Průvodce ultrazvukovou extrakcí podle EPA3550
Ultrazvuková extrakce je zelená, ekologická extrakční metoda, kterou lze použít jak pro malé laboratorní vzorky, tak pro extrakci cenných látek v komerčním výrobním měřítku. Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) doporučuje řadu metodik analytické chemie a charakteristických zkoušek, odběru vzorků a monitorování životního prostředí a zabezpečování kvality, které podporují zákon o ochraně a obnově zdrojů (Resource Conservation and Recovery Act, RCRA). Pro ultrazvukem asistovanou extrakci vydala EPA následující pokyny:
METODA 3550C – Ultrazvuková extrakce
1. Rozsah a použití
Kromě toho jsou metody SW-846, s výjimkou povinného použití metody pro analýzu parametrů definovaných metodou, zamýšleny jako metodické pokyny, které obsahují obecné informace o provedení analytického postupu nebo techniky a které může laboratoř použít jako základní výchozí bod pro vytvoření vlastního podrobného standardního operačního postupu (SOP), ať už pro vlastní obecné použití, nebo pro konkrétní projektovou aplikaci. Údaje o výkonnosti uvedené v této metodě slouží pouze pro orientaci a nejsou zamýšleny jako absolutní kritéria přijatelnosti QC pro účely akreditace laboratoří a nesmějí tak být používány.
1.1 Tato metoda popisuje postup extrakce netěkavých a semivolatilních organických sloučenin z pevných látek, jako jsou zeminy, kaly a odpady. Ultrazvukový proces zajišťuje těsný kontakt matrice vzorku s extrakčním rozpouštědlem.
1.2 Tato metoda je rozdělena na dva postupy podle očekávané koncentrace organických sloučenin. Postup pro nízké koncentrace (odd. 11.3) je určen pro jednotlivé organické složky s očekávanou koncentrací nižší nebo rovnou 20 mg/kg a využívá větší navážku vzorku a tři po sobě jdoucí extrakce (nižší koncentrace se extrahují obtížněji). Postup pro střední/vysoké koncentrace (odd. 11.4) je určen pro jednotlivé organické složky s očekávanou koncentrací vyšší než 20 mg/kg a využívá menší vzorek a jedinou extrakci.
1.3 Důrazně se doporučuje, aby extrakty byly před analýzou podrobeny určité formě přečištění (např. metodou ze série 3600).
1.4 Pro dosažení maximální účinnosti extrakce je zásadní, aby byla metoda (včetně pokynů výrobce) přesně dodržována. Diskusi kritických aspektů extrakčního postupu viz odd. 11.0. Ohledně konkrétních provozních nastavení se řiďte pokyny výrobce.
1.5 Tato metoda popisuje nejméně tři systémy extrakčních rozpouštědel, které lze použít pro různé skupiny analytů (viz odd. 7.4). Lze použít i jiné systémy rozpouštědel za předpokladu, že lze prokázat odpovídající výkonnost pro sledované analyty. Volba extrakčního rozpouštědla bude záviset na sledovaných analytech a žádné jednotlivé rozpouštědlo není univerzálně použitelné pro všechny skupiny analytů. Vzhledem k obavám ohledně účinnosti ultrazvukové extrakce, zejména při koncentracích blízkých přibližně 10 μg/kg nebo nižších, je nezbytné, aby analytik prokázal výkonnost konkrétního systému rozpouštědel a provozních podmínek pro sledované analyty a sledované koncentrace. Toto prokázání se vztahuje na jakýkoli použitý systém rozpouštědel, včetně systémů výslovně uvedených v této metodě. Takové prokázání zahrnuje minimálně počáteční prokázání způsobilosti popsané v metodě 3500 s použitím čisté referenční matrice. Metoda 8000 popisuje postupy, které lze použít k vytvoření výkonnostních kritérií pro taková prokázání i pro výsledky vzorků s přídavkem do matrice (matrix spike) a laboratorních kontrolních vzorků.
1.6 EPA upozorňuje, že publikovaných údajů o účinnosti ultrazvukové extrakce organofosforových pesticidů při nízkých koncentracích v řádu ppb (part-per-billion) a nižších je omezené množství. Použití této metody zejména pro tyto sloučeniny by proto mělo být podloženo údaji o výkonnosti, jaké jsou uvedeny výše a v metodě 3500.
