Aplicaciones de la multiconmutación en química analítica.

RESUMEN Una línea prioritaria en la Química Analítica es el desarrollo de dispositivos que incrementen el grado de automatización y, por tanto, reduzcan la participación humana en los procedimientos de análisis. La demanda de información hace necesario el desarrollo de metodologías sencillas, de bajo coste, rápidas e inocuas para el medio ambiente, al alcance de cualquier laboratorio de control o de investigación. La principal aportación de esta Tesis ha sido el estudio, desarrollo y comparación de procedimientos analíticos que utilizan la multiconmutación en tres áreas distintas: (1) Mecanización en AFS, (2) Mecanización en espectrofotometría molecular, (3) Acoplamiento a instrumentos portátiles y económicos. Previamente es necesario estudiar y desarrollar programas informáticos en Quick y Visual Basic. En el primer bloque la multiconmutación permite la mecanización para la determinación de metales por CV-AFS y HG-AFS. Se estudian las condiciones óptimas para la determinación de Hg, Bi y Te y se desarrolla un procedimiento para la especiación en línea de Te. Éstos son los primeros trabajos recogidos en la bibliografía sobre multiconmutación en fluorescencia atómica. En el segundo bloque se ha desarrollado la multiconmutación como herramienta analítica para la mecanización de las aplicaciones espectrofotométricas. Los trabajos se han dividido en dos líneas de trabajo: (i) Extracción líquido-líquido en línea para la determinación de tensioactivos aniónicos en aguas, con lo que se consigue la mejora en la frecuencia de muestreo y constituye uno de los primeros trabajos para la aplicación de la multiconmutación a la preconcentración en línea mediante la extracción líquidolíquido. (ii) Empleo de las minibombas como unidades propulsoras de fluidos y como sustitutas de las válvulas solenoides, con el objetivo de abaratar costes al no ser necesaria la bomba peristáltica. Esta estrategia se ha propuesto para las determinaciones de fenol y ciclamato en aguas y edulcorantes, respectivamente. El tercer apartado está dedicado a los beneficios de la multiconmutación en su aplicación a instrumentos portátiles. Se desarrollan dos equipos de bajo coste y peso: (i) Luminómetro para la determinación directa de H2O2 e indirecta de NH4 +. (ii) Fotómetro de LEDs para la determinación de Fe3+, NO2 -, fenol y carbaril. Todos estos métodos desarrollados se han validado mediante estudios de recuperación, comparación con métodos de referencia y/o análisis de muestras certificadas y se han determinado sus características analíticas: límites de detección, sensibilidad, precisión y exactitud. De forma general, de los trabajos desarrollados se puede afirmar que: 1. La multiconmutación proporciona un incremento considerable en la productividad del laboratorio, disminuye el tiempo empleado en los análisis y abarata los costes. 2. La multiconmutación utiliza racionalmente reactivos y muestras, lo que conduce a una reducción de los residuos generados y de las muestras y reactivos empleados, ya que únicamente se insertan los volúmenes requeridos y no es necesario que las disoluciones fluyan continuamente. Esto se traduce en mejores condiciones de seguridad e higiene y en la reducción de los costes, directos, de gestión y tratamiento de los residuos. Adicionalmente, se reduce el impacto negativo generado en el medioambiente gracias a esta reducción en la generación de residuos y a la sustitución de disolventes y reactivos tóxicos por otros de menor impacto. Además, se reducen al máximo los riesgos para el operador que puedan derivarse de la manipulación de reactivos tóxicos. 3. La multiconmutación proporciona versatilidad, flexibilidad, economía, robustez y miniaturización a los sistemas. Además es fácilmente automatizable en cada una de las etapas del análisis, característica que se aprovecha para diseñar equipos portátiles para análisis in situ. En conclusión, y tal como se había planteado al definir los objetivos iniciales, esta Tesis ha aportado soluciones sencillas a diversas aplicaciones de la multiconmutación en Química Analítica. __________________________________________________________________________________________________A high-priority line in Analytical Chemistry is the development of devices that increase the automatization degree and, therefore, reduce the human participation in the analysis procedures. The demand of information makes necessary the development of simple, cheap, fast and clean methodologies. The main contribution of this Thesis has been the study, development and comparison of analytical procedures that use the multicommutation in three different areas: (1) Mechanization in AFS, (2) Mechanization in molecular spectrophotometry, (3) Application to portable and economic instruments. In the first block multicommutation allows the mechanization of AFS measurements: Hg, Bi and Te. These are the first works in the literature about multicommutation in AFS. In the second block multicommutation is used as the analytical tool for the mechanization of the spectrophotometric measurements: (i) Liquid-liquid extraction for the determination of anionic surfactants in waters, with a high sampling frequency. (ii) Use of the minipumps as fluid propulsive units to substitute the solenoid valves and the peristaltic pump, and to reduce the price of the system. This strategy has been developed for the phenol and cyclamate determinations in waters and table sweeteners, respectively. The third section is dedicated to the benefits of multicommutation in its application to portable and economic instruments: (i) Luminometer for H2O2 and NH4 + determinations. (ii) LED photometer for the determination of Fe3+, NO2-, phenol and carbaryl. The aforementioned methods have been validated in terms of accuracy, precision, limit of detection by means of recovery studies and comparison with reference methods. In general, it is possible to affirm that: 1. Multicommutation provides a considerable increase in the productivity of the laboratory, decreasing the time of the analyses. 2. Multicommutation reduces the consumption of reactive and samples and the waste volume, increasing the safety and minimizing the costs. 3. Multicommutation provides versatility, flexibility, economy, robustness and miniaturization of the systems. In addition, multicommutation allows its automatization to design portable equipments for analysis in situ. In conclusion, this Thesis has contributed to different and simple applications of the multicommutation in Analytical Chemistry

Evaluation of a Multicommuted Flow System for Photometric Environmental Measurements

A portable flow analysis instrument is described for in situ photometric measurements. This system is based on light-emitting diodes (LEDs) and a photodiode detector, coupled to a multipumping flow system. The whole equipment presents dimensions of 25  cm × 22  cm × 10  cm, weighs circa 3 kg, and costs 650 €. System performance was evaluated for different chemistries without changing hardware configuration for determinations of (i) Fe3+ with SCN-, (ii) iodometric nitrite determination, (iii) phenol with sodium nitroprusside, and (iv) 1-naphthol-N-methylcarbamate (carbaryl) with p-aminophenol. The detection limits were estimated as 22, 60, 25, and 60 ng mL -1 for iron, nitrite, phenol, and carbaryl at the 99.7% confidence level with RSD of 2.3, 1.0, 1.8, and 0.8%, respectively. Reagent and waste volumes were lower than those obtained by flow systems with continuous reagent addition. Sampling rates of 100, 110, 65, and 72 determinations per hour were achieved for iron, nitrite, phenol, and carbaryl determination