Extracción con DTPA de cobre, cromo y arsénico de maderas

Extracción con DTPA de cobre, cromo y arsénico
de maderas tratadas con impregnantes hidrosolubles
Martínez, Cintia E. - Sarno, María del C. - Delfino, Mario R.
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura - UNNE.
Campus Universitario - Av. Libertad 5450 - (3400) Corrientes - Argentina.
E-mail: mdelfino@exa.unne.edu.ar
ANTECEDENTES
La madera es agredida por distintos agentes biológicos (bacterias, hongos, insectos, moluscos, crustáceos),
físicos (fuego, calor, humedad), mecánicos (rajaduras, desgastes, deformaciones permanentes) y químicos
(sustancias ácidas, sustancias salinas, etc.) que producen su descomposición y deterioro.
Existen numerosos métodos de tratamiento para preservar maderas atendiendo a las características propias de
éstas y el uso final a que se las destina. Hoy en nuestro país, prácticamente los preservantes más utilizados son
los formulados en base a sales hidrosolubles complejas.
Los elementos metálicos usados con fines biocidas, se acumulan en los tejidos grasos del hombre provocando
graves trastornos en su salud, por lo que las técnicas analíticas actuales enfocan su cuantificación como
herramienta para la implementación de medidas preventivas. Elementos tales como el cromo el cobre y el
arsénico guardan este tipo de comportamiento.
Por otro lado, las normas IRAM establecen valores mínimos de retención del conservante y penetración total en
la albura para los distintos usos a que se destinan los postes impregnados, preferencialmente de las especies
eucalipto y pino.
La metodología de cuantificación del cobre, indicada por normas IRAM para la determinación de preservan-tes
de la madera, es la electrodeposición catódica. Esta técnica necesita de una etapa de acenización de la muestra,
método de escasa reproducibilidad, alto costo y prolongado tiempo de análisis. Lo mismo puede decirse sobre la
necesidada de la acenización para determinar el grado de retención del cromo y del arsénico.
Se propone en este trabajo un procedimiento alternativo de extracción de Cu, Cr y As, cual es el uso del
extractante en fase acuosa DTPA (ácido dietilen-triamín-penta-acético), ampliamente usado en el campo de los
nutrientes en muestras compostadas. Se discuten las condiciones que optimizan la extracción de cada elemento a
partir de una muestra de aserrín de maderas tratadas con CCA (preservante hidrosoluble a base de cobre, cromo
y arsénico). El análisis cuantitativo se realiza a partir del extracto mediante absorción atómica directa para cobre
y cromo y por el método espectrofotométrico de la arsina para el arsénico.
EXPERIMENTAL
Muestras de partida: Postes de madera de pino tratadas con CCA tipo C a razón de 6,0 Kg/m3, grado de
penetración 100%. Una parte de la albura de la torta es reducida con sierra y el aserrín producido es usado para
determinar el grado de retención. Otra parte es destinada a medir su humedad y grado de penetración.
Reactivos:
- DTPA (Anedra. PM 393,35) 2mM, 5 mM y 10 mM en agua destilada.
- Soluciones patrones (1.0, 2.0 y 5,0 ppm) de arsénico, cobre y cromo en solución acuosa de DTPA 2mM.
- Para arsénico: Cloruro estañoso 40% en HCl conc.. Zn metálico malla 20-40. Dietilditiocarbamato de plata en
piridina (0.500 gr /100 mL)
Instrumental:
- Generador de arsina marca I.V.A.
- Agitador magnético con calentamiento Precytec Modelo A-E-29
- Espectrofotómetro Zeltec Modelo ZL 5000
- Espectrofotómetro de Absorción Atómica Metrolab Modelo AA 2500
Tecnica operatoria:
Se toma 1 gr del aserrín seccionado de la albura y se mezcla con 100 mL de DTPA 10 mM en frasco de 250 mL
provisto de tapa de vidrio esmerilado. Se introduce una barra magnética y se agita con calentamiento regulado a
90°C durante tiempos variables. Se deja enfriar y decantar. Alícuotas del sobrenadante se diluyen utilizando
material de vidrio calibrado para alcanzar concentraciones próximas a los patrones.
Por un lado, se procede a la formación de arsina respetando la técnica de análisis (952.13) recomendada por la
AOAC, con lectura a 522 nm contra curva estándar. Por otro lado, se comparan las lecturas de cobre y cromo de
las muestras y los estándares por absorción atómica, siguiendo las recomendaciones del manual del equipo.
