Ръководство за ултразвукова екстракция EPA3550
Ултразвуковата екстракция е екологосъобразен метод за извличане, който може да се прилага както за малки лабораторни проби, така и за извличане на ценни съединения в мащаба на промишленото производство. Агенцията за опазване на околната среда на Съединените щати (EPA) препоръчва различни методики за аналитична химия и изпитване на характеристики, вземане на проби от околната среда и мониторинг, както и осигуряване на качеството в подкрепа на Закона за опазване и възстановяване на ресурсите (RCRA). За екстракцията с ултразвуково подпомагане EPA публикува следните указания:
МЕТОД 3550C – Ултразвукова екстракция
1. Обхват и приложение
Освен това методите в SW-846, с изключение на задължителното използване на методи за анализ на параметри, определени чрез конкретен метод, са предназначени да служат като насоки. Те съдържат обща информация за изпълнението на аналитична процедура или техника, която лабораторията може да използва като основна отправна точка за разработването на собствена подробна стандартна оперативна процедура (SOP), било за обща вътрешна употреба, било за приложение в конкретен проект. Данните за ефективността, включени в този метод, служат само за насока и не са предназначени и не трябва да се използват като абсолютни критерии за приемане при контрол на качеството (QC) за целите на акредитацията на лаборатории.
1.1 Този метод описва процедура за извличане на нелетливи и полулетливи органични съединения от твърди материали, като почви, утайки и отпадъци. Ултразвуковият процес осигурява тесен контакт между матрицата на пробата и екстракционния разтворител.
1.2 Този метод е разделен на две процедури според очакваната концентрация на органичните съединения. Процедурата за ниски концентрации (раздел 11.3) е предназначена за отделни органични компоненти с очаквана концентрация, по-малка или равна на 20 mg/kg, и използва по-голямо количество проба и три последователни екстракции (по-ниските концентрации се извличат по-трудно). Процедурата за средни/високи концентрации (раздел 11.4) е предназначена за отделни органични компоненти с очаквана концентрация над 20 mg/kg и използва по-малко количество проба и еднократна екстракция.
1.3 Силно се препоръчва екстрактите да бъдат подложени на някаква форма на пречистване (например чрез метод от серията 3600) преди анализа.
1.4 От решаващо значение е методът (включително инструкциите на производителя) да се спазва стриктно, за да се постигне максимална ефективност на екстракцията. В раздел 11.0 са разгледани критичните аспекти на екстракционната процедура. За конкретните работни настройки се консултирайте с инструкциите на производителя.
1.5 Този метод описва най-малко три системи от екстракционни разтворители, които могат да се използват за различни групи аналити (вижте раздел 7.4). Могат да се използват и други системи от разтворители, при условие че може да се докаже достатъчна ефективност за аналитите, представляващи интерес. Изборът на екстракционен разтворител зависи от аналитите, представляващи интерес, и няма един разтворител, който да е универсално приложим за всички групи аналити. Поради опасения относно ефективността на ултразвуковата екстракция, особено при концентрации близки до или под приблизително 10 μg/kg, е задължително анализаторът да докаже ефективността на конкретната система от разтворители и работните условия за аналитите и концентрациите, представляващи интерес. Това доказване се отнася за всяка използвана система от разтворители, включително изрично посочените в този метод. Като минимум то трябва да включва първоначалното доказване на компетентност, описано в Метод 3500, с използване на чиста референтна матрица. Метод 8000 описва процедури, които могат да се използват за разработване на критерии за ефективност за такива доказвания, както и за резултатите от матрични проби с добавка и лабораторни контролни проби.
1.6 EPA отбелязва, че публикуваните данни за ефективността на ултразвуковата екстракция на органофосфорни пестициди при ниски концентрации от порядъка на части на милиард (ppb) и под тях са ограничени. Поради това използването на този метод конкретно за тези съединения следва да се подкрепя с данни за ефективността, като разгледаните по-горе и в Метод 3500.
1.7 Преди прилагането на този метод на анализаторите се препоръчва да се консултират с основния метод за всеки вид процедура, която може да се използва в цялостния анализ (например Методи 3500, 3600, 5000 и 8000), за допълнителна информация относно процедурите за контрол на качеството, разработването на критерии за приемане при QC, изчисленията и общите указания. Анализаторите следва също да се консултират с декларацията за отказ от отговорност в началото на ръководството и с информацията в Глава втора за указания относно предвидената гъвкавост при избора на методи, апаратура, материали, реактиви и консумативи, както и относно отговорностите на анализатора да докаже, че използваните техники са подходящи за аналитите, представляващи интерес, в съответната матрица и при съответните нива.
