Análisis de trazas de metales con electrodos de estado sólido - Parte 2

10 ago. 2020

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Este artículo es Parte 2 de una serie.

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En la segunda parte de nuestra serie sobre análisis de metales pesados con electrodos de estado sólido, la atención se centra en la Electrodo de oro scTRACE. Los electrodos de oro se han utilizado en electroquímica durante décadas. Sin embargo, el scTRACE Gold tiene un diseño muy especial. Originalmente desarrollado para mejorar la determinación voltamperométrica de arsénico, el electrodo también ha demostrado ser adecuado para la determinación de una serie de otros elementos, como cobre, hierro, plomo, e incluso el cromo tóxico (VI).

Figure 1. Vista de primer plano del electrodo de trabajo de microalambre de oro en el scTRACE Gold.

¿Como funciona?

El electrodo de trabajo es un microalambre de oro (Figura 1), cual es más delgado que un cabello humano. Esta forma especial de electrodo conduce a un tiempo de preparación inicial muy corto. A diferencia de otros electrodos de oro, el scTRACE Gold está listo para usar en pocos minutos.

Figure 2. Vista de primer plano del electrodo auxiliar y de referencia en la parte trasera del scTRACE Gold.

Otra ventaja de este electrodo es que viene con el referencia y el electrodo auxiliar impreso en la parte trasera del sensor (Figura 2). Eso no solo ahorrar en costos para los dos electrodos adicionales requeridos en un sistema voltamétrico, también hace obsoleto el mantenimiento del electrodo de referencia.

Aplicaciones

El alto nivel de sensibilidad y una configuración sencilla hacen que la voltamperometría sea una herramienta valiosa en el análisis del agua potable.

La disponibilidad de agua potable limpia es una de las principales preocupaciones del siglo XXI. Además de las contaminaciones microbiológicas, como bacterias y virus, la presencia de metales pesados en el agua potable puede ser un riesgo para la salud. El primer paso para proporcionar agua limpia es identificar los contaminantes, ya que las concentraciones de metales pesados que amenazan la salud no son visibles. Para muchos metales pesados, los valores límite en el agua potable están especificados por autoridades como la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA) o la Comisión Europea. Los laboratorios de calidad del agua a menudo usan ICP (plasma acoplado inductivamente) para monitorear las concentraciones de metales en el agua potable.

La voltamperometría es una de las pocas técnicas de análisis que ofrece una sensibilidad comparable. Necesitando solo infraestructura básica y bajos costos de funcionamiento, La voltamperometría es una alternativa viable para monitorear algunos elementos clave. En las siguientes secciones, se muestran algunos ejemplos de aplicaciones seleccionados que demuestran las capacidades del electrodo scTrace Gold en el análisis de agua.

Arsénico en el agua potable

El arsénico adquirió cierta notoriedad mundial cuando se construyeron pozos de agua en Bangladesh para evitar enfermedades causadas por contaminaciones microbiológicas en las aguas superficiales. En lugar de sufrir de cólera o hepatitis, la gente sufría una intoxicación crónica por arsénico.

Sería un poco descuidado creer que el arsénico es solo un problema en los países menos desarrollados. En realidad, el arsénico se puede encontrar en casi todas partes de la corteza terrestre. Aunque como Paracelso ya sabia, "la concentración hace el veneno».

Por lo tanto, la pregunta crucial es cuánto de este arsénico llega a la capa freática. La OMS (Organización Mundial de la Salud) recomienda una concentración de 10 arsénico µg/L como el nivel máximo en el agua destinada al consumo humano. Esta cifra es también el límite legal en muchos países.

La determinación voltamperométrica del valor límite de 10 µg/L muestra una recuperación de alrededor del 92 % (n = 10 determinaciones) con una desviación estándar relativa del 6,5 %. Con un límite de detección de 1 µg/L, que es una décima parte del límite legal, la voltamperometría con el electrodo scTRACE Gold ofrece una confiable y rentable de monitorear el contenido de arsénico en el agua potable.

