Strategies to Improve the Determination of Polar Compounds in Environmental Waters
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STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). 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Esta reserva de derechos afecta tanto al contenido de la tesis como a sus resúmenes e índices. WARNING. Access to the contents of this doctoral thesis and its use must respect the rights of the author. It can be used for reference or private study, as well as research and learning activities or materials in the terms established by the 32nd article of the Spanish Consolidated Copyright Act (RDL 1/1996). Express and previous authorization of the author is required for any other uses. In any case, when using its content, full name of the author and title of the thesis must be clearly indicated. Reproduction or other forms of for profit use or public communication from outside TDX service is not allowed. Presentation of its content in a window or frame external to TDX (framing) is not authorized either. These rights affect both the content of the thesis and its abstracts and indexes. UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta δ+ δ- UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta Daniela Salas Acosta STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS DOCTORAL THESIS Supervised by Prof. Rosa Maria Marcé and Dr. Núria Fontanals Department of Analytical Chemistry and Organic Chemistry UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI Tarragona 2017 UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta Mis más profundos agradecimientos a mis directoras la Prof. Rosa Maria Marcé y la Dra. Núria Fontanals; esta Tesis es el resultado de sus horas dedicadas a la enseñanza, gran experiencia y conocimientos, consejos y paciencia. En especial, gracias a la Prof. Marcé por depositar su confianza en mí mucho antes de conocerme y a miles de kilómetros de distancia, por darme la oportunidad que ha cambiado inmensamente mi vida para bien en muchos sentidos. A la Dra. Fontanals por su trato especialmente atento conmigo. Quisiera también agradecer al Prof. Francesc Borrull por acogerme en el grupo de investigación, y tener siempre abierta su puerta para cualquier duda o ayuda que pudiera necesitar. A las Dras. Eva Pocurull, Carme Aguilar y Marta Calull por los momentos compartidos juntos en grupo. Un agradecimiento especial a Tere por su ayuda incondicional, a Jaume por sus palabras y a Avelina por su apoyo en todo lo requerido. I would like to thank to all the people from the University of Strathclyde in Glasgow who made my research stay such a nice experience. To Prof. Peter A. G. Cormack for his teaching, patience, kind words, positive attitude and all the help received. Thanks to him, I felt connected very quickly to the city and the research group. My special thanks to Tim McCabe for the amazing help received and all the good times shared. To Amaia, Ain, Ali, Mariam, Kimberley, Jennifer and Magda for their kindness and making me feel part of the group. I would also like to thank Ginny for her support, the talks and her warm welcome every day. Durante estos años he tenido la oportunidad de conocer a muchas personas de lugares, opiniones, ideas y personalidades distintas, de las cuales he aprendido mucho y que han enriquecido mucho mi día a día. A todos ustedes, muchas gracias. En especial a Mireia con quien he compartido una gran amistad aparte de un laboratorio. A Pol, por su gran ayuda incondicional y cariño. A Cristian, Núria G y Marta P por la complicidad y momentos divertidos. A Sameer y Alejandro por estar siempre que los necesité. A mi pana Julio por la fraternidad y a Eugenia, Laura T, Laura V, Alba, Paula, Estefanía y Tatiana por los cafés y palabras de ánimo. UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta A mis amigos Mariano y Ani por todos estos años de experiencias compartidas. A mi madre quién es mi fuerza y voluntad, a mi padre que priorizó siempre mi educación y me inculcó el amor a aprender. A mi hermana y mi tía Gladys por confiar en mí más que yo misma. A Vic, porque sin tu apoyo en todos los aspectos juro que no estaría escribiendo estas líneas. Muchísimas gracias a todos. UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta Index i INDEX ABSTRACT ............................................................................................................... i CHAPTER 1. INTRODUCTION .................................................................... 1 1.1. Hydrophilic interaction liquid chromatography .................................... 17 1.1.1. Retention mechanisms in HILIC .................................................. 19 1.1.2. Parameters affecting chromatographic separation ..................... 26 1.1.3. HILIC applications ......................................................................... 32 1.1.3.1. Hydrophilic interaction liquid chromatography coupled to mass spectrometry-based detection to determine emerging organic contaminants in environmental samples ......................................... 33 1.2. Mixed-mode ion-exchange polymeric sorbents for solid-phase extraction ..................................................................................................... 67 1.2.1. Development of mixed-mode ion-exchange sorbents .............. 70 1.2.2. Influence of the SPE protocol ...................................................... 76 1.2.3. Application of mixed-mode ion-exchange sorbents .................. 79 1.3. References ................................................................................................... 95 CHAPTER 2. OBJECTIVES .......................................................................... 119 CHAPTER 3. EXPERIMENTAL, RESULTS AND DISCUSSION . 123 3.1. Hydrophilic interaction liquid chromatography as an alternative for the separation of polar compounds of environmental interest .. 127 3.1.1. Study of the retention behavior of iodinated X-ray contrast agents in hydrophilic interaction liquid chromatography, comparing bare silica and zwitterionic stationary phases ........................................................ 133 3.1.2. Hydrophilic interaction liquid chromatography coupled to high- resolution mass spectrometry to determine artificial sweeteners in environmental waters .......................................................................... 153 UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI STRATEGIES TO IMPROVE THE DETERMINATION OF POLAR COMPOUNDS IN ENVIRONMENTAL WATERS Daniela Salas Acosta ii Index 3.1.3. Discussion of results ..................................................................... 177 3.2. Alternative applications of mixed-mode ion-exchange polymeric sorbents for polar compounds .............................................................. 185 3.2.1. Study of the retention of benzotriazoles,