1.7 Před použitím této metody se analytikům doporučuje prostudovat základní metodu pro každý typ postupu, který může být v rámci celkové analýzy použit (např. metody 3500, 3600, 5000 a 8000), kde naleznou další informace o postupech kontroly kvality, tvorbě kritérií přijatelnosti QC, výpočtech a obecné pokyny. Analytici by si měli rovněž prostudovat prohlášení o vyloučení odpovědnosti na začátku příručky a informace ve druhé kapitole, kde naleznou pokyny týkající se zamýšlené flexibility při volbě metod, přístrojů, materiálů, činidel a spotřebního materiálu a odpovědnosti analytika za prokázání, že použité techniky jsou vhodné pro sledované analyty ve sledované matrici a na sledovaných úrovních.
Analytici a uživatelé dat jsou dále upozorňováni, že s výjimkou případů, kdy to výslovně stanoví předpis, není použití metod SW-846 povinné pro splnění federálních požadavků na zkoušení. Informace obsažené v této metodě poskytuje EPA jako vodítko, které mají analytik a regulovaná komunita využít při rozhodování nezbytném k získání výsledků splňujících cíle kvality dat pro zamýšlenou aplikaci.
1.8 Použití této metody je vyhrazeno náležitě zkušeným a vyškoleným analytikům nebo musí probíhat pod jejich dohledem. Každý analytik musí prokázat schopnost získat touto metodou přijatelné výsledky. Jak je uvedeno výše, taková prokázání jsou specifická pro sledované analyty a použitý systém rozpouštědel, jakož i pro postupy pro vzorky s nízkou a střední/vysokou koncentrací.
Sonikátor pro více vzorků „VialTweeter“ pro současnou přípravu vzorků v několika uzavřených lahvičkách a zkumavkách
2. Shrnutí metody
2.1 Postup pro nízké koncentrace – Vzorek se smísí s bezvodým síranem sodným tak, aby vznikl volně sypký prášek. Směs se třikrát extrahuje rozpouštědlem pomocí ultrazvukové extrakce. Extrakt se od vzorku oddělí vakuovou filtrací nebo centrifugací. Extrakt je připraven ke konečnému zakoncentrování, přečištění a/nebo analýze.
2.2 Postup pro střední / vysoké koncentrace – Vzorek se smísí s bezvodým síranem sodným tak, aby vznikl volně sypký prášek. Ten se jednou extrahuje rozpouštědlem pomocí ultrazvukové extrakce. Část extraktu se odebere k přečištění a/nebo analýze.
3. Definice
Definice, které mohou být pro tuto metodu relevantní, naleznete v první kapitole a v pokynech výrobce.
4. Interference
4.1 Rozpouštědla, činidla, laboratorní sklo a další vybavení pro zpracování vzorků mohou do analýzy vzorků vnášet artefakty a/nebo interference. U všech těchto materiálů musí být analýzou slepých vzorků metody prokázáno, že za podmínek analýzy nezpůsobují interference.
Může být nezbytný specifický výběr činidel a čištění rozpouštědel destilací v celoskleněných aparaturách. Konkrétní pokyny k postupům kontroly kvality naleznete v každé používané metodě a obecné pokyny k čištění laboratorního skla ve čtvrté kapitole.
4.2 Interference jsou obvykle specifické pro sledované analyty. Konkrétní pokyny k interferencím při extrakci proto naleznete v metodě 3500 a v příslušných metodách stanovení.
5. Bezpečnost
Tato metoda neřeší všechny bezpečnostní otázky spojené s jejím použitím. Laboratoř odpovídá za udržování bezpečného pracovního prostředí a aktuálního přehledu předpisů OSHA týkajících se bezpečného zacházení s chemikáliemi uvedenými v této metodě. Všem pracovníkům zapojeným do těchto analýz by měl být k dispozici referenční soubor bezpečnostních listů materiálů (MSDS).
6. Vybavení a spotřební materiál
Zmínka o obchodních názvech nebo komerčních produktech v této příručce slouží pouze pro ilustraci a nepředstavuje schválení ze strany EPA ani výhradní doporučení k použití. Produkty a nastavení přístrojů uvedené v metodách SW-846 představují produkty a nastavení použité při vývoji metody nebo následně vyhodnocené agenturou. Lze použít i jiné laboratorní sklo, činidla, spotřební materiál, vybavení a nastavení, než jsou uvedeny v této příručce, za předpokladu, že byla prokázána a zdokumentována výkonnost metody odpovídající zamýšlené aplikaci.
