenzar con el

análisis de la muestra; Algunos de estos interferentes son: Cloro (elemental), Compuestos

Azufrados, grasas y aceites.

F. Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC).

Este es el tipo de prueba que más se utiliza para la identificación de compuestos fenólicos [45]. La

cromatografía clásica se lleva a cabo en una columna generalmente de vidrio, la cual está rellena con la fase

fija. Luego de sembrar la muestra en la parte superior, se hace fluir la fase móvil a través de la columna por

efecto de la gravedad. Con el objeto de aumentar la eficiencia en las separaciones, el tamaño de la partícula de

la fase fija se fue disminuyendo hasta el tamaño de micrones, lo cual generó la necesidad de utilizar altas

presiones para lograr que fluyera la fase móvil, de esta manera, nació la cromatografía líquida de alta resolución

o de alta presión [46]. La siguiente figura muestra el esquema general de los equipos usados para esta técnica:

Fig. 6 Esquema representativo de un equipo de HPLC

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Artículo de Revisión 9

Silva & Colaboradores en el año 2013 aplicaron el método de HPLC para la identificación y

determinación de fenol y pentaclorofenol a muestras reales de aguas destinadas al consumo humano,

demostrando que es aplicable a muestras reales con límites de detección capaces de determinar los valores

máximos permisibles establecidos por la normativa nacional e internacional para el caso del pentaclorofenol y

el fenol respectivamente. El método propuesto presenta además tiempo de análisis rápidos y confiables.

Características deseables a la hora de evaluar la calidad del agua destinada a consumo humano que ha pasado

previamente por un proceso de potabilización [47]. La sensibilidad del HPLC (0,2 – 2 ppm) es mucho más

elevada que la sensibilidad de la Cromatografía de Gases (5 – 50 ppm) para medir e identificar compuestos

fenólicos, junto a esto los tiempos de análisis son mucho más cortos [48]. El método de HPLC es efectivo al

momento de identificar varios compuestos fenólicos al tiempo, con estructura química similar en aguas de pozo

[49] y ha demostrado ser preciso, sensible y rápido en la medición de contaminantes fenólicos en aguas

residuales, llegando a identificar hasta 18 compuestos simultáneamente [50].

IV. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Antes de analizar toda la información encontrada, se debe tener en cuenta que, aunque se han

desarrollado todas estas metodologías analíticas, ninguna de estas técnicas es conveniente para realizar el

monitoreo en tiempo real, en campo [41]. Ahora, con base en toda la información recopilada se procede a

realizar una comparación de las cuatro técnicas de análisis de fenoles estudiadas, utilizando tres estándares:

Rapidez del ensayo, Sencillez del procedimiento y Confiabilidad. A continuación, se muestra esta comparación:

Tabla 4. Comparación de Métodos para la Identificación de Fenoles

METODOLOGÍA Rapidez Sencillez Confiabilidad

Determinación Colorimétrica

Se requiere mucho tiempo

y dedicación de parte del

analista para su realización

Procedimiento bastante

sencillo de realizar.

Determina solo Fenoles totales, incluyendo algunos no

propios de la industria.

Cromatografía de Gases

Metodología bastante

rápida, en 30 min se puede

realizar un análisis completo.

Requiere conocimientos

básicos de

instrumentación por parte del analista.

No se pueden individualizar al

menos dos de los fenoles

prioritarios, 2,4 dinitrofenol, el 2-metil-4,6-dinitrofenol

Destilación, extracción con cloroformo y Determinación espectrofotométrica.

Se requiere mucho tiempo

y dedicación de parte del analista para su

realización

Procedimiento bastante sencillo de realizar.

Determina solo fenoles totales.

Cromatografía Líquida de Alta Resolución

Metodología bastante

rápida debido a la automatización de la

técnica.

Requiere conocimientos

básicos de instrumentación por parte

del analista.

Método totalmente confiable ,

capaz de individualizar los fenoles prioritarios definidos

por la USEPA

Fuente: Los Autores

Como se ha demostrado en esta revisión los fenoles son sustancias altamente tóxicas tanto para el

ambiente como para la salud humana, y que sus principales fuentes artificiales (ya que también pueden

encontrarse de forma natural) son las vertientes de aguas residuales industriales provenientes de la industria

petroquímica.

Una de las características más peligrosas de los compuestos fenólicos es su alta solubilidad en medios

acuosos de aproximadamente 8g/100mL de agua, que en comparación con especies parecidas es muy elevada

(ver tabla 3). Esta gran variación es gracias a la formación de puentes de hidrógeno con otras moléculas de fenol

y con el agua. Basados en esta información se hace indispensable tener métodos efectivos para la identificación

y medición de los compuestos fenólicos.

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Artículo de Revisión

Artículo de Revisión 10

VI. CONCLUSIONES

De todos los métodos estudiados la Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) presentó

mejores resultados basados en los estándares propuestos y necesarios para los problemas actuales de medición

de fenoles de la industria petroquímica, ya que es aplicable a muestras reales de aguas, se requieren

conocimientos básicos de instrumentación y el tiempo que puede gastarse realizando la prueba es relativamente

corto.

Raramente se encuentra que la naturaleza de los efluentes provenientes de la refinería es constante y/o

conocida, sumando a esto existen gran variedad de compuestos desconocidos y no fenólicos en suspensión

dentro del agua, por tanto, el HPLC sería un método efectivo para identificar cada uno de estos compuestos.

El método propuesto para la determinación de fenoles mediante HPLC de alta resolución es

aplicable a muestras reales con límites de detección capaces de determinar los valores máximos. El

método propuesto presenta además tiempo de análisis rápidos y confiables.

A diferencia de la cromatografía de gases, posee buena estabilidad y reproducibilidad,

respuesta lineal a varios órdenes de magnitud, tiempo corto de respuesta, alta fiabilidad y manejo

sencillo.

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