EPA3550 vodič za ultrazvučnu ekstrakciju
Ultrazvučna ekstrakcija je zelena, ekološki prihvatljiva metoda ekstrakcije koja se može primijeniti na male laboratorijske uzorke, ali i za ekstrakciju vrijednih spojeva u komercijalnoj proizvodnoj skali. Agencija za zaštitu okoliša Sjedinjenih Američkih Država (EPA) preporučuje niz metodologija analitičke kemije i karakterističnog ispitivanja, uzorkovanja i praćenja okoliša te osiguranja kvaliteta radi podrške Zakonu o očuvanju i obnovi resursa (RCRA). Za ekstrakciju potpomognutu ultrazvukom EPA je objavila sljedeće smjernice:
METODA 3550C – Ultrazvučna ekstrakcija
1. Obuhvat i primjena
Osim toga, metode SW-846, izuzev obavezne primjene metoda za analizu parametara definiranih metodom, namijenjene su kao smjernice koje sadrže opće informacije o tome kako izvesti analitički postupak ili tehniku koju laboratorij može koristiti kao osnovnu polaznu tačku za izradu vlastitog detaljnog standardnog operativnog postupka (SOP), bilo za vlastitu opću upotrebu ili za primjenu na određenom projektu. Podaci o učinku navedeni u ovoj metodi služe isključivo kao smjernice, nisu namijenjeni da budu apsolutni kriteriji prihvatljivosti QC-a u svrhu akreditacije laboratorija i ne smiju se tako koristiti.
1.1 Ova metoda opisuje postupak ekstrakcije nehlapljivih i polu-hlapljivih organskih spojeva iz čvrstih materijala kao što su tla, muljevi i otpad. Ultrazvučni proces osigurava intimni kontakt matriksa uzorka s otapalom za ekstrakciju.
1.2 Ova je metoda podijeljena na dva postupka, ovisno o očekivanoj koncentraciji organskih spojeva. Postupak za niske koncentracije (odj. 11.3) namijenjen je pojedinačnim organskim komponentama za koje se očekuje koncentracija manja ili jednaka 20 mg/kg i koristi veću masu uzorka te tri uzastopne ekstrakcije (niže koncentracije teže se ekstrahiraju). Postupak za srednje/visoke koncentracije (odj. 11.4) namijenjen je pojedinačnim organskim komponentama za koje se očekuje koncentracija veća od 20 mg/kg i koristi manji uzorak te jednu ekstrakciju.
1.3 Izrazito se preporučuje da se ekstrakti prije analize podvrgnu nekom obliku pročišćavanja (npr. primjenom metode iz serije 3600).
1.4 Ključno je da se metoda (uključujući upute proizvođača) slijedi dosljedno kako bi se postigla maksimalna efikasnost ekstrakcije. Pogledajte odj. 11.0 za raspravu o kritičnim aspektima postupka ekstrakcije. Za specifične radne postavke konsultirajte upute proizvođača.
1.5 Ova metoda opisuje najmanje tri sistema otapala za ekstrakciju koji se mogu primijeniti za različite grupe analita (vidi odj. 7.4). Mogu se koristiti i drugi sistemi otapala, pod uvjetom da se može dokazati odgovarajući učinak za ciljane analite. Izbor otapala za ekstrakciju ovisit će o ciljanim analitima i nijedno otapalo nije univerzalno primjenjivo na sve grupe analita. Zbog zabrinutosti u pogledu efikasnosti ultrazvučne ekstrakcije, osobito pri koncentracijama blizu ili ispod oko 10 μg/kg, analitičar mora dokazati učinak specifičnog sistema otapala i radnih uvjeta za ciljane analite i ciljane koncentracije. Ovaj dokaz vrijedi za svaki sistem otapala koji se koristi, uključujući one izričito navedene u ovoj metodi. Takav dokaz će u najmanju ruku obuhvatiti početni dokaz osposobljenosti opisan u Metodi 3500, uz upotrebu čistog referentnog matriksa. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu koristiti za izradu kriterija učinka za takve dokaze, kao i za rezultate matriksa s dodatkom (matrix spike) i kontrolnih uzoraka laboratorija.
1.6 EPA napominje da postoji ograničen broj objavljenih podataka o efikasnosti ultrazvučne ekstrakcije organofosfornih pesticida pri niskim koncentracijama u dijelovima na milijardu (ppb) i ispod. Stoga primjenu ove metode za te spojeve treba posebno potkrijepiti podacima o učinku, poput onih o kojima je riječ gore i u Metodi 3500.
1.7 Prije primjene ove metode analitičarima se savjetuje da konsultiraju osnovnu metodu za svaku vrstu postupka koja se može koristiti u cjelokupnoj analizi (npr. Metode 3500, 3600, 5000 i 8000) radi dodatnih informacija o postupcima kontrole kvaliteta, izradi QC kriterija prihvatljivosti, proračunima i općim smjernicama. Analitičari također trebaju konsultirati izjavu o odricanju odgovornosti na početku priručnika i informacije u Poglavlju drugom radi smjernica o predviđenoj fleksibilnosti u izboru metoda, aparata, materijala, reagensa i potrošnog materijala te o odgovornosti analitičara da dokaže da su primijenjene tehnike prikladne za ciljane analite, u ciljanom matriksu i na razinama od interesa.