Tento oddíl neuvádí běžné laboratorní sklo (např. kádinky a baňky).
- – Míchání
- – Emulgace
- – Extrakce
- – Čištění
- – Srážení
- – Degradace
6.2 Ultrazvuková příprava – Musí být použito zařízení se sonotrodou opatřenou titanovým hrotem nebo zařízení, které poskytne odpovídající výkonnost. (např. UP200Ht nebo UP200St)
6.2.1 Ultrazvukový dezintegrátor – Dezintegrátor musí mít minimální výkon 300 wattů a možnost pulzního režimu. Doporučuje se zařízení navržené ke snížení hluku kavitace. Při přípravě dezintegrátoru pro extrakci vzorků s nízkými a středními/vysokými koncentracemi postupujte podle pokynů výrobce. (např. UP400S)
6.2.2 Pro postup metody pro nízké koncentrace použijte 3/4palcovou sonotrodu a pro postup metody pro střední/vysoké koncentrace 1/8palcový zúžený mikrohrot připojený k 1/2palcové sonotrodě.
6.3 Protihlukový box – K zamezení poškození sluchu se doporučuje použití protihlukového krytu (např. protihlukového boxu SPB-L). Hluk kavitace při procesu sonikace tak lze podstatně snížit.
Další vybavení
6.4.1 Sušárna – schopná udržovat 105 degC.
6.4.2 Exsikátor.
6.4.3 Kelímky – porcelánové nebo jednorázové hliníkové.
6.5 Pasteurovy pipety – 1 mL, skleněné, jednorázové.
6.7 Aparatura pro vakuovou nebo tlakovou filtraci
6.7.1 Büchnerova nálevka
6.7.2 Filtrační papír
6.8 Aparatura Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Koncentrační zkumavka – 10 mL, kalibrovaná. K zamezení odpařování extraktů se používá zabroušená skleněná zátka.
6.8.2 Odpařovací baňka – 500 mL. Baňku připojte ke koncentrační zkumavce pomocí pružin, svorek nebo ekvivalentních prostředků.
6.8.3 Snyderova kolona – tříkuličková, makro.
6.8.4 Snyderova kolona – dvoukuličková, mikro.
6.8.5 Pružiny – 1/2palcové.
6.9 Systém zpětného získávání par rozpouštědel.
POZNÁMKA: Toto laboratorní sklo se doporučuje pro účely zpětného získávání rozpouštědel během zakoncentrovacích postupů, které vyžadují použití odpařovacích koncentrátorů Kuderna-Danish. Začlenění této aparatury mohou vyžadovat federální, státní nebo místní obecní předpisy upravující emise těkavých organických látek do ovzduší. EPA doporučuje začlenění tohoto typu systému zpětného získávání jako způsob zavedení programu snižování emisí. Zpětné získávání rozpouštědel je prostředkem k dosažení souladu s iniciativami pro minimalizaci odpadů a prevenci znečištění.
6.10 Varné kamínky – extrahované rozpouštědlem, přibližně 10/40 mesh (karbid křemíku nebo ekvivalent).
6.11 Vodní lázeň – vyhřívaná, s krytem ze soustředných kroužků, s možností regulace teploty s přesností ± 5 degC. Lázeň by měla být používána v digestoři.
6.12 Váhy – s horním plněním, schopné přesného vážení s přesností na 0,01 g.
6.13 Lahvičky – 2 mL, pro GC autosampler, opatřené šroubovacími uzávěry s vložkou z polytetrafluorethylenu (PTFE) nebo krimpovacími uzávěry.
6.14 Skleněné scintilační lahvičky – 20 mL, opatřené šroubovacími uzávěry s vložkou z PTFE.
6.15 Špachtle – z nerezové oceli nebo PTFE.
6.16 Sušicí kolona – chromatografická kolona z borosilikátového skla s vnitřním průměrem (ID) 20 mm se skleněnou vatou na dně.
POZNÁMKA: Kolony se skleněnými fritami se obtížně dekontaminují poté, co byly použity k sušení silně kontaminovaných extraktů. Lze zakoupit kolony bez frit.
K zadržení adsorbentu použijte malou vrstvu skleněné vaty. Před naplněním kolony adsorbentem vrstvu skleněné vaty předem promyjte 50 mL acetonu a poté 50 mL elučního rozpouštědla.
6.17 Aparatura pro odpařování dusíkem (volitelně) – N-Evap, 12- nebo 24pozicová (Organomation Model 112 nebo ekvivalent).