Se compararon los valores obtenidos con los valores de retención máxima para los tres elementos establecidos
por las normas IRAM 9515, para lo cual se realizaron ensayos por cuadruplicado a partir de la muestra de
aserrín.
RESULTADOS
Se han programado una serie de ensayos con los propósito de caracterizar la muestra y encontrar la incidencia de
distintos parámetros operativos:
Granulometría, humedad y densidad del aserrín: La Figura 1 muestra la distibución de tamaño de partículas del
aserrín tratado. El 57% de las partículas se sitúan en el intervalo de 0,35 a 0,42 mm de diámetro. La humedad del
aserrín es de 28% y su densidad aparente es 0,823 g/cm3.
Figura 1
Concentración del reactivo extractante: Se usaron soluciones acuosas 2 mM, 5 mM y 10 mM de DTPA. Los pH
de estas soluciones frescas fueron 3.28, 3.05 y 2.81, respectivamente. La acidez intrínseca de las soluciones se ha
mantenido inalterada luego de la extracción en todas las experiencias. La Figura 2 muestra los porcentajes de
recuperación para los elementos cobre, cromo y arsénico a 90°C al cabo de 2 horas de extracción.
Figura 2
En base a los resultados, se seleccionó la solución 10 mM de DTPA como la mas conveniente para llevar a cabo
la extracción de los tres elementos.
Figura 3. Extracción del Cromo.
Figura 4. Extracción del Cobre
Figura 5. Extracción del Arsénico
Relación aserrín-extractante: Se usaron 1g/100 mL, 5 g/100 mL y 10 g/100 mL . Se seleccionó la primera
relación por ser aquella en que el reactivo extractante se encuentra en las cercanías del 500% de exceso al
comprobarse la estequiometría 1:1 del complejo hidrosoluble formado con los tres elementos de interés. Por otro
lado, con esta relación las concentraciones finales del extracto acusaban lecturas de trasmitancia en la zona de
menor incertidumbre instrumental.
Temperatura: tres temperaturas diferentes se ensayaron en la etapa de extracción: 25°C, 50°C y 90°C. Como
puede observarse en las Figuras 3, 4 y 5, el cobre y el arsénico son cuantitativamente extraíbles en condiciones
ambientales, no ocurriendo lo mismo con el cromo, el cual necesita de mayores temperaturas y tiempos de
extracción.
Repetibilidad: Partiendo de fracciones por cuarteo de la misma muestra, las mediciones espectrométricas finales
realizadas por quintuplicado arrojaron un coeficiente de variación de 2,8% cuando se ha procedido a la
extracción con solución 10 mM de DTPA a 90°C durante 4 hs. Los porcentajes de recuperación variaron entre
99-102% en las condiciones establecidas.
CONCLUSIONES
Los resultados demostraron que los componentes del impregnante hidrosoluble son extraíbles cuantita-tivamente
de los tejidos de la albura de pino, con un porcentaje de recuperación de 99-102 %. Esta situación se manifiesta
cuando una parte representativa de la albura impreganada es groseramente particulada y la extracción se lleva a
cabo con una solución acuosa 10 mM de DTPA en una relación 1g/100 mL (madera/extractante) durante un
mínimo de cuatro horas a 90°C. Si bien el cobre y el arsénico son extraíbles con alto rendimiento en soluciones
mas diluídas de DTPA a menores tiempo y temperatura, es el cromo aquel que limita las exigencias del
tratamiento.
Se ha encontrado un leve aumento de la sensibilidad de la absorción atómica por parte del cobre y del cromo
cuando éstos son disueltos en DTPA. Las curvas de calibración usando soluciones con y sin el citado extractante
dan cuenta de esta diferencia.
Operando según las normas IRAM 9515 para determinar el grado de retención de estos elementos, se ha
registrado una repetibilidad limitada en los resultados alcanzados, cercanas al 21%, comprobándose que la etapa
de mineralización de la muestra pesa sustancialmente en la precisión de los resultados.
El procedimiento extractivo y de medida de la concentración desarrollados en este trabajo guarda condiciones
ventajosas en cuanto a precisión y exactitud respecto de las recomendadas por las normas IRAM 9515,
recurriendo a la vez a etapas operativas mas simples. A la luz de estos parámetros de calidad analítica, el
procedimiento aplicado permitiría inclusive encontrar diferencias en la retención de CCA entre diferentes
muestras de un mismo lote, sabida la heterogeneidad del material impregnado.
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