Osim toga, analitičari i korisnici podataka obaviještavaju se da, osim kada je to izričito navedeno u propisu, upotreba metoda SW-846 nije obavezna u okviru saveznih zahtjeva za ispitivanje. EPA daje informacije sadržane u ovoj metodi kao smjernice koje analitičar i regulirana zajednica trebaju koristiti pri donošenju prosudbi neophodnih za dobivanje rezultata koji ispunjavaju ciljeve kvaliteta podataka za predviđenu primjenu.
1.8 Upotreba ove metode ograničena je na odgovarajuće iskusne i obučene analitičare ili rad pod njihovim nadzorom. Svaki analitičar mora dokazati sposobnost da ovom metodom dobije prihvatljive rezultate. Kao što je gore navedeno, takvi dokazi specifični su za ciljane analite i korišteni sistem otapala, kao i za postupke za uzorke niskih i srednjih/visokih koncentracija.
Višeuzorni sonikator “VialTweeter” za istovremenu pripremu uzoraka u više zatvorenih bočica i epruveta
2. Sažetak metode
2.1 Postupak za niske koncentracije — Uzorak se miješa s bezvodnim natrijevim sulfatom da bi se dobio sipki prah. Smjesa se tri puta ekstrahira otapalom primjenom ultrazvučne ekstrakcije. Ekstrakt se od uzorka odvaja vakuumskom filtracijom ili centrifugiranjem. Ekstrakt je spreman za završno koncentriranje, pročišćavanje i/ili analizu.
2.2 Postupak za srednje / visoke koncentracije — Uzorak se miješa s bezvodnim natrijevim sulfatom da bi se dobio sipki prah. Ovaj se prah jednom ekstrahira otapalom primjenom ultrazvučne ekstrakcije. Dio ekstrakta prikuplja se za pročišćavanje i/ili analizu.
3. Definicije
Za definicije koje mogu biti relevantne za ovu metodu pogledajte Poglavlje prvo i upute proizvođača.
4. Smetnje
4.1 Otapala, reagensi, laboratorijsko staklo i druga oprema za obradu uzoraka mogu uzrokovati artefakte i/ili smetnje pri analizi uzorka. Za sve ove materijale mora se analizom slijepih proba metode dokazati da su pod uvjetima analize bez smetnji.
Može biti neophodan poseban izbor reagensa i pročišćavanje otapala destilacijom u potpuno staklenim sistemima. Za specifične smjernice o postupcima kontrole kvaliteta pogledajte svaku metodu koja će se koristiti, a za opće smjernice o čišćenju laboratorijskog stakla Poglavlje četvrto.
4.2 Smetnje su obično specifične za ciljane analite. Stoga za specifične smjernice o smetnjama pri ekstrakciji pogledajte Metodu 3500 i odgovarajuće određivačke metode.
5. Sigurnost
Ova metoda ne obuhvata sva sigurnosna pitanja povezana s njenom primjenom. Laboratorij je odgovoran za održavanje sigurnog radnog okruženja i ažurne evidencije o propisima OSHA-e o sigurnom rukovanju kemikalijama navedenim u ovoj metodi. Referentna evidencija sigurnosno-tehničkih listova (MSDS) treba biti dostupna svom osoblju uključenom u ove analize.
6. Oprema i potrošni materijal
Navođenje trgovačkih naziva ili komercijalnih proizvoda u ovom priručniku služi isključivo u ilustrativne svrhe i ne predstavlja EPA-inu podršku niti isključivu preporuku za upotrebu. Proizvodi i postavke instrumenata navedeni u metodama SW-846 predstavljaju one proizvode i postavke koji su korišteni tokom razvoja metode ili ih je Agencija naknadno evaluirala. Laboratorijsko staklo, reagensi, potrošni materijal, oprema i postavke različiti od onih navedenih u ovom priručniku mogu se koristiti pod uvjetom da je dokazan i dokumentiran učinak metode prikladan za predviđenu primjenu.
Ovaj odjeljak ne navodi uobičajeno laboratorijsko staklo (npr. čaše i tikvice).
6.2 Ultrazvučna priprema – Mora se koristiti uređaj tipa sonotrode (horn) s titanijskim vrhom ili uređaj koji daje odgovarajući učinak. (npr. UP200Ht ili UP200St)
6.2.1 Ultrazvučni dezintegrator — Dezintegrator mora imati minimalnu snagu od 300 watta, uz mogućnost pulsiranja. Preporučuje se uređaj konstruiran za smanjenje zvuka kavitacije. Slijedite upute proizvođača za pripremu dezintegratora za ekstrakciju uzoraka niskih i srednjih/visokih koncentracija. (npr. UP400S)
6.2.2 Za postupak metode za niske koncentracije koristite sonotrodu od 3/4 inča, a za postupak metode za srednje/visoke koncentracije mikrovrh konusnog oblika od 1/8 inča pričvršćen na sonotrodu od 1/2 inča.
6.3 Kutija za zaštitu od zvuka – Radi izbjegavanja oštećenja sluha preporučuje se upotreba zvučno zaštitnog kućišta (npr. kutija za zaštitu od zvuka SPB-L). Time se kavitacijska buka procesa ultrazvučne obrade može znatno smanjiti.
Dodatna oprema
6.4.1 Sušnica — Sposobna održavati 105 degC.
6.4.2 Eksikator.
6.4.3 Lončići — Porculanski ili jednokratni aluminijski.
6.5 Pasteurove pipete — 1 mL, staklene, jednokratne.
6.7 Aparat za vakuumsku ili tlačnu filtraciju
6.7.1 Buchnerov lijevak
6.7.2 Filter papir
6.8 Kuderna-Danish (K-D) aparat
6.8.1 Koncentratorska epruveta — 10 mL, graduirana. Brušeni stakleni čep koristi se za sprječavanje isparavanja ekstrakata.
6.8.2 Tikvica za isparavanje — 500 mL. Tikvicu pričvrstite na koncentratorsku epruvetu oprugama, stezaljkama ili istovrsnim sredstvom.
6.8.3 Snyderova kolona — makro, s tri kuglice.
6.8.4 Snyderova kolona — mikro, s dvije kuglice.
6.8.5 Opruge — 1/2 inča.
6.9 Sistem za rekuperaciju para otapala.
NAPOMENA: Ovo se laboratorijsko staklo preporučuje u svrhu rekuperacije otapala tokom postupaka koncentriranja koji zahtijevaju upotrebu Kuderna-Danish evaporativnih koncentratora. Ugradnja ovog aparata može biti zahtijevana saveznim, državnim ili lokalnim propisima kojima se uređuju emisije hlapljivih organskih spojeva u zrak. EPA preporučuje ugradnju ove vrste sistema za rekuperaciju kao metodu provođenja programa smanjenja emisija. Rekuperacija otapala je način usklađivanja s inicijativama za minimiziranje otpada i sprječavanje zagađenja.
6.10 Kuglice za ključanje — Ekstrahirane otapalom, približno 10/40 mesh (silicijum-karbid ili istovrsno).
6.11 Vodena kupelj — Grijana, s poklopcem s koncentričnim prstenovima, sa kontrolom temperature do ± 5 degC. Kupelj treba koristiti u digestoru.
6.12 Vaga — S gornjim punjenjem, sposobna precizno vagati do najbliže 0,01 g.
6.13 Bočice — 2 mL, za GC autosampler, s navojnim čepovima s oblogom od politetrafluoroetilena (PTFE) ili krimp-zatvaračima.
6.14 Staklene scintilacijske bočice — 20 mL, s navojnim čepovima s PTFE oblogom.
6.15 Špatula — Nehrđajući čelik ili PTFE.
6.16 Kolona za sušenje — Kromatografska kolona od borosilikatnog stakla, unutrašnjeg promjera 20 mm, sa staklenom vunom na dnu.
NAPOMENA: Kolone sa sinteriranim staklenim pločama teško je dekontaminirati nakon što su korištene za sušenje jako kontaminiranih ekstrakata. Mogu se kupiti kolone bez fritâ.
Koristite mali jastučić staklene vune za zadržavanje adsorbensa. Jastučić staklene vune prije punjenja kolone adsorbensom isperite s 50 mL acetona, a zatim s 50 mL eluirajućeg otapala.
6.17 Aparat za isparavanje dušikom (opcionalno) — N-Evap, sa 12 ili 24 mjesta (Organomation Model 112 ili istovrsni).
7. Reagensi i standardi
7.2 Reagens-voda bez organskih tvari. Sve reference na vodu u ovoj metodi odnose se na reagens-vodu bez organskih tvari, kako je definirano u Poglavlju prvom.
7.3 Natrijev sulfat (granulirani, bezvodni), Na2SO4. Pročistite zagrijavanjem na 400 degC tokom 4 sata u plitkoj posudi ili prethodnim čišćenjem natrijevog sulfata metilen-kloridom. Ako je natrijev sulfat prethodno očišćen metilen-kloridom, treba analizirati slijepu probu metode kako bi se dokazalo da nema smetnji od natrijevog sulfata.
7.4 Otapala za ekstrakciju
Uzorke treba ekstrahirati sistemom otapala koji daje optimalan, ponovljiv povrat ciljanih analita iz matriksa uzorka pri ciljanim koncentracijama. Izbor otapala za ekstrakciju ovisit će o ciljanim analitima i nijedno otapalo nije univerzalno primjenjivo na sve grupe analita. Bez obzira na to koji se sistem otapala koristi, uključujući one izričito navedene u ovoj metodi, analitičar mora dokazati odgovarajući učinak za ciljane analite na ciljanim razinama. Takav dokaz će u najmanju ruku obuhvatiti početni dokaz osposobljenosti opisan u Metodi 3500, uz upotrebu čistog referentnog matriksa. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu koristiti za izradu kriterija učinka za takve dokaze, kao i za rezultate matriksa s dodatkom (matrix spike) i kontrolnih uzoraka laboratorija.
Mnogi od niže opisanih sistema otapala uključuju kombinaciju otapala koje se miješa s vodom, kao što je aceton, i otapala koje se ne miješa s vodom, kao što je metilen-klorid ili heksan. Svrha otapala koje se miješa s vodom je olakšati ekstrakciju vlažnih čvrstih materijala tako što omogućava miješanom otapalu da prodre kroz sloj vode na površini čvrstih čestica. Otapalo koje se ne miješa s vodom ekstrahira organske spojeve sličnih polarnosti. Tako se nepolarno otapalo kao što je heksan često koristi za nepolarne analite kao što su PCB-i, dok se polarno otapalo poput metilen-klorida može koristiti za polarne analite. Polarnost acetona također može pomoći u ekstrakciji polarnih analita u sistemima miješanih otapala.
Tabela 1 daje primjere podataka o povratu odabranih polu-hlapljivih organskih spojeva ekstrahiranih iz NIST SRM-a primjenom različitih sistema otapala za ekstrakciju. Sljedeći odjeljci daju smjernice za izbor otapala za različite klase analita.
Sva otapala trebaju biti kvaliteta za pesticide ili istovrsna. Otapala se mogu odzračiti prije upotrebe.
7.4.1 Polu-hlapljivi organski spojevi mogu se ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili acetonom/metilen-kloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organoklorni pesticidi mogu se ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili acetonom/metilen-kloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB-i se mogu ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetonom/metilen-kloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) ili heksanom (C6H14).
7.4.4 Mogu se koristiti i drugi sistemi otapala, pod uvjetom da analitičar može dokazati odgovarajući učinak za ciljane analite, pri ciljanim koncentracijama, u matriksu uzorka (vidi Metodu 3500).
7.5 Otapala za zamjenu — Kod nekih određivačkih metoda otapalo za ekstrakciju trebat će zamijeniti otapalom kompatibilnim s instrumentacijom koja se koristi u toj određivačkoj metodi. Za izbor odgovarajućeg otapala za zamjenu pogledajte određivačku metodu koja će se koristiti. Sva otapala moraju biti kvalitete za pesticide ili istovrsna. Primjeri otapala za zamjenu navedeni su u nastavku.
7.5.1 Heksan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cikloheksan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Kutija za zaštitu od zvuka SPB-L znatno smanjuje kavitacijsku buku ultrazvučne obrade.
8. Prikupljanje, konzerviranje i skladištenje uzoraka
8.1 Pogledajte uvodni materijal Poglavlja četvrtog, “Organski analiti”, Metodu 3500 i specifične određivačke metode koje će se koristiti.
8.2 Čvrste uzorke koji će se ekstrahirati ovim postupkom treba prikupljati i skladištiti kao i sve druge čvrste uzorke koji sadrže polu-hlapljive organske spojeve.
9. Kontrola kvaliteta
9.2 Početni dokaz osposobljenosti
Svaki laboratorij mora dokazati početnu osposobljenost za svaku kombinaciju pripreme uzorka i određivačke metode koju koristi, generiranjem podataka prihvatljive tačnosti i preciznosti za ciljane analite u čistom matriksu. Laboratorij također mora ponoviti dokaz osposobljenosti kad god se obučava novo osoblje ili kad se izvrše značajne promjene instrumentacije. Pogledajte Metodu 8000 za informacije o tome kako provesti dokaz osposobljenosti.
9.3 Na početku, prije obrade bilo kojih uzoraka, analitičar treba dokazati da su svi dijelovi opreme u kontaktu s uzorkom i reagensima bez smetnji. To se postiže analizom slijepe probe metode. Kao kontinuirana provjera, svaki put kada se uzorci ekstrahiraju, pročišćavaju i analiziraju, te kada se promijene reagensi, treba ekstrahirati i analizirati slijepu probu metode na ciljane spojeve kao zaštitu od kronične laboratorijske kontaminacije.
9.4 Sve slijepe probe metode, uzorci matriksa s dodatkom ili replikatni uzorci trebaju biti podvrgnuti istim analitičkim postupcima (odj. 11.0) kao i stvarni uzorci.
9.5 Uz ovu metodu treba primjenjivati standardne prakse osiguranja kvaliteta, kako su uključene u odgovarajuće dokumente sistematskog planiranja i laboratorijske SOP-ove. Svi radni uvjeti instrumenta trebaju se zabilježiti.
9.6 Za postupke kontrole kvaliteta ekstrakcije i pripreme uzoraka pogledajte i Metodu 3500, a za QC postupke određivanja određivačke metode koje će se koristiti.
9.7 Kada je navedeno u odgovarajućoj određivačkoj metodi, standardi surogata trebaju se dodati svim uzorcima prije ekstrakcije. Više informacija potražite u Metodama 3500 i 8000 te u odgovarajućim određivačkim metodama.
9.8 Kao što je ranije navedeno, upotreba bilo koje tehnike ekstrakcije, uključujući ultrazvučnu ekstrakciju, treba biti potkrijepljena podacima koji dokazuju učinak specifičnog sistema otapala i radnih uvjeta za ciljane analite, na ciljanim razinama, u matriksu uzorka.
10. Kalibracija i standardizacija
Ne postoje koraci kalibracije ili standardizacije izravno povezani s ovim postupkom ekstrakcije uzoraka.
11. Postupak
Kao što je navedeno u odj. 1.4, ultrazvučna ekstrakcija možda nije tako rigorozna metoda kao druge metode ekstrakcije za tla/čvrste materijale. Stoga je ključno da se ova metoda slijedi dosljedno (uključujući upute proizvođača) kako bi se postigla maksimalna efikasnost ekstrakcije. Za uspješnu primjenu ove tehnike potrebno je najmanje sljedeće:
11.1 Rukovanje uzorcima
11.1.2 Uzorci otpada — Uzorci koji se sastoje od više faza moraju se prije ekstrakcije pripremiti postupkom odvajanja faza opisanim u Poglavlju drugom. Ovaj postupak ekstrakcije namijenjen je samo za čvrste materijale.
11.1.3 Suhi uzorci otpada pogodni za mljevenje — Samljevite ili na drugi način usitnite otpad tako da prolazi kroz sito od 1 mm ili da se može protisnuti kroz otvor od 1- mm. U aparat za mljevenje unesite dovoljno uzorka da se nakon mljevenja dobije najmanje 10 g.
OPREZ: Sušenje i mljevenje treba provoditi u digestoru kako bi se izbjegla kontaminacija laboratorija.
11.1.4 Ljepljivi, vlaknasti ili uljni materijali koji nisu pogodni za mljevenje — Narežite, usitnite ili na drugi način smanjite veličinu ovih materijala kako bi se omogućilo miješanje i maksimalna izloženost površina uzorka za ekstrakciju.
11.2 Određivanje postotka suhe mase — Kada se rezultati uzorka trebaju izračunati na osnovi suhe mase, zasebni dio uzorka treba izvagati istovremeno s dijelom koji se koristi za analitičko određivanje.
OPREZ: Sušnica treba biti smještena u digestoru ili imati odzračivanje. Značajna laboratorijska kontaminacija može nastati od jako kontaminiranog uzorka opasnog otpada.
Odmah nakon vaganja alikvota uzorka za ekstrakciju, izvagajte dodatni alikvot uzorka od 5 do 10 g u tariran lončić. Sušite ovaj alikvot preko noći na 105 degC. Prije vaganja ostavite da se ohladi u eksikatoru.
Postotak suhe mase izračunajte na sljedeći način:
% suhe mase = (g suhog uzorka / g uzorka) x 100
Ovaj alikvot osušen u sušnici ne koristi se za ekstrakciju i nakon određivanja suhe mase treba ga na odgovarajući način zbrinuti.
11.3 Postupak ekstrakcije za niske koncentracije
Ovaj se postupak primjenjuje na čvrste uzorke za koje se očekuje da sadrže manje od ili jednako 20 mg/kg organskih analita.
Koraci prije sonikacije
11.3.1 Sljedeće korake treba izvoditi brzo kako bi se izbjegao gubitak hlapljivijih ekstrahibilnih tvari.
11.3.1.1 Izvagajte približno 30 g uzorka u čašu od 400 mL. Zabilježite masu na najbližih 0,1 g.
11.3.1.2 Za uzorak u svakoj seriji odabran za dodatak dodajte 1,0 mL otopine za dodatak u matriks. Za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva za dodatak u matriks i koncentracija konsultirajte Metodu 3500. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.3.1.3 Svim uzorcima, uzorcima s dodatkom, QC uzorcima i slijepim probama dodajte 1,0 mL otopine standarda surogata. Za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva surogata i koncentracija konsultirajte Metodu 3500. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.3.1.4 Ako će se primijeniti pročišćavanje gel-permeacijom (vidi Metodu 3640), analitičar treba ili dodati dvostruki volumen otopine surogata za dodatak (i otopine za dodatak u matriks, gdje je primjenjivo) ili koncentrirati završni ekstrakt na pola uobičajenog volumena, kako bi nadoknadio polovinu ekstrakta koja se gubi zbog nanošenja na GPC kolonu. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.3.1.5 Neporozni ili vlažni uzorci (ljepljivi ili glinastog tipa) koji nemaju sipku pjeskovitu teksturu moraju se miješati sa 60 g bezvodnog natrijevog sulfata, koristeći špatulu. Ako je potrebno, može se dodati još natrijevog sulfata. Nakon dodavanja natrijevog sulfata uzorak treba biti sipak. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.3.1.6 Odmah dodajte 100 mL otapala za ekstrakciju ili smjese otapala (vidi odj. 7.4 i Tabelu 2 za informacije o izboru otapala).
11.3.2 Postavite donju površinu vrha dezintegratorske sonotrode od 3/4 inča otprilike 1/2 inča ispod površine otapala, ali iznad sloja sedimenta.
NAPOMENA: Provjerite je li ultrazvučna sonotroda pravilno montirana prema uputama proizvođača.
11.3.3 Ekstrahirajte uzorak ultrazvukom tokom 3 min, uz kontrolu izlazne snage postavljenu na 100% (puna snaga) ili na snagu koju preporučuje proizvođač, prekidač načina rada na Pulse (pulsirajuća energija umjesto kontinuirane) i radni ciklus postavljen na 50% (energija uključena 50% vremena, a isključena 50% vremena). Ne koristite sondu s mikrovrhom.
11.3.4 Dekantirajte ekstrakt i profiltrirajte ga kroz filter papir (npr. Whatman br. 41 ili istovrsni) u Buchnerovom lijevku spojenom na čistu filtracijsku tikvicu od 500 mL. Alternativno, dekantirajte ekstrakt u bocu za centrifugu i centrifugirajte pri maloj brzini radi uklanjanja čestica.
11.3.5 Ponovite ekstrakciju još dva puta s dvije dodatne porcije čistog otapala od po 100 mL. Nakon svake ultrazvučne ekstrakcije dekantirajte otapalo. Nakon završne ultrazvučne ekstrakcije izlijte cijeli uzorak u Buchnerov lijevak, isperite čašu otapalom za ekstrakciju i ispirak dodajte u lijevak.
Koraci nakon sonikacije
11.3.6 Ako je potrebno, koncentrirajte ekstrakt prije analize prema postupku iz odj. 11.5. U suprotnom pređite na odj. 11.7.
UP200St s mikrovrhom za ultrazvučnu obradu uzoraka
11.4 Postupak ekstrakcije za srednje / visoke koncentracije
Ovaj se postupak primjenjuje na čvrste uzorke za koje se očekuje da sadrže više od 20 mg/kg organskih analita.
Koraci prije sonikacije
11.4.2 Za uzorak u svakoj seriji odabran za dodatak dodajte 1,0 mL otopine za dodatak u matriks. Za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva za dodatak u matriks i koncentracija konsultirajte Metodu 3500. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.4.3 Svim uzorcima, uzorcima s dodatkom, QC uzorcima i slijepim probama dodajte 1,0 mL otopine surogata za dodatak. Za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva za dodatak u matriks i koncentracija konsultirajte Metodu 3500. Vidi i napomenu u odj. 11.3.
11.4.4 Ako će se primijeniti pročišćavanje gel-permeacijom (vidi Metodu 3640), analitičar treba ili dodati dvostruki volumen otopine surogata za dodatak (i otopine za dodatak u matriks, gdje je primjenjivo) ili koncentrirati završni ekstrakt na pola uobičajenog volumena, kako bi nadoknadio polovinu ekstrakta koja se gubi zbog nanošenja na GPC kolonu.
11.4.5 Neporozni ili vlažni uzorci (ljepljivi ili glinastog tipa) koji nemaju sipku pjeskovitu teksturu moraju se miješati sa 2 g bezvodnog natrijevog sulfata, koristeći špatulu. Ako je potrebno, može se dodati još natrijevog sulfata. Nakon dodavanja natrijevog sulfata uzorak treba biti sipak (vidi napomenu u odj. 11.3).
11.4.6 Odmah dodajte onaj volumen otapala koji je potreban da se završni volumen dovede na 10,0 mL, uzimajući u obzir dodani volumen surogata i dodataka u matriks (vidi odj. 7.4 i Tabelu 2 za informacije o izboru otapala).
11.4.7 Ekstrahirajte uzorak ultrazvučnom sondom s konusnim mikrovrhom od 1/8 inča tokom 2 min pri postavci kontrole izlazne snage 5, uz prekidač načina rada na pulse i radni ciklus od 50%.
11.4.8 Labavo napunite jednokratnu Pasteurovu pipetu s 2 do 3 cm staklene vune. Profiltrirajte ekstrakt uzorka kroz staklenu vunu i prikupite ekstrakt u odgovarajuću posudu. Cjelokupnih 10 mL otapala za ekstrakciju ne može se povratiti iz uzorka. Stoga analitičar treba prikupiti volumen prikladan za osjetljivost određivačke metode koja će se koristiti. Na primjer, za metode kojima nije potrebno dodatno koncentriranje ekstrakta (npr. Metoda 8081 obično koristi završni volumen ekstrakta od 10 mL), ekstrakt se može prikupiti u scintilacijsku bočicu ili drugu posudu koja se može zatvoriti. Za ekstrakte kojima će biti potrebno dodatno koncentriranje preporučljivo je prikupiti standardni volumen za sve takve uzorke radi pojednostavljenja izračuna završnih rezultata uzorka. Na primjer, prikupite 5,0 mL ekstrakta u čistu koncentratorsku epruvetu. Ovaj volumen predstavlja tačno polovinu ukupnog volumena izvornog ekstrakta uzorka. Prema potrebi, u izračunima završnih rezultata uzorka uzmite u obzir “gubitak” polovine ekstrakta ili koncentrirajte završni ekstrakt na jednu polovinu nominalnog završnog volumena (npr. 0,5 mL umjesto 1,0 mL) kako biste nadoknadili gubitak.
11.4.9 Ako je potrebno, koncentrirajte ekstrakt prije analize prema postupku iz odj. 11.5 ili odj. 11.6. U suprotnom pređite na odj. 11.7.
Tehnike koncentrisanja
Gdje je to potrebno radi ispunjavanja kriterija osjetljivosti, ekstrakti uzoraka iz postupka ekstrakcije za niske ili za srednje/visoke koncentracije mogu se koncentrirati do završnog volumena koji je potreban za određivačku metodu i specifičnu primjenu koja će se koristiti, primjenom K-D tehnike ili isparavanja dušikom.
11.5.1 Sastavite Kuderna-Danish (K-D) koncentrator pričvršćivanjem koncentratorske epruvete od 10 mL na tikvicu za isparavanje odgovarajuće veličine.
11.5.2 Osušite ekstrakt propuštanjem kroz kolonu za sušenje koja sadrži oko 10 g bezvodnog natrijevog sulfata. Prikupite osušeni ekstrakt u K-D koncentrator.
11.5.3 Isperite epruvetu za prikupljanje i kolonu za sušenje u K-D tikvicu dodatnom porcijom otapala od 20 mL kako bi se postigao kvantitativan prijenos.
11.5.4 Dodajte jednu ili dvije čiste kuglice za ključanje u tikvicu i pričvrstite Snyderovu kolonu s tri kuglice. Pričvrstite stakleni pribor za rekuperaciju para otapala (kondenzator i uređaj za prikupljanje, vidi odj. 6.9) na Snyderovu kolonu K-D aparata, slijedeći upute proizvođača. Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem oko 1 mL metilen-klorida (ili drugog prikladnog otapala) na vrh kolone. Postavite K-D aparat na kupelj s vrućom vodom (15 – 20 EC iznad tačke ključanja otapala) tako da je koncentratorska epruveta djelomično uronjena u vruću vodu i da je cijela donja zaobljena površina tikvice okupana vrućom parom. Podesite vertikalni položaj aparata i temperaturu vode prema potrebi kako bi se koncentriranje završilo za 10 – 20 min. Pri ispravnoj brzini destilacije kuglice kolone će aktivno klepetati, ali se komore neće preplaviti. Kada prividni volumen tekućine dosegne 1 mL, uklonite K-D aparat iz vodene kupelji i ostavite da se ocijedi i ohladi najmanje 10 min.
OPREZ: Ne dopustite da ekstrakt dođe do suhog stanja, jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi su posebno podložni takvim gubicima.
11.5.4.1 Ako je potrebna zamjena otapala (kako je naznačeno u Tabeli 2 ili u odgovarajućoj određivačkoj metodi), nakratko uklonite Snyderovu kolonu, dodajte 50 mL otapala za zamjenu i novu kuglicu za ključanje.
11.5.4.2 Ponovo pričvrstite Snyderovu kolonu. Koncentrirajte ekstrakt, podižući po potrebi temperaturu vodene kupelji kako bi se održala ispravna brzina destilacije.
11.5.5 Uklonite Snyderovu kolonu. Isperite K-D tikvicu i donje spojeve Snyderove kolone u koncentratorsku epruvetu s 1 – 2 mL otapala. Ekstrakt se može dodatno koncentrirati primjenom jedne od tehnika navedenih u odj. 11.6 ili podesiti na završni volumen od 5,0 – 10,0 mL odgovarajućim otapalom (vidi Tabelu 2 ili odgovarajuću određivačku metodu). Ako su prisutni kristali sumpora, za pročišćavanje pređite na Metodu 3660.
11.6 Ako je potrebno dodatno koncentriranje, koristite tehniku s mikro-Snyderovom kolonom (vidi odj. 11.6.1) ili tehniku isparavanja dušikom (vidi odj. 11.6.2).
11.6.1 Tehnika s mikro-Snyderovom kolonom
11.6.1.1 Dodajte svježu čistu kuglicu za ključanje u koncentratorsku epruvetu i pričvrstite mikro-Snyderovu kolonu s dvije kuglice izravno na koncentratorsku epruvetu. Pričvrstite stakleni pribor za rekuperaciju para otapala (kondenzator i uređaj za prikupljanje) na mikro-Snyderovu kolonu K-D aparata, slijedeći upute proizvođača. Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem 0,5 mL metilen-klorida ili otapala za zamjenu na vrh kolone. Postavite aparat za mikro-koncentriranje u kupelj s vrućom vodom tako da je koncentratorska epruveta djelomično uronjena u vruću vodu. Podesite vertikalni položaj aparata i temperaturu vode, prema potrebi, kako bi se koncentriranje završilo za 5 – 10 min. Pri ispravnoj brzini destilacije kuglice kolone će aktivno klepetati, ali se komore neće preplaviti.
11.6.1.2 Kada prividni volumen tekućine dosegne 0,5 mL, uklonite aparat iz vodene kupelji i ostavite da se ocijedi i ohladi najmanje 10 min. Uklonite Snyderovu kolonu i njene donje spojeve isperite u koncentratorsku epruvetu s 0,2 mL otapala. Podesite završni volumen ekstrakta na 1,0 – 2,0 mL.
OPREZ: Ne dopustite da ekstrakt dođe do suhog stanja, jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi su posebno podložni takvim gubicima.
11.6.2 Tehnika isparavanja dušikom
11.6.2.1 Postavite koncentratorsku epruvetu u toplu kupelj (30 degC) i upravite otapalo na volumen od 0,5 mL isparavanjem pomoću blagog strujanja čistog, suhog dušika (filtriranog kroz kolonu s aktivnim ugljenom).
OPREZ: Između zamke s ugljenom i uzorka ne smije se koristiti nova plastična cijev, jer može unijeti smetnje od ftalata.
11.6.2.2 Tokom koncentriranja nekoliko puta isperite unutrašnju stijenku koncentratorske epruvete otapalom. Tokom isparavanja postavite koncentratorsku epruvetu tako da se izbjegne kondenzacija vode u ekstrakt. Pri uobičajenim postupcima ekstrakt se ne smije dopustiti da se osuši.
OPREZ: Ne dopustite da ekstrakt dođe do suhog stanja, jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi su posebno podložni takvim gubicima.
11.7 Ekstrakt se sada može podvrgnuti postupcima pročišćavanja ili analizirati na ciljane analite primjenom odgovarajuće(ih) određivačke(ih) tehnike(a). Ako se daljnje rukovanje ekstraktom neće izvoditi odmah, začepite koncentratorsku epruvetu i pohranite u hladnjak. Ako će se ekstrakt čuvati duže od 2 dana, treba ga prenijeti u bočicu s navojnim čepom s PTFE oblogom i odgovarajuće označiti.
12. Analiza podataka i proračuni
Ne postoje proračuni izričito povezani s ovim postupkom ekstrakcije. Za proračun završnih rezultata uzorka pogledajte odgovarajuću određivačku metodu.
13. Performanse metode
14. Sprečavanje zagađenja
14.1 Sprječavanje zagađenja obuhvata svaku tehniku kojom se smanjuje ili eliminira količina i/ili toksičnost otpada na mjestu nastanka. U laboratorijskom radu postoje brojne mogućnosti za sprječavanje zagađenja. EPA je uspostavila preferiranu hijerarhiju tehnika upravljanja okolišem koja sprječavanje zagađenja postavlja kao prvu opciju upravljanja. Kad god je izvodljivo, laboratorijsko osoblje treba koristiti tehnike sprječavanja zagađenja pri rješavanju nastanka otpada. Kada se otpad ne može izvodljivo smanjiti na izvoru, Agencija preporučuje recikliranje kao sljedeću najbolju opciju.
14.2 Za informacije o sprječavanju zagađenja koje se mogu primijeniti na laboratorije i istraživačke institucije konsultirajte publikaciju Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, dostupnu od Odjela za odnose s vladom i naučnu politiku Američkog kemijskog društva, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Upravljanje otpadom
digestora i radnih površina, poštivanjem slova i duha svih dozvola i propisa o ispuštanju u kanalizaciju te poštivanjem svih propisa o čvrstom i opasnom otpadu, osobito pravila o identifikaciji opasnog otpada i ograničenja odlaganja na tlo. Za dodatne informacije o upravljanju otpadom konsultirajte The Waste Management Manual for Laboratory Personnel, dostupan od Američkog kemijskog društva na adresi navedenoj u odj. 14.2.
Literatura/Reference
- 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.
Zanimljivosti vrijedne znanja
Ultrazvučni homogenizatori tkiva često se nazivaju sondni sonikator, sonični lizer, ultrazvučni disruptor, ultrazvučni mlin, sono-ruptor, sonifier, sonični dezintegrator, dezintegrator ćelija, ultrazvučni disperzator ili ultrazvučni otapač. Različiti nazivi proizlaze iz raznovrsnih primjena koje se mogu ostvariti ultrazvučnom obradom.
Različite veličine sonotroda za UP200Ht