7. Činidla a standardy
7.2 Reagenční voda bez organických látek. Všechny odkazy na vodu v této metodě se vztahují na reagenční vodu bez organických látek, jak je definována v první kapitole.
7.3 Síran sodný (granulovaný, bezvodý), Na2SO4. Čistí se zahříváním při 400 degC po dobu 4 h v mělké misce nebo předčištěním síranu sodného methylenchloridem. Pokud je síran sodný předčištěn methylenchloridem, měl by být analyzován slepý vzorek metody, který prokáže, že síran sodný nezpůsobuje žádnou interferenci.
7.4 Extrakční rozpouštědla
Vzorky by měly být extrahovány systémem rozpouštědel, který poskytuje optimální, reprodukovatelnou výtěžnost sledovaných analytů z matrice vzorku při sledovaných koncentracích. Volba extrakčního rozpouštědla bude záviset na sledovaných analytech a žádné jednotlivé rozpouštědlo není univerzálně použitelné pro všechny skupiny analytů. Ať je použit jakýkoli systém rozpouštědel, včetně systémů výslovně uvedených v této metodě, musí analytik prokázat odpovídající výkonnost pro sledované analyty na sledovaných úrovních. Takové prokázání zahrnuje minimálně počáteční prokázání způsobilosti popsané v metodě 3500 s použitím čisté referenční matrice. Metoda 8000 popisuje postupy, které lze použít k vytvoření výkonnostních kritérií pro taková prokázání i pro výsledky vzorků s přídavkem do matrice a laboratorních kontrolních vzorků.
Mnoho z níže popsaných systémů rozpouštědel zahrnuje kombinaci rozpouštědla mísitelného s vodou, jako je aceton, a rozpouštědla nemísitelného s vodou, jako je methylenchlorid nebo hexan. Účelem rozpouštědla mísitelného s vodou je usnadnit extrakci vlhkých pevných látek tím, že umožní směsnému rozpouštědlu proniknout vrstvou vody na povrchu pevných částic. Rozpouštědlo nemísitelné s vodou extrahuje organické sloučeniny s podobnou polaritou. Proto se nepolární rozpouštědlo, jako je hexan, často používá pro nepolární analyty, jako jsou PCB, zatímco polární rozpouštědlo, jako je methylenchlorid, lze použít pro polární analyty. Polarita acetonu může ve směsných systémech rozpouštědel rovněž napomáhat extrakci polárních analytů.
Tabulka 1 uvádí příklady údajů o výtěžnosti vybraných semivolatilních organických sloučenin extrahovaných z NIST SRM pomocí různých systémů extrakčních rozpouštědel. Následující oddíly poskytují pokyny k volbě rozpouštědel pro různé třídy analytů.
Všechna rozpouštědla by měla mít čistotu pro analýzu pesticidů nebo ekvivalentní. Rozpouštědla lze před použitím odplynit.
7.4.1 Semivolatilní organické látky lze extrahovat směsí aceton/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) nebo aceton/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organochlorové pesticidy lze extrahovat směsí aceton/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) nebo aceton/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB lze extrahovat směsí aceton/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), směsí aceton/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) nebo hexanem (C6H14).
7.4.4 Lze použít i jiné systémy rozpouštědel za předpokladu, že analytik dokáže prokázat odpovídající výkonnost pro sledované analyty při sledovaných koncentracích v matrici vzorku (viz metoda 3500).
7.5 Výměnná rozpouštědla – Při použití některých metod stanovení bude nutné extrakční rozpouštědlo vyměnit za rozpouštědlo kompatibilní s přístrojovým vybavením používaným v dané metodě stanovení. Výběr vhodného výměnného rozpouštědla viz použitá metoda stanovení. Všechna rozpouštědla musí mít čistotu pro analýzu pesticidů nebo ekvivalentní. Příklady výměnných rozpouštědel jsou uvedeny níže.
7.5.1 Hexan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cyklohexan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Methanol, CH3OH
Protihlukový box SPB-L podstatně snižuje hluk kavitace při sonikaci.
8. Odběr, konzervace a skladování vzorků
8.1 Viz úvodní materiál ke čtvrté kapitole „Organické analyty“, metodu 3500 a konkrétní použité metody stanovení.
8.2 Pevné vzorky určené k extrakci tímto postupem by měly být odebírány a skladovány stejně jako jakékoli jiné pevné vzorky obsahující semivolatilní organické látky.
9. Kontrola kvality
9.2 