Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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.
Artículo de Revisión
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].
Artículo de Revisión
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
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
Artículo de Revisión
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
Artículo de Revisión
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].
Artículo de Revisión
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
Artículo de Revisión
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
Artículo de Revisión
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.
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.
REFERENCIAS
[1] B. H. Diya’uddeen, W. M. A. . Daud, y A. R. Abdul Aziz, “Treatment Technologies for Petroleum Refinery
Effluents: A review”, Process Saf Env. Prot, vol. 82, núm. 2, pp. 95–105, 2011.
[2] V. Villena, J. Alexander, V. Villena, y K. Xiomara, “Degradación de fenoles presentes en las descargas de
aguas residuales de la Refineria de Shushufindi mediante fotodegradación utilizando óxido de titanio (IV)
adherido electroquímicamente para su descontaminación, 2016.”, 2017.
[3] Y. Yavuz, A. S. Koparal, y Ü. B. Öğütveren, “Treatment of Petroleum Refinery Wastewater by
Electrochemical Methods”, Desalinitation, vol. 258, núm. 1–3, pp. 201–205, 2010.
[4] Lenntech, “Industria Petroquímica”. [En línea]. Disponible en: http://www.lenntech.es/industria-
petroquimica.htm. [Consultado: 22-sep-2017].
[5] A. Rubio-Clemente, E. L. Chica, y G. A. Peñuela, “Aplicación del proceso Fenton en el tratamiento de
aguas residuales de origen petroquímico”, Ing. Compet., vol. 16, núm. 2, 2014.
[6] N. Modirshahla, M. A. Behnajady, y S. Mohammadi-Aghdam, “Investigation of the effect of different
electrodes and their connections on the removal efficiency of 4-nitrophenol from aqueous solution by
electrocoagulation.”, J. Hazard. Materials, vol. 154, núm. 1–3, pp. 778–786, 2008.
[7] E. Hernández Francisco, “Remoción de compuestos fenólicos de aguas residuales de la refinación del
petróleo mediante electrocoagulación, fenton y foto-fenton”, masters, Universidad Autónoma de Nuevo
León, 2015.
[8] O. Abdelwahab, N. K. Amin, y E. S. . El-Ashtoukhy, “Electrochemical removal of phenol from oil refinery
wastewater”, vol. 163, núm. 2–3, pp. 711–716, 2009.
[9] US EPA, “EPA Guidance Manual - Alternative Disinfectants and Oxidants”. 1999.
[10] ASTDR, “ATSDR Toxicological Profile for Phenol”. 2008.
Artículo de Revisión
Artículo de Revisión 11
[11] F. M. Bisesti y A. Paredes, “Descontaminación De Fenoles En El Efluente De Una Refinería Ecuatoriana,
Mediante El Uso De Ozono Y Combinaciones Con Peróxido De Hidrógeno”, Rev. Politécnica, vol. 34,
núm. 1, p. 16, ago. 2014.
[12] US EPA, “EPA Priority Pollutants”. 2013.
[13] Z. Rappoport, The Chemistry of Phenols. Jerusalem: John Wiley & Sons Ltd., 2003.
[14] J. M. Harnly, S. Bhagwat, y L. Z. Lin, “Profiling methods for the determination of phenolic compounds in
foods and dietary supplements.”, Anal Bioanal Chem, vol. 389, pp. 47–61, 2007.
[15] S. Gammoh et al., “Characterization of Phenolic Compounds Extracted from Wheat Protein Fractions
Using HPLC/LC-MS in Relation to Anti-Allergenic, Anti-Oxidant, Anti-Hypertension, and Anti-Diabetic
Properties.”, Int. J. Food Prop., pp. 1532–2386, nov. 2016.
[16] F. Carey y R. M. Giuliano, Química Orgánica, Novena., vol. 1, 1 vols. México: McGraw-Hill.
[17] C. A. Paredes Garcés, “Descontaminación de fenoles en el efluente de la Refinería Amazonas, mediante
el uso de ozono y combinaciones con peróxido de hidrógeno”, 2013.
[18] K. Vollhardt y N. E. Schore, Organic Chemistry Structure and Function, 5th ed. New York: W.H. Freeman
and Company, 2007.
[19] J. McMurry y M. E. Castellion, Fundamentals of General, Organic and Biological Chemistry, 3th ed. New
York: Prentice Hall, 1999.
