ppi 201502ZU4659
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UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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Fecha de Construcción:
1954-1958
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Zuliano Victor Valera.
VOL.42 ENERO - ABRIL 2019 No.1
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 25-33, 2019
Validation of an anodic stripping voltammetry method for
determination of arsenic in water samples
Mayra Vásconez-Novoa 1, Carla Manciati 1 , Lenys Fernández3* , Patricio J.
Espinoza-Montero1,2*
1Escuela Politécnica Nacional, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental,
Centro de Investigación y Control Ambiental, Apartado 17-01-2759, Quito - Ecuador
2
3 Universidad Simón Bolívar, Caracas – Venezuela
*Autor Contacto: lfernandez@usb.ve; pespinoza646@puce.edu.ec
https://doi.org/10.22209/rt.v42n1a04
Recepción: 07/06/2018 | Aceptación: 15/10/2018 | Publicación: 31/12/2018
Abstract
electrodes by Anodic Stripping Voltammetry is reported. The method was applied in determining arsenic in water samples
Keywords: Anodic stripping voltammetry; gold electrodes; electroanalysis; arsenicdetermination.
Validación de un método para la determinación de arsénico
en muestras de agua mediante voltamperometría de
redisolución anódica
Resumen
-1 -1
-1
ecuatoriana vigente, INEN 1108:2011.
Palabras clave: Voltamperometría de redisolución anódica; Electrodos de oro; Electroanálisis; Determinación de arsénico.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
26 Fernández y col.
Introducción
El arsénico se encuentra ampliamente
distribuido en la corteza terrestre, en concentraciones
alrededor de 2 mg Kg-1; concentración que depende de
suelo, reacciones medioambientales, actividad biológica y
antropogénicas [1
arsénico es a través del consumo de aguas contaminadas
-1 [2]. El
cancerígenos, lo que representa un serio problema de salud
-1
Kg-1
En nuestros países, es de vital importancia construir bases
de datos locales y nacionales con información certera de
la distribución y los efectos adversos de este elemento
químico sobre los suelos productivos; fuentes potenciales
se crea la necesidad de desarrollar metodologías analíticas
en matrices acuosas, en micro-cantidades acordes con
-1
electroanalíticas se presentan como alternativa para la
mayores costos y poca operatividad cuando se trata de
análisis a nivel de campo [7], son altamente sensibles
-1
uno de los principios de la química verde [8]. A pesar de
que las técnicas electroanalíticas se han desarrollado
hace varias décadas a nivel internacional, en Ecuador no
son utilizadas como técnicas de rutina en los laboratorios
registros de metodologías electroquímicas validadas
ante el ente regulador de los laboratorios ecuatorianos
validó una metodología analítica por voltamperometría
un método optimizado para dar servicio a la comunidad,
tiempo e incluso realizar análisis insitu en procedimiento
de campo.
Parte Experimental
Reactivos e Instrumental
18 MW cm-1
electrodos. Electrodo de referencia Ag/AgCl, electrodo
Instruments modelo 1200A, controlado por un software
Determinación de la concentración de As (III)
Previamente el electrodo de Au fue sometido
al siguiente tratamiento. Limpieza mecánica: la
pulido sobre un disco “Felt Pad”, con agua y alúmina
Limpieza electroquímica:
Cronoamperometría [10], se aplicó al electrodo un
potencial de –0,64 V por tres segundos en una solución 0,05
-12SO4
-1
con un agitador magnético por 5 min, y posteriormente
-1-1 de
medidas consecutivas por Voltametría de redisolución
-1,
cada alícuota se realizaron tres medidas consecutivas
mediante la diferencia entre la concentración total de As
tratamiento de reducción.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
27Validación de un método para la determinación de arsénico en muestras de agua
Resultados y Discusión
Voltamperometría cíclica del electrodo de Au en
solución de HCl
se realizó por Voltamperometría Cíclica. Para que una
debe obtenerse la huella voltamperométrica característica
del electrodo de oro en una solución electrolítica ácida
voltamperograma cíclico correspondiente a la respuesta
-1
primera información obtenida del voltamperograma, es
que éste coincide con el voltamperograma característico
de electrodos de oro en soluciones ácidas, una onda
de Au2O3 con varios grados de hidratación y la segunda
electroquímico; y la segunda información sugiere que el
faradaicas colaterales o secundarias que puedan interferir
con el proceso en estudio, por lo que sobre el electrodo
de Au puede lograse inicialmente la preconcentración del
As dentro de esos potenciales catódicos, para su posterior
se muestra un voltamperograma cíclico de una solución
se evidencia que el arsénico puede ser preconcentrado
Figura 1. a)
-1. Inicio del barrido en sentido anódico. b)
-1 en
-1-1. Inicio
del barrido en sentido catódico.Velocidad de barrido
0,10 V s-1; intervalo de muestreo 0,001 V; tiempo de
acondicionamiento 2 s.
Optimización de parámetros experimentales por
voltamperometría de redisolución anódica
Mediante ASV se realizó la electroreducción
p
la metodología analítica se optimizaron los siguientes
parámetros: potencial de preconcentración, tiempo de
preconcentración, amplitud del pulso de onda cuadrada y
frecuencia de imposición del potencial de onda cuadrada.
-1-1 de sulfato
-1
Elegir el potencial de preconcentración más
adecuado, asegura que todo el arsénico presente en
electrodo de oro, mediante el proceso de reducción del
3e- 0. El potencial
de preconcentración se varió desde -0,10 V a -0,40 V vs.
Ag/AgCl, y se seleccionó el potencial que generó la mayor
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28 Fernández y col.
Figura 2. a) Corriente de pico vs.
de preconcentración. b) Corriente de pico vs Tiempo
-1. Redisolución
por SWV: Ei = -0,40 V; Ef = 0,40 V; Amplitud = 75 mV,
Para seleccionar la amplitud de la onda
cuadrada, se varió la amplitud de 0,005 a 0,100 V vs. Ag/
adecuada es de 0,075 V, ya que a este valor es mayor la
De acuerdo a reportes en la literatura [14],
se recomienda que la relación corriente: área de pico
simétrica, por lo que se realizaron medidas a diferentes
-1-1-1
a un potencial de preconcentración de -0,30 V. Nótese que
electrodo, a potenciales muy negativos para este sistema.
Para seleccionar el tiempo de preconcentración, se aplicó
un potencial de preconcentración de -0,30 V vs. Ag/AgCl y
se muestra que a 180 segundos de preconcentración se
Figura 3. a) Corriente de pico vs. Amplitud del pulso. b)
Relación entre la altura: área de pico vs. Frecuencia de
imposición de potencial de onda cuadrada. Concentración
-1. Potencial de preconcentración -0,30
V , Tiempo de preconcentración 180 s. Redisolución por
SWV: Ei = -0,40 V; Ef
Efecto de la concentración del electrolito soporte
electrolito soporte, se varió la concentración tanto del
electrolito soporte, basado en el hecho de que los iones
electrodo y los iones de arsénico, lo cual facilita la reducción
sensibilidad, se varió la concentración de ácido clorhídrico
-1-1, manteniendo constante
-1
-1-1
reacción de reducción de iones hidrógeno que promueve la
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29Validación de un método para la determinación de arsénico en muestras de agua
Por otro lado, en un medio con altas concentraciones de
Cl-
puede hacer la medida de arsénico poco reproducible.
favoreciendo la reproducibilidad en la medida. Además, al
tratarse de muestra reales la hidracina puede reaccionar
con iones interferentes que tengan la capacidad de
-1 -1,
-1.
4b, los cuales evidencian que la concentración de hidracina
-1, lo que indica que a esta
concentración de hidracina está favorecido el proceso de
Figura 4. a) Corriente de redisolución de As vs.
Concentracion de ácido clorhídrico, concentración
-1. b) Corriente
de redisolución de As vs. concentracion de hidracina,
-1.
-1. Potencial de
preconcentración -0,30 V y tiempo de prconcentración
180 s. Redisolución por SWV: Ei = -0,40 V; Ef = 0,40 V;
Validación de la metodología analítica para especiar
partir de los voltamogramas mostrados en la Figura 5b.
curvas obtenidas fueron lineales en dos órdenes de
S -1 y el
, donde s es la deviación estándar y
el promedio de la concentración determinada, fue de 3,64
con técnicas ya establecidas en la literatura, tabla 1.
Figura 5. a)
b) Voltamogramas por Onda Cuadrada a diferentes
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30 Fernández y col.
Tabla 1. Comparación de límites de detección para distintos métodos instrumentales en la determinación de arsénico, con
Método Límite de detección (µg L-1)
SWASV sobre electrodo de Au 3,64
Gutzeit 500 [16]
Dietilditiocarbamato de plata5000 [7, 17]
Azul de molibdeno 1000 - 15000 [18]
100 [7]
Generación de hidruros –ICP - OES 6,20 [19]
investigación se determinó a través de la adición a la
solución de iones interferentes que tienen potenciales
de redisolución cercanos al del arsénico, por lo cual son
prominentes interferentes en la determinación de este
por SWV en presencia del interferente, en solución de 10
-1 -1-1
disminuye en presencia de los iones mencionados. El
mayor interferente fue el Sb, seguido por Se y luego
medir As en presencia de estos interferentes (Se, Sb
y Cu). Nótese que los interferentes se encuentran en
lo cual permite sugerir que el electrodo es capaz de
altas concentraciones de estos iones.
Figura 6.
-1.
Precición
Se analizaron tres concentraciones diferentes
𝒔, mediante el test de
G = 0,47 y Gtab = 0,68
los datos es homogénea, la prueba de Fisher indicó que
cal Tab
desarrollado tiene alta precisión.
Exactitud
-1 de As total.
El resultado promedio, después de realizar seis réplicas
-1. El análisis estadístico
como µ = 𝒙S / N1/2
y la “Recuperabilidad aparente “, el método cumple con
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
31Validación de un método para la determinación de arsénico en muestras de agua
Tabla 2.-1, n = 3
Día 1/ mA Día 2/ mA Día 3/ mA Día 4/ mA Día 5/ mA G Gtab
15,
30
15,
88
15,
22
16,
79
16,
03
16,
80
17,
04
17,
47
17,
47
16,
79
16,
35
16,
60
16,
30
16,
08
16,
25
0,47 0,68
Tabla 3.-1, n = 3
As(III) Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 DS RDS
16,05 16,22 15,88 16,45 16,52 0,10 0,47
reales
Ecuador se encuentra situado en zona volcánica,
razón por la cual se ha encontrado que la mayor parte del
aguas geotérmicas de las provincias del Carchi, Imbabura,
-1 -1 [21]. En el 2004 la Empresa
Metropolitana de Alcantarillado y Agua Potable de
arsénico, ya que se presumía una grave contaminación en
analizadas contenían valores de arsénico sobre el nivel
informales de agua potable proveniente de la zona de
-1
De acuerdo al método desarrollado en este reporte, el
método además fue aplicado para determinación de As
-1
-1 para el arsénico total, lo que corresponde por
-1. Valores que están muy por encima por el permitido por
la norma antes mencionada.
Tabla 4.
Alicuot
a(mL)
V (mL)
adicio-
nado
[As]/µ
g L
-1
Ip/ µA a b r
2
[As]/µ
gL
-1
As(total)
10 0 0 0,8907
1,157x
10
-07
7,656x
10
-07
0,991 0,15
10 0,07 7,0 4,614
10 0,14 13,8 9,987
10 0,21 20,6 16,61
As (III)
10 00,0 0,0908
6,667x
10
-06
3,6091
x10
-06
0,994 1,85
10 0,07 7,0 15,12
10 0,14 13,8 38,5
10 0,21 20,6 64,05
10 0,35 33,8 120,1
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
32 Fernández y col.
Tabla 5.
Alicuo
ta
(mL)
V(L)
adicio-
nado
[As]/µ
g L
-1
Ip /µA
a b r
2
[As]/µ
g L
-1
As (III)
10 00,00 25,95
2,3813 x10
-
05
2,833
x10
-06
0,9
96 8,41
10 0,1 9,90 50,17
10 0,2 19,61 76,23
10 0,3 29,13 109
As
(total)
10 00,00 25,95
2,347
x10
-05
1,181
x10
-06
0,9
95 19,87
10 0,25 24,39 50,17
10 0,5 47,62 76,23
10
0,75 69,77 109
Conclusiones
del electrodo de oro mediante ASV-SWASV, para la
método fueron estadísticamente aceptables, siempre que
se utilicen los parámetros instrumentales y el electrolito
condiciones instrumentales de fácil operatividad, haciendo
esta característica que sea fácilmente portable o instalado
en laboratorios móviles para determinaciones rápidas
de los iones aquí reportados. En vista de los resultados
obtenidos en presencia de los principales interferentes en
la determinación de As por técnicas electroanalíticas, se
recomienda profundizar el estudio utilizando muestras de
resistencia al efecto matriz que puede afectar los análisis.
Agradecimientos
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agua de consumo humano de las poblaciones de
REVISTA TECNICA
DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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www.serbi.luz.edu.ve
produccioncientica.luz.edu.ve
Esta revista fue editada en formato digital y publicada
en Diciembre de 2018, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
Vol. 42. N°1, Enero - Abril 2019, pp. 02 - 45__________________