Освен това анализаторите и потребителите на данни се уведомяват, че освен когато това е изрично посочено в нормативен акт, използването на методите в SW-846 не е задължително за изпълнение на федералните изисквания за изпитване. Информацията в този метод се предоставя от EPA като насоки, които анализаторът и лицата, подлежащи на регулиране, да използват при вземането на решения, необходими за получаването на резултати, отговарящи на целите за качество на данните за предвиденото приложение.
1.8 Използването на този метод е ограничено до анализатори с подходящ опит и обучение или до работа под техен надзор. Всеки анализатор трябва да докаже способността си да получава приемливи резултати с този метод. Както е отбелязано по-горе, такива доказвания са специфични за аналитите, представляващи интерес, и използваната система от разтворители, както и за процедурите за проби с ниски и средни/високи концентрации.
Уред за ултразвукова обработка на множество проби „VialTweeter“ за едновременна подготовка на проби в множество запечатани флакони и епруветки
2. Обобщение на метода
2.1 Процедура за ниски концентрации – Пробата се смесва с безводен натриев сулфат, за да се образува свободно сипещ се прах. Сместа се екстрахира с разтворител три пъти чрез ултразвукова екстракция. Екстрактът се отделя от пробата чрез вакуумна филтрация или центрофугиране. Екстрактът е готов за окончателно концентриране, пречистване и/или анализ.
2.2 Процедура за средни / високи концентрации – Пробата се смесва с безводен натриев сулфат, за да се образува свободно сипещ се прах. Получената смес се екстрахира с разтворител еднократно чрез ултразвукова екстракция. Част от екстракта се събира за пречистване и/или анализ.
3. Определения
За определения, които могат да бъдат приложими към този метод, вижте Глава първа и инструкциите на производителя.
4. Смущаващи влияния
4.1 Разтворителите, реактивите, стъклените съдове и другото оборудване за обработка на проби могат да причинят артефакти и/или смущаващи влияния при анализа на пробите. Чрез анализ на празни проби по метода трябва да се докаже, че всички тези материали не причиняват смущаващи влияния при условията на анализа.
Може да са необходими специален подбор на реактивите и пречистване на разтворителите чрез дестилация в изцяло стъклени системи. За конкретни указания относно процедурите за контрол на качеството вижте всеки метод, който ще се използва, а за общи указания относно почистването на стъклените съдове вижте Глава четвърта.
4.2 Смущаващите влияния обикновено са специфични за аналитите, представляващи интерес. Затова за конкретни указания относно смущаващите влияния при екстракцията вижте Метод 3500 и съответните методи за определяне.
5. Безопасност
Този метод не разглежда всички въпроси на безопасността, свързани с използването му. Лабораторията носи отговорност за поддържането на безопасна работна среда и актуален информационен набор от разпоредбите на OSHA относно безопасната работа с химикалите, посочени в този метод. Справочен набор от информационни листове за безопасност на материалите (MSDSs) следва да бъде достъпен за целия персонал, участващ в тези анализи.
6. Оборудване и консумативи
Споменаването на търговски наименования или търговски продукти в това ръководство е само с илюстративна цел и не представлява одобрение от EPA или изключителна препоръка за употреба. Продуктите и настройките на апаратурата, посочени в методите в SW-846, са тези, които са използвани при разработването на метода или впоследствие са оценени от Агенцията. Могат да се използват стъклени съдове, реактиви, консумативи, оборудване и настройки, различни от посочените в това ръководство, при условие че е доказана и документирана подходяща ефективност на метода за предвиденото приложение.
В този раздел не са изброени обичайните лабораторни стъклени съдове (например бехерови чаши и колби).
6.2 Ултразвукова подготовка – Трябва да се използва устройство със сонотрод, оборудван с титанов накрайник, или устройство, което осигурява подходяща ефективност. (например UP200Ht или UP200St)
6.2.1 Ултразвуков дезинтегратор – Дезинтеграторът трябва да има минимална мощност от 300 вата и възможност за импулсна работа. Препоръчва се устройство, проектирано да намалява звука от кавитацията. Следвайте инструкциите на производителя за подготовка на дезинтегратора за екстракция на проби с ниски и средни/високи концентрации. (например UP400S)
6.2.2 Използвайте сонотрод с размер 3/4 инча за процедурата за ниски концентрации и конусен микронакрайник с размер 1/8 инча, прикрепен към сонотрод с размер 1/2 инча, за процедурата за средни/високи концентрации.
6.3 Шумоизолиращ бокс – За да се избегне увреждане на слуха, се препоръчва използването на шумоизолираща обвивка (например шумоизолиращ бокс SPB-L). По този начин кавитационният шум от процеса на ултразвукова обработка може да се намали значително.
Допълнително оборудване
6.4.1 Сушилен шкаф – Способен да поддържа 105 degC.
6.4.2 Ексикатор.
6.4.3 Тигли – Порцеланови или алуминиеви за еднократна употреба.
6.5 Пастьорови пипети – 1-mL, стъклени, за еднократна употреба.
6.7 Апаратура за филтрация под вакуум или налягане
6.7.1 Бюхнерова фуния
6.7.2 Филтърна хартия
6.8 Апарат Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Епруветка за концентриране – 10-mL, градуирана. За предотвратяване на изпаряването на екстрактите се използва шлифована стъклена запушалка.
6.8.2 Изпарителна колба – 500-mL. Прикрепете колбата към епруветката за концентриране с пружини, скоби или еквивалентни средства.
6.8.3 Колона Snyder – Макроколона с три сферични клапана.
6.8.4 Колона Snyder – Микроколона с два сферични клапана.
6.8.5 Пружини – 1/2 инча.
6.9 Система за улавяне и възстановяване на парите на разтворителя.
ЗАБЕЛЕЖКА: Тази стъклена апаратура се препоръчва за възстановяване на разтворителя при процедурите за концентриране, изискващи използването на изпарителни концентратори Kuderna-Danish. Включването на тази апаратура може да се изисква от федерални, щатски или местни общински разпоредби, регулиращи емисиите на летливи органични вещества във въздуха. EPA препоръчва включването на този тип система за възстановяване като метод за изпълнение на програма за намаляване на емисиите. Възстановяването на разтворителя е средство за съобразяване с инициативите за свеждане на отпадъците до минимум и предотвратяване на замърсяването.
6.10 Гранули за равномерно кипене – Екстрахирани с разтворител, приблизително 10/40 mesh (силициев карбид или еквивалент).
6.11 Водна баня – Нагреваема, с капак от концентрични пръстени, позволяваща регулиране на температурата с точност ± 5 degC. Банята следва да се използва в аспирационна камина.
6.12 Везна – С горно разположена тегловна платформа, позволяваща точно претегляне до 0,01 g.
6.13 Флакони – 2-mL, за автоматично устройство за подаване на проби за газова хроматография (GC), оборудвани с винтови капачки или капачки за кримпване с подложка от политетрафлуороетилен (PTFE).
6.14 Стъклени сцинтилационни флакони – 20-mL, оборудвани с винтови капачки с подложка от PTFE.
6.15 Шпатула – От неръждаема стомана или PTFE.
6.16 Колона за изсушаване – Хроматографска колона от боросиликатно стъкло с вътрешен диаметър 20-mm и стъклена вата на дъното.
ЗАБЕЛЕЖКА: Колоните с дискове от синтеровано стъкло се обеззаразяват трудно, след като са използвани за изсушаване на силно замърсени екстракти. Могат да се закупят колони без фрити.
Използвайте малък тампон от стъклена вата за задържане на адсорбента. Преди да запълните колоната с адсорбент, промийте предварително тампона от стъклена вата с 50 mL ацетон, последвани от 50 mL от елуиращия разтворител.
6.17 Апарат за изпаряване с азот (по избор) – N-Evap, с 12 или 24 позиции (Organomation Model 112 или еквивалент).
7. Реактиви и стандартни вещества
7.2 Реактивна вода без органични вещества. Всички споменавания на вода в този метод се отнасят за реактивна вода без органични вещества, както е определена в Глава първа.
7.3 Натриев сулфат (гранулиран, безводен), Na2SO4. Пречистете чрез нагряване при 400 degC за 4 часа в плитка тава или чрез предварително пречистване на натриевия сулфат с метиленхлорид. Ако натриевият сулфат е предварително пречистен с метиленхлорид, следва да се анализира празна проба по метода, която да докаже, че натриевият сулфат не причинява смущаващи влияния.
7.4 Екстракционни разтворители
Пробите следва да се екстрахират със система от разтворители, която осигурява оптимално, възпроизводимо извличане на аналитите, представляващи интерес, от матрицата на пробата при съответните концентрации. Изборът на екстракционен разтворител зависи от аналитите, представляващи интерес, и няма един разтворител, който да е универсално приложим за всички групи аналити. Каквато и система от разтворители да се използва, включително изрично посочените в този метод, анализаторът трябва да докаже достатъчна ефективност за аналитите, представляващи интерес, при съответните нива. Като минимум това доказване трябва да включва първоначалното доказване на компетентност, описано в Метод 3500, с използване на чиста референтна матрица. Метод 8000 описва процедури, които могат да се използват за разработване на критерии за ефективност за такива доказвания, както и за резултатите от матрични проби с добавка и лабораторни контролни проби.
Много от описаните по-долу системи от разтворители включват комбинация от смесващ се с вода разтворител, като ацетон, и несмесващ се с вода разтворител, като метиленхлорид или хексан. Целта на смесващия се с вода разтворител е да улесни екстракцията на влажни твърди материали, като позволи на смесения разтворител да проникне през водния слой върху повърхността на твърдите частици. Несмесващият се с вода разтворител извлича органични съединения със сходна полярност. Така неполярен разтворител, като хексан, често се използва за неполярни аналити, като полихлорирани бифенили (PCBs), докато полярен разтворител, като метиленхлорид, може да се използва за полярни аналити. Полярността на ацетона също може да подпомогне извличането на полярни аналити в смесени системи от разтворители.
Таблица 1 предоставя примерни данни за извличането на избрани полулетливи органични съединения от стандартен референтен материал на NIST (SRM) чрез различни системи от екстракционни разтворители. Следващите раздели предоставят указания за избора на разтворители за различни класове аналити.
Всички разтворители следва да са с качество за анализ на пестициди или еквивалентно. Разтворителите могат да бъдат дегазирани преди употреба.
7.4.1 Полулетливите органични вещества могат да се екстрахират с ацетон/хексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) или ацетон/метиленхлорид (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Органохлорните пестициди могат да се екстрахират с ацетон/хексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) или ацетон/метиленхлорид (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCBs могат да се екстрахират с ацетон/хексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), ацетон/метиленхлорид (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) или хексан (C6H14).
7.4.4 Могат да се използват и други системи от разтворители, при условие че анализаторът може да докаже достатъчна ефективност за аналитите, представляващи интерес, при съответните концентрации в матрицата на пробата (вижте Метод 3500).
7.5 Разтворители за замяна – При използването на някои методи за определяне екстракционният разтворител ще трябва да бъде заменен с разтворител, съвместим с апаратурата, използвана в съответния метод за определяне. За избора на подходящ разтворител за замяна вижте метода за определяне, който ще се използва. Всички разтворители трябва да са с качество за анализ на пестициди или еквивалентно. По-долу са дадени примери за разтворители за замяна.
7.5.1 Хексан, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Циклохексан, C6H12
7.5.4 Ацетонитрил, CH3CN
7.5.5 Метанол, CH3OH
Шумоизолиращият бокс SPB-L значително намалява кавитационния шум от ултразвуковата обработка.
8. Вземане, консервиране и съхранение на проби
8.1 Вижте уводния материал към Глава четвърта „Органични аналити“, Метод 3500 и конкретните методи за определяне, които ще се използват.
8.2 Твърдите проби, които ще се екстрахират по тази процедура, следва да се вземат и съхраняват като всички други твърди проби, съдържащи полулетливи органични вещества.
9. Контрол на качеството
9.2 Първоначално доказване на компетентност
Всяка лаборатория трябва да докаже първоначалната си компетентност за всяка използвана комбинация от метод за подготовка на проби и метод за определяне, като получи данни с приемливи точност и прецизност за целевите аналити в чиста матрица. Лабораторията трябва също да повтаря доказването на компетентност при всяко обучение на нови служители или извършване на съществени промени в апаратурата. За информация как да се извърши доказване на компетентност вижте Метод 8000.
9.3 Първоначално, преди обработката на каквито и да било проби, анализаторът следва да докаже, че всички части на оборудването, които влизат в контакт с пробата и реактивите, не причиняват смущаващи влияния. Това се постига чрез анализ на празна проба по метода. Като текуща проверка, при всяко екстрахиране, пречистване и анализиране на проби, както и при промяна на реактивите, следва да се екстрахира и анализира празна проба по метода за съединенията, представляващи интерес, като предпазна мярка срещу постоянно лабораторно замърсяване.
9.4 Всички празни проби по метода, матрични проби с добавка или повторни проби следва да се подлагат на същите аналитични процедури (раздел 11.0), които се използват за действителните проби.
9.5 При този метод следва да се използват стандартните практики за осигуряване на качеството, включени в съответните документи за систематично планиране и лабораторни SOP. Всички работни условия на апаратурата следва да се записват.
9.6 Вижте също Метод 3500 за процедурите за контрол на качеството при екстракция и подготовка на проби, както и методите за определяне, които ще се използват, за процедурите за QC при определянето.
9.7 Когато са посочени в съответния метод за определяне, сурогатни стандарти следва да се добавят към всички проби преди екстракцията. За повече информация вижте Методи 3500 и 8000 и съответните методи за определяне.
9.8 Както е отбелязано по-рано, използването на всяка екстракционна техника, включително ултразвукова екстракция, следва да се подкрепя с данни, доказващи ефективността на конкретната система от разтворители и работните условия за аналитите, представляващи интерес, при съответните нива в матрицата на пробата.
10. Калибриране и стандартизиране
Няма стъпки за калибриране или стандартизиране, пряко свързани с тази процедура за екстракция на проби.
11. Процедура
Както е отбелязано в раздел 1.4, ултразвуковата екстракция може да не е толкова пълна и ефективна, колкото други методи за екстракция на почви/твърди материали. Поради това е от решаващо значение този метод да се спазва стриктно (включително инструкциите на производителя), за да се постигне максимална ефективност на екстракцията. Като минимум за успешното използване на тази техника:
11.1 Работа с пробите
11.1.2 Проби от отпадъци – Пробите, състоящи се от множество фази, трябва да се подготвят преди екстракцията чрез процедурата за разделяне на фазите, описана в Глава втора. Тази екстракционна процедура е предназначена само за твърди материали.
11.1.3 Сухи проби от отпадъци, поддаващи се на смилане – Смелете или раздробете по друг начин отпадъка, така че да преминава през сито с отвори 1-mm или да може да бъде екструдиран през отвор с размер 1-mm. Въведете достатъчно количество проба в апарата за смилане, за да получите най-малко 10 g след смилането.
ВНИМАНИЕ: Сушенето и смилането следва да се извършват в аспирационна камина, за да се избегне замърсяване на лабораторията.
11.1.4 Лепкави, влакнести или маслени материали, които не се поддават на смилане – Нарежете, накъсайте или по друг начин намалете размера на тези материали, за да позволите смесване и максимално излагане на повърхностите на пробата при екстракцията.
11.2 Определяне на процентното съдържание на сухо вещество – Когато резултатите за пробата трябва да се изчислят на база суха маса, следва да се претегли отделна част от пробата едновременно с частта, използвана за аналитичното определяне.
ВНИМАНИЕ: Сушилният шкаф следва да бъде разположен в аспирационна камина или да има отвеждане на изходящия въздух. Силно замърсена проба от опасни отпадъци може да доведе до значително замърсяване на лабораторията.
Непосредствено след претеглянето на аликвотната част от пробата, която ще се екстрахира, претеглете допълнителна аликвотна част от 5–10 g от пробата в тарирана тигла. Сушете тази аликвотна част през нощта при 105 degC. Оставете да се охлади в ексикатор преди претеглянето.
Изчислете процентното съдържание на сухо вещество, както следва:
% сухо вещество = (g суха проба / g проба) x 100
Тази изсушена в сушилен шкаф аликвотна част не се използва за екстракцията и следва да се обезвреди по подходящ начин след определянето на сухата маса.
11.3 Процедура за екстракция при ниски концентрации
Тази процедура се прилага за твърди проби, за които се очаква да съдържат органични аналити в концентрация, по-малка или равна на 20 mg/kg.
Стъпки преди ултразвуковата обработка
11.3.1 Следващите стъпки следва да се изпълняват бързо, за да се избегне загубата на по-летливите екстрахируеми вещества.
11.3.1.1 Претеглете приблизително 30 g проба в бехерова чаша с вместимост 400-mL. Запишете масата с точност до 0,1 g.
11.3.1.2 Към пробата от всяка партида, избрана за добавка, добавете 1,0 mL от разтвора за добавка към матрицата. За указания относно подходящия избор на съединения и концентрации за добавка към матрицата се консултирайте с Метод 3500. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.3.1.3 Добавете 1,0 mL от разтвора на сурогатния стандарт към всички проби, проби с добавка, проби за QC и празни проби. За указания относно подходящия избор на сурогатни съединения и концентрации се консултирайте с Метод 3500. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.3.1.4 Ако ще се използва пречистване чрез гелпроникваща хроматография (вижте Метод 3640), анализаторът следва или да добави двоен обем от разтвора за добавка на сурогати (и от разтвора за добавка към матрицата, когато е приложимо), или да концентрира крайния екстракт до половината от нормалния обем, за да компенсира половината от екстракта, която се губи при зареждането на GPC колоната. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.3.1.5 Непорести или влажни проби (лепкави или глинести), които нямат свободно сипеща се песъчлива структура, трябва да се смесят с 60 g безводен натриев сулфат с помощта на шпатула. При необходимост може да се добави още натриев сулфат. След добавянето на натриев сулфат пробата следва да бъде свободно сипеща се. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.3.1.6 Незабавно добавете 100 mL от екстракционния разтворител или сместа от разтворители (за информация относно избора на разтворители вижте раздел 7.4 и Таблица 2).
11.3.2 Разположете долната повърхност на накрайника на сонотрода за дезинтеграция с размер 3/4 инча приблизително 1/2 инча под повърхността на разтворителя, но над слоя седимент.
ЗАБЕЛЕЖКА: Уверете се, че ултразвуковият накрайник / сонотродът е правилно монтиран съгласно инструкциите на производителя.
11.3.3 Екстрахирайте пробата с ултразвук за 3 min, като регулаторът на изходната мощност е настроен на 100% (пълна мощност) или на препоръчаната от производителя мощност, превключвателят на режима е на импулсна работа (импулсно, а не непрекъснато подаване на енергия), а коефициентът на запълване е настроен на 50% (подаване на енергия през 50% от времето и изключване през 50% от времето). Не използвайте сондата с микронакрайник.
11.3.4 Декантирайте екстракта и го филтрирайте през филтърна хартия (например Whatman No. 41 или еквивалент) в Бюхнерова фуния, свързана с чиста филтрираща колба с вместимост 500-mL. Като алтернатива декантирайте екстракта в бутилка за центрофугиране и центрофугирайте при ниска скорост, за да отстраните частиците.
11.3.5 Повторете екстракцията още два пъти с две допълнителни порции чист разтворител от по 100-mL. Декантирайте разтворителя след всяка ултразвукова екстракция. След последната ултразвукова екстракция излейте цялата проба в Бюхнеровата фуния, изплакнете бехеровата чаша с екстракционен разтворител и добавете промивната течност във фунията.
Стъпки след ултразвуковата обработка
11.3.6 При необходимост концентрирайте екстракта преди анализа, като следвате процедурата в раздел 11.5. В противен случай преминете към раздел 11.7.
UP200St с микронакрайник за ултразвукова обработка на проби
11.4 Процедура за екстракция при средни / високи концентрации
Тази процедура се прилага за твърди проби, за които се очаква да съдържат органични аналити в концентрация над 20 mg/kg.
Стъпки преди ултразвуковата обработка
11.4.2 Към пробата от всяка партида, избрана за добавка, добавете 1,0 mL от разтвора за добавка към матрицата. За указания относно подходящия избор на съединения и концентрации за добавка към матрицата се консултирайте с Метод 3500. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.4.3 Добавете 1,0 mL от разтвора за добавка на сурогати към всички проби, проби с добавка, проби за QC и празни проби. За указания относно подходящия избор на съединения и концентрации за добавка към матрицата се консултирайте с Метод 3500. Вижте също забележката в раздел 11.3.
11.4.4 Ако ще се използва пречистване чрез гелпроникваща хроматография (вижте Метод 3640), анализаторът следва или да добави двоен обем от разтвора за добавка на сурогати (и от разтвора за добавка към матрицата, когато е приложимо), или да концентрира крайния екстракт до половината от нормалния обем, за да компенсира половината от екстракта, която се губи при зареждането на GPC колоната.
11.4.5 Непорести или влажни проби (лепкави или глинести), които нямат свободно сипеща се песъчлива структура, трябва да се смесят с 2 g безводен натриев сулфат с помощта на шпатула. При необходимост може да се добави още натриев сулфат. След добавянето на натриев сулфат пробата следва да бъде свободно сипеща се (вижте забележката в раздел 11.3).
11.4.6 Незабавно добавете такъв обем разтворител, какъвто е необходим за достигане на краен обем 10,0 mL, като вземете предвид добавения обем на сурогатите и добавките към матрицата (за информация относно избора на разтворители вижте раздел 7.4 и Таблица 2).
11.4.7 Екстрахирайте пробата с ултразвуковата сонда с конусен микронакрайник с размер 1/8 инча за 2 min при настройка 5 на регулатора на изходната мощност, превключвател на режима на импулсна работа и коефициент на запълване 50%.
11.4.8 Поставете рехав слой стъклена вата с дължина от 2 до 3 cm в Пастьорова пипета за еднократна употреба. Филтрирайте екстракта от пробата през стъклената вата и го съберете в подходящ съд. Целият обем от 10 mL екстракционен разтворител не може да бъде възстановен от пробата. Затова анализаторът следва да събере обем, подходящ за чувствителността на метода за определяне, който ще се използва. Например за методи, при които не е необходимо допълнително концентриране на екстракта (например Метод 8081 обикновено използва краен обем на екстракта 10 mL), екстрактът може да се събере в сцинтилационен флакон или друг съд, който може да се затвори плътно. За екстракти, които ще изискват допълнително концентриране, е препоръчително да се събира стандартен обем за всички такива проби, за да се опрости изчисляването на крайните резултати за пробите. Например съберете 5,0 mL екстракт в чиста епруветка за концентриране. Този обем представлява точно половината от общия обем на първоначалния екстракт от пробата. При необходимост отчетете „загубата“ на половината от екстракта при изчисляването на крайните резултати за пробата или концентрирайте крайния екстракт до половината от номиналния краен обем (например 0,5 mL вместо 1,0 mL), за да компенсирате загубата.
11.4.9 При необходимост концентрирайте екстракта преди анализа, като следвате процедурата в раздел 11.5 или раздел 11.6. В противен случай преминете към раздел 11.7.
Методи за концентриране
Когато е необходимо за изпълнение на критериите за чувствителност, екстрактите от пробите, получени чрез процедурата за екстракция при ниски или средни/високи концентрации, могат да бъдат концентрирани до крайния обем, необходим за метода за определяне и конкретното приложение, които ще се използват, чрез техниката K-D или чрез изпаряване с азот.
11.5.1 Сглобете концентратор Kuderna-Danish (K-D), като прикрепите епруветка за концентриране с вместимост 10-mL към изпарителна колба с подходящ размер.
11.5.2 Изсушете екстракта, като го прекарате през колона за изсушаване, съдържаща приблизително 10 g безводен натриев сулфат. Съберете изсушения екстракт в концентратора K-D.
11.5.3 Промийте събирателната епруветка и колоната за изсушаване с допълнителна порция разтворител от 20-mL, като съберете промивната течност в колбата K-D, за да постигнете количествено прехвърляне.
11.5.4 Добавете една или две чисти гранули за равномерно кипене в колбата и прикрепете колона Snyder с три сферични клапана. Прикрепете стъклената апаратура за улавяне и възстановяване на парите на разтворителя (кондензатор и събирателно устройство, вижте раздел 6.9) към колоната Snyder на апарата K-D, като следвате инструкциите на производителя. Предварително намокрете колоната Snyder, като добавите приблизително 1 mL метиленхлорид (или друг подходящ разтворител) в горната част на колоната. Поставете апарата K-D върху гореща водна баня (15–20 EC над температурата на кипене на разтворителя), така че епруветката за концентриране да е частично потопена в горещата вода, а цялата долна заоблена повърхност на колбата да се обтича от гореща пара. Регулирайте вертикалното положение на апарата и температурата на водата според необходимостта, за да завършите концентрирането за 10–20 min. При правилна скорост на дестилация сферичните клапани на колоната ще тракат активно, но камерите няма да се заливат. Когато видимият обем на течността достигне 1 mL, извадете апарата K-D от водната баня и го оставете да се отцеди и охлади за най-малко 10 min.
ВНИМАНИЕ: Не допускайте екстрактът да се изпари до сухо, тъй като това ще доведе до голяма загуба на някои аналити. Органофосфорните пестициди са особено податливи на такива загуби.
11.5.4.1 Ако е необходима замяна на разтворителя (както е посочено в Таблица 2 или в съответния метод за определяне), отстранете за кратко колоната Snyder, добавете 50 mL от разтворителя за замяна и нова гранула за равномерно кипене.
11.5.4.2 Прикрепете отново колоната Snyder. Концентрирайте екстракта, като при необходимост повишите температурата на водната баня, за да поддържате подходяща скорост на дестилация.
11.5.5 Отстранете колоната Snyder. Промийте колбата K-D и долните съединения на колоната Snyder с 1–2 mL разтворител, като съберете промивната течност в епруветката за концентриране. Екстрактът може да бъде допълнително концентриран чрез една от техниките, описани в раздел 11.6, или доведен до краен обем 5,0–10,0 mL с подходящ разтворител (вижте Таблица 2 или съответния метод за определяне). Ако има кристали на сяра, преминете към Метод 3660 за пречистване.
11.6 Ако е необходимо допълнително концентриране, използвайте техниката с микроколона Snyder (вижте раздел 11.6.1) или техниката на изпаряване с азот (вижте раздел 11.6.2).
11.6.1 Техника с микроколона Snyder
11.6.1.1 Добавете нова чиста гранула за равномерно кипене в епруветката за концентриране и прикрепете микроколона Snyder с два сферични клапана директно към епруветката за концентриране. Прикрепете стъклената апаратура за улавяне и възстановяване на парите на разтворителя (кондензатор и събирателно устройство) към микроколоната Snyder на апарата K-D, като следвате инструкциите на производителя. Предварително намокрете колоната Snyder, като добавите 0,5 mL метиленхлорид или разтворителя за замяна в горната част на колоната. Поставете апарата за микроконцентриране в гореща водна баня, така че епруветката за концентриране да е частично потопена в горещата вода. Регулирайте вертикалното положение на апарата и температурата на водата според необходимостта, за да завършите концентрирането за 5–10 min. При правилна скорост на дестилация сферичните клапани на колоната ще тракат активно, но камерите няма да се заливат.
11.6.1.2 Когато видимият обем на течността достигне 0,5 mL, извадете апарата от водната баня и го оставете да се отцеди и охлади за най-малко 10 min. Отстранете колоната Snyder и промийте долните ѝ съединения с 0,2 mL разтворител, като съберете промивната течност в епруветката за концентриране. Доведете крайния обем на екстракта до 1,0–2,0 mL.
ВНИМАНИЕ: Не допускайте екстрактът да се изпари до сухо, тъй като това ще доведе до голяма загуба на някои аналити. Органофосфорните пестициди са особено податливи на такива загуби.
11.6.2 Техника на изпаряване с азот
11.6.2.1 Поставете епруветката за концентриране в топла баня (30 degC) и изпарете разтворителя до обем 0,5 mL чрез слаб поток от чист, сух азот (филтриран през колона с активен въглен).
ВНИМАНИЕ: Между уловителя с активен въглен и пробата не трябва да се използват нови пластмасови тръбички, тъй като те могат да внесат фталати, причиняващи смущаващи влияния.
11.6.2.2 По време на концентрирането промийте няколко пъти вътрешната стена на епруветката за концентриране с разтворител. По време на изпаряването разположете епруветката за концентриране така, че да се избегне кондензиране на вода в екстракта. При нормално изпълнение на процедурите не трябва да се допуска екстрактът да се изпари до сухо.
ВНИМАНИЕ: Не допускайте екстрактът да се изпари до сухо, тъй като това ще доведе до голяма загуба на някои аналити. Органофосфорните пестициди са особено податливи на такива загуби.
11.7 Сега екстрактът може да бъде подложен на процедури за пречистване или анализиран за целевите аналити чрез подходящата техника или техники за определяне. Ако по-нататъшната обработка на екстракта няма да се извърши незабавно, затворете епруветката за концентриране със запушалка и я съхранявайте в хладилник. Ако екстрактът ще се съхранява повече от 2 дни, следва да се прехвърли във флакон с винтова капачка с подложка от PTFE и да се обозначи по подходящ начин.
12. Анализ на данните и изчисления
Няма изчисления, изрично свързани с тази екстракционна процедура. За изчисляването на крайните резултати за пробите вижте съответния метод за определяне.
13. Работни характеристики на метода
14. Предотвратяване на замърсяването
14.1 Предотвратяването на замърсяването обхваща всяка техника, която намалява или елиминира количеството и/или токсичността на отпадъците в мястото на образуването им. При лабораторната работа съществуват многобройни възможности за предотвратяване на замърсяването. EPA е установила предпочитана йерархия на техниките за управление на околната среда, която поставя предотвратяването на замърсяването като първи избор за управление. Винаги когато е осъществимо, лабораторният персонал следва да използва техники за предотвратяване на замърсяването, за да се справи с образуването на отпадъци. Когато не е осъществимо отпадъците да бъдат намалени при източника, Агенцията препоръчва рециклирането като следващата най-добра възможност.
14.2 За информация относно предотвратяването на замърсяването, която може да е приложима за лаборатории и изследователски институции, се консултирайте с „По-малко е по-добре: управление на лабораторните химикали за намаляване на отпадъците“ (Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction), достъпно от Отдела за връзки с правителството и научна политика на Американското химическо дружество, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Управление на отпадъците
аспирационните камини и операциите на лабораторните плотове, спазване на буквата и духа на всички разрешителни и разпоредби за заустване в канализацията и спазване на всички разпоредби за твърди и опасни отпадъци, особено правилата за идентифициране на опасни отпадъци и ограниченията за обезвреждане на земята. За допълнителна информация относно управлението на отпадъците се консултирайте с „Ръководство за управление на отпадъците за лабораторен персонал“ (The Waste Management Manual for Laboratory Personnel), достъпно от Американското химическо дружество на адреса, посочен в раздел 14.2.
Литература/Източници
- U.S. EPA, „Interlaboratory Comparison Study: Methods for Volatile and Semi-Volatile Compounds,“ Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development, Las Vegas, NV, EPA 600/4-84-027, 1984.
- C. S. Hein, P. J. Marsden, A. S. Shurtleff. Evaluation of Methods 3540 (Soxhlet) and 3550 (Sonication) for Evaluation of Appendix IX Analytes from Solid Samples. S-CUBED, Report for EPA Contract 68-03-33-75, Work Assignment No. 03, Document No. SSS-R- 88-9436, October, 1988.
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011):
Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Полезни факти
Ултразвуковите хомогенизатори за тъкани често се наричат уред за ултразвукова обработка със сонда, ултразвуков лизатор, ултразвуков дезинтегратор, ултразвукова мелница, соноразрушител, сонификатор, ултразвуков раздробител, уред за разрушаване на клетките, ултразвуков диспергатор или уред за разтваряне. Различните термини произтичат от разнообразните приложения, които могат да се реализират чрез ултразвукова обработка.
Различни размери сонотроди за UP200Ht