Para más información, descargue nuestra nota de aplicación gratuita.

Arsénico total en agua mineral: determinación directa por voltamperometría en un electrodo de microhilos de oro

El electrodo scTRACE Gold se puede utilizar con el 884 VA profesional así como con el Analizador de AV portátil 946. El 884 Professional VA está diseñado para uso en laboratorio. El sistema es extremadamente flexible y se puede adaptar a los requisitos del usuario. La configuración modular también permite una extensión posterior del instrumento de manual a completamente automatizado.

Como su nombre indica, el Analizador de AV portátil 946 está destinado a uso móvil. Permite la determinación in situ, directamente en la fuente de la muestra.

Obtenga más información sobre el análisis de VA portátil aquí:

Análisis móvil de metales pesados: 946 Portable VA Analyzer

Cobre en aguas superficiales

En circunstancias normales, el cobre en el agua potable no es un problema. Los límites legales son comparativamente altos, la OMS recomienda un concentración máxima de 2 mg/L. Un ejemplo de campo ilustra dónde, no obstante, puede ser aconsejable la determinación de cobre en agua.

La producción de bebidas alcohólicas destiladas (por ejemplo, ginebra, whisky, brandy, aguardiente) implica la destilación única o múltiple de la materia prima, que se realiza en alambiques de cobre. Limpiar el aparato de cobre y drenar el agua de enjuague a un río puede contaminar el medio ambiente con cobre.

Aunque los límites reglamentarios en los efluentes suelen ser más altos que en el agua potable, los límites de cobre aún pueden superarse si el agua no se trata adecuadamente antes de la descarga. Dado que la contaminación de esta limpieza no es un proceso continuo sino que solo ocurre periódicamente, es difícil de detectar y aún más difícil de confirmar, especialmente en zonas menos accesibles.

Aquí, voltamperometría móvil usando el scTRACE Gold con el 946 Portable VA Analyzer puede hacer una valiosa contribución a la protección del medio ambiente debido a la determinación fiable de bajas concentraciones de cobre.

Para una concentración de 5 µg/L, la recuperación media de 10 determinaciones es de aproximadamente 107 %, con una desviación estándar relativa de 2 %. Las concentraciones de hasta 0,5 µg/L de cobre en el agua se pueden determinar directamente en el punto de muestreo. Esto permite un nuevo muestreo inmediato en caso de resultados sospechosos y, además, puede ayudar a localizar la fuente de la contaminación. De esta manera, aumentan las posibilidades de identificar la fuente y responsabilizar a la entidad responsable.

Obtenga más información sobre este tipo de análisis en nuestra nota de aplicación gratuita a continuación.

Cobre en agua potable: determinación directa por voltamperometría utilizando un electrodo de microhilos de oro

Hierro en agua

Según la OMS, el hierro no representa un problema de salud en los niveles que normalmente se encuentran en el agua potable. Por el contrario, es un elemento esencial para la nutrición humana. No obstante, muchos países especifican un nivel máximo de contaminante entre 200 µg/L y 300 µg/L.

La razón es simplemente que las concentraciones más altas tienen un efecto negativo en el sabor del agua y mancharán la ropa y los aparatos sanitarios.

Con un límite de detección de 10 µg/L, la determinación voltamperométrica de hierro ofrece un método directo para monitorear la concentración de hierro del suministro de agua. La recuperación de una determinación voltamperométrica de 20 µg/L Fe está en el rango del 91% (n = 10 determinaciones) con una desviación estándar relativa del 1%.

Descargue nuestra nota de aplicación gratuita a continuación para obtener más información.

Hierro en agua potable: determinación directa por voltamperometría utilizando un electrodo de microhilos de oro (método DHN)

Otras entregas de esta serie

Este artículo de blog se dedicó al tema de los Electrodo de oro scTRACE y cómo se puede utilizar para la determinación de iones de metales pesados en el agua potable y el medio ambiente. Otras entregas están dedicadas al análisis de metales traza con estos electrodos de estado sólido: