Strategies to improve the determination of polar compounds in environmental waters

Abstract

La present Tesi Doctoral descriu l'aplicació d'estratègies recents, enfocades a millorar la determinació de compostos polars, per desenvolupar nous mètodes per a l'anàlisi d'aigües ambientals. Aquestes estratègies s'han aplicat en dues tècniques alternatives, desenvolupades per solucionar els problemes associats a compostos polars: la cromatografia de líquids d'interacció hidrofílica (HILIC) i l'extracció en fase sòlida utilitzant sorbents polimèrics d'intercanvi iònic de mode mixt. Els mecanismes de retenció en HILIC, influència dels paràmetres cromatogràfics, avantatges i el seu acoblament a l'espectrometria de masses d'alta resolució, van ser investigats per contaminants poc estudiats per aquesta modalitat cromatogràfica alternativa. L'aplicació de sorbents de mode mixt va ser ampliada més enllà dels seus usos convencionals, proposant la seva aplicació per a l'extracció selectiva de compostos neutres capaços d'establir dipols induïts, i l'extracció simultània i selectiva de compostos bàsics i àcids. Aquesta última es va aconseguir ja sigui mesclant físicament els materials i també preparant sorbents nous modificats amb caràcter zwiteriònics.

La presente Tesis Doctoral describe la aplicación de estrategias recientes, enfocadas en mejorar la determinación de compuestos polares, para desarrollar nuevos métodos para el análisis de aguas ambientales. Estas estrategias se aplican en dos técnicas alternativas, desarrolladas para solventar los problemas asociados a compuestos polares: la cromatografía de líquidos de interacción hidrofílica (HILIC) y la extracción en fase sólida utilizando sorbentes poliméricos de intercambio iónico de modo mixto. Los mecanismos de retención en HILIC, influencia de los parámetros cromatográficos, ventajas, y su acoplamiento a la espectrometría de masas de alta resolución, fueron investigados para contaminantes poco estudiados por este modo cromatográfico alternativo. La aplicación de sorbentes de modo mixto fue ampliada más allá de sus usos convencionales, proponiendo su aplicación para la extracción selectiva de compuestos neutros capaces de establecer dipolos inducidos, y la extracción simultánea y selectiva de compuestos básicos y ácidos. Esta última fue lograda bien sea combinando físicamente los materiales o preparando sorbentes nuevos con carácter zwitteriónico.

This Doctoral Thesis describes the application of recent strategies focused on improving the determination of polar compounds, to develop new methods for the analysis of environmental waters. These strategies are applied in two alternative techniques developed to address problems associated to polar compounds: hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) and solid-phase extraction using mixed-mode ion-exchange polymeric sorbents. The HILIC retention mechanisms, influence of chromatographic parameters, advantages and its coupling with high-resolution mass spectrometry, were investigated for contaminants seldom studied by this alternative chromatographic mode. The application of mixed-mode sorbents was broadened beyond their conventional uses, proposing their application for the selective extraction of neutral compounds capable of establishing induced dipoles, and the simultaneous and selective extraction of basic and acidic compounds. The latter was achieved by either physically combining the materials or preparing new sorbents with zwitterionic character.