[20] M. L. Soto, A. Moure, H. Domínguez, y J. C. Parajó, “Recovery, Concentration and Purification of
Phenolic Compounds by Adsorption: A Review”, J Food Eng, vol. 105, pp. 1–27, 2011.
[21] R. Alizadeh, P. K. Kashkoei, y M. Kazemipour, “Zinc oxide-copper oxide nanoplates composite as coating
for solid phase microextraction combined with high performance liquid chromatography-UV detection for
trace analysis of chlorophenols in water and tomato juice samples.”, Anal Bional Chem, vol. 408, pp. 3727–
3736, 2016.
[22] L. Wenhui et al., “Multi-template imprinted polymers for simultaneous selective solid-phase extraction of
six phenolic compounds in water samples followed by determination using capillary electrophoresis.”, J.
Chromatogr. A, p. 33, dic. 2016.
[23] M. S. Noorashikin, A. B. Nur Nadiah, I. Nurain, A. A. Siti Aisyah, y M. R. Siti Zulaika, “Determination
of phenol in water samples using cloud point extraction and UV spectrophotometry.”, Desalin Water Treat,
vol. 57, pp. 15486–15494, 2016.
[24] A. González, J. Avivar, y V. Cerdà, “Determination of priority phenolic pollutants exploiting an in-syringe
dispersive liquid–liquid microextraction–multisyringe chromatography system.”, Anal Bional Chem, vol.
407, pp. 2013–2022, 2015.
[25] J. . Padilla Sánchez, P. Plaza Bolaños, R. Romero González, N. Barco Bonilla, J. L. Martínez Vidal, y A.
Garrido Frenich, “Simultaneous Analysis of chlorophenols, alkylphenols, nitrophenols and Cresols in
wastewater effluents, usiing solid phase extraction and further determination by gas chromatography-
tandem mass spectrometry”, Talanta, vol. 85, pp. 2397–2404, jul. 2011.
[26] Z. Lin, Z. Zhang, Y. Li, y Y. Deng, “Recyclable magnetic-Pickering emulsion liquid membrane for
extracting phenol compounds from wastewater.”, J Mater Sci, vol. 51, pp. 6370–6378, 2016.
[27] M. M. Abolghasemi, S. Parastari, y V. Yousefi, “A nanoporous anodized alumina wire with a nanosized
hydroxyapatite coating for headspace solid-phase microextraction of phenol and chlorophenols.”,
Microchim Acta, vol. 183, pp. 241–247, 2016.
[28] C. Zhong, M. He, H. Liao, B. Chen, C. Wang, y B. Hu, “Polydimethylsiloxane/covalent triazine
frameworks coated stir bar sorptive extraction coupled with high performance liquid chromatography-
ultraviolet detection for the determination of phenols in environmental water samples.”, J. Chromatogr. A,
vol. 1441, pp. 8–15, 2016.
[29] M. Long, J. Cai, W. Cai, B. Zhou, X. Chai, y Y. Wu, “Efficient photocatalytic degradation of phenol over
CO3-O4 /BiVO4 composite under visible light irradiation.”, J Phys Chem B, vol. 110, núm. 41, pp. 20211–
20216, 2006.
[30] X. Y. Li, Y. H. Cui, Y. J. Feng, Z. . Xie, y J. D. Gu, “Reaction pathways and mechanisms of the
electrochemical degradation of phenol on different electrodes.”, Water Res., vol. 39, núm. 10, pp. 1972–
1981, 2005.
[31] J. Hu et al., “Plasma-induced grafting of cyclodextrin onto multiwall carbon nanotube/iron oxides for
adsorbent application.”, J Phys Chem B, vol. 114, núm. 20, pp. 6779–6785, 2010.
Artículo de Revisión
Artículo de Revisión 12
[32] M. H. El-Naas, S. A. Al-Muhtaseb, y S. Makhlouf, “Biodegradation of phenol by Pseudomonas putida
immobilized in polyvinyl alcohol (PVA) gel.”, J Hazard Mater, vol. 164, núm. 2–3, pp. 720–725, 2009.
[33] A. Bódalo, J. L. Gómez, M. Gómez, G. León, A. M. Hidalgo, y M. A. Ruíz, “Phenol removal from water
by hybrid processes: Study of the membrane process step.”, Desalination, vol. 223, núm. 1–3, pp. 323–
329, 2008.
