Solvente eutético profundo como fase extratora na técnica de extração líquido-líquido de membrana microporosa de fibra oca para a determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em água de chuva

Abstract

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são considerados poluentes orgânicos prioritários em estudos ambientais. A presença desses contaminantes em amostras aquosas pode impactar na qualidade da água e trazer efeitos negativos para a saúde humana, uma vez que, são considerados precursores de ações mutagênicas e tumorais em sistemas biológicos. Neste estudo foi desenvolvido uma metodologia analítica baseada na técnica de extração líquido-líquido em membrana microporosa de fibra oca (HF-MMLLE) a qual utiliza reduzido volume de solvente. O solvente extrator utilizado foi o solvente eutético profundo (DES) para a determinação de 11 HPAs em água de chuva. Para a metodologia foram fixados o comprimento de 1 cm da membrana de fibra oca de polipropileno, o volume de 400 µL do DES mantido como fase orgânica nos poros da membrana (fase receptora) e o volume de 1,5 mL de amostra aquosa (fase doadora). Todos os experiementos envolvendo a técnica de HF-MMLLE foram realizadas em um sistema de 96-well plate. Foram otimizados os parâmetros da metodologia analítica por meio de planejamentos univariados e multivariados de superfícies de resposta. A composição do melhor DES para as extrações foi ácido dodecanoico e o ácido hexanoico. Para o solvente de dessorção, o melhor resultado foi utilizando 100% de acetona. Os tempos ótimos de extração e dessorção foram alcançados em 80 e 40 min, respectivamente. Na avaliação da metodologia desenvolvida, foram obtidos limites de detecção e quantificação de 4,5 e 15 µg L-1 , respectivamente, para os HPAs de estudo. O estudo da linearidade revelou coeficientes de correlação maiores ou iguais a 0,9745. A exatidão do método foi avaliada por meio de testes de recuperação e as recuperações relativas dos HPAs indicaram valores que variaram de 85 a 117%. A precisão do método foi avaliada pelo desvio padrão relativo (RSD %) interdia e intradia. A precisão interdia (n = 9) variou de 3% a 13% e a precisão intradia variou de 1% a 12% (n = 3). A metodologia desenvolvida foi aplicada em amostras de água da chuva da região de Florianópolis (SC), nas quais não foram detectados nenhum dos HPAs avaliados. Os resultados obtidos pela metodologia demonstram que a nova abordagem de HF-MMLLE/DES exibe uma série de vantagens em relação as técnicas convencionais, como o baixo consumo de solvente e amostra, a substituição de solventes tóxicos e alta frequencia analítica, possibilitando o uso de HF-MMLLE/DES para diversas aplicações e ainda, a metodologia pode ser utilizada como um indicador de poluição ambiental em amostras de água da chuva.

Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered priority organic pollutants in environmental studies. The presence of these contaminants in aqueous samples can impact water quality and bring negative effects to human health, since they are considered precursors of mutagenic and tumor actions in biological systems. In this study, a simple analytical methodology was developed based on the technique of liquid-liquid extraction in a hollow fiber microporous membrane (HF-MMLLE) which uses a reduced volume of solvent. The extracting solvent used was deep eutectic solvent (DES) for the determination of 11 PAHs in aqueous samples. For the methodology, the length of 1 cm of the polypropylene hollow fiber membrane, the volume of 400 µL of DES maintained as an organic phase in the pores of the membrane (receptor phase) and the volume of 1.5 mL of aqueous sample (phase donor). All assays involving the HF-MMLLE technique were performed on a 96-well plate system. The parameters of the analytical methodology were optimized through univariate and multivariate response surface designs. The composition of the best DES for the extractions was dodecanoic acid and hexanoic acid. For the desorption solvent, the best result was using 100% acetone. The optimal extraction and desorption times were reached at 80 and 40 min, respectively. In evaluating the developed methodology, detection and quantification limits of 4.5 and 15 µg L-1 were obtained, respectively, for the study PAHs. The linearity study revealed correlation coefficients greater than or equal to 0.9745. The accuracy of the method was evaluated by the relative recoveries of PAHs indicating values ranging from 85 to 117%. The precision of the method was evaluated by the interday and intraday relative standard deviation (RSD %). Interday precision (n = 9) ranged from 3% to 13% and intraday precision ranged from 1% to 12% (n = 3). The technique developed was applied to rainwater samples from the region of Florianópolis (SC), in which none of the evaluated PAHs were detected. The results obtained by the methodology demonstrate that the new HF-MMLLE/DES approach exhibits a series of advantages over conventional techniques, such as low solvent and sample consumption, the substitution of toxic solvents and high analytical frequency, enabling the use of HF-MMLLE/DES for several applications and the methodology can be used as an indicator of environmental pollution in rainwater samples.