[34] P. Wang, X. F. Bian, y Y. X. Li, “Catalytic Oxidation of Phenol in Wastewater - A new application of the
Amorphous Fe78Si9B13 alloy.”, Chinese Science Bulletin, vol. 57, núm. 1, pp. 33–40, 2012.
[35] S. Pardo, D. Rojas-Tapias, F. Roldan, P. Brandão, y E. Almansa-Manrique, “Biodegradation of phenol in
treated water from the oil industry to re-use in agricultural crops”, Rev. Biol. Trop., vol. 65, núm. 2, pp.
685–699, 2017.
[36] C. Camacho, “Compuestos Fenólicos y el Medio Ambiente”. dic-2012.
[37] R. Hu, S. Dai, D. Shao, A. Alsaedi, B. Ahmad, y X. Wang, “Efficient Removal of Phenol and Aniline from
Aqueous Solutions Using Graphene oxide/polypyrrole composites.”, J Mol Liq, vol. 203, pp. 80–89, 2015.
[38] P. De Morais, T. Stoicheva, M. Bastoa, y M. Vasconcelosa, “Extraction and preconcentration techniques
for chromatographic determination of chlorophenols in environmental and food samples.”, Talanta, vol.
89, pp. 1–11, 2012.
[39] K. Bhupander y K. Virendra, “Quick and Easy Method for Determination of Priority Phenolic Compounds
in water and wastewater”, J. Xenobiotics, vol. 4:4680, pp. 46–52, nov. 2014.
[40] G. E. Gordon, “Colorimetric Determination of Phenolic Materials in Refinery Waste Waters: Removal of
Sulfides by Silver Nitrate.”, Analytical Chemistry, vol. 32, núm. 10, pp. 1325–1326, sep-1960.
[41] M. R. Alcaraz, S. N. Fabiano, y M. S. Cámara, “Determinación de contenido fenólico total en agua
superficial de distintos puntos de la provincia de Santa Fe – Argentina – haciendo uso de un biosensor
enzimático mediante calibración multivariada por cuadrados parciales mínimos, PLS”, presentado en VII
Congreso de Medio Ambiente, La Plata, Argentina, 2013, p. 22.
[42] G. Avendaño P. y M. Reyes G., Evaluación del método Fenton para tratamientos de aguas industriales
en ingeniería. Universidad EAN, 2013.
[43] USEPA, “Método 8041A: Medición de Fenoles en Agua por Cromatografía de Gases”. .
[44] IDEAM, “Fenoles en Agua por Destilación, Extracción con Cloroformo y Espectrofotometría”. 28-dic-
2007.
[45] M. Kaisu R., K.-E. Afaf, y R. A. Törrönen, “High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) Analysis
of Phenolic Compounds in Berries with Diode Array and Electrospray Ionization Mass Spectrometric (MS)
Detection: Ribes Species.”, J. Agric. Food Chem., vol. 51, pp. 6736–6744, 2003.
[46] P. Tierra, “Trabajos Prácticos de Química Analítica Cuantitativa: Cromatografía Líquida de Alta
Resolución (HPLC)”. Escuela Técnica N°1 “Ing. Otto Krause”, 2015.
[47] P. Silva, L. Manganiello, N. Mendoza, y C. Vega, “Método rápido para la determinación de fenol y
pentaclorofenol en agua potable mediante HPLC con detección UV”, Rev. Ing. UC, vol. 20, núm. 3, pp.
79–86, 2013.
[48] M. . Gutiérrez y M. Crespi, “Determinación de Aminas Aromáticas por Cromatografía Líquida de Alta
Resolución.”, Textilia, vol. 95, pp. 36–39, 1989.
[49] M. Noestheden, D. Noot, y R. Hindle, “Fast, extraction-free analysis of chlorinated phenols in well water
by high-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry”, J. Chromatogr. A, vol. 1263,
pp. 68–73, nov. 2012.
[50] B. Luo, X. Wan, X. Deng, Y. Yu, y Z. Xie, “Simultaneus Determination of 18 Phenol Pollutants in Waste
water by High Performance Liquid Chromatography tandem Mass Spectrometry.”, Chin. J. Chromatogr.,
vol. 34, núm. 5, pp. 473–480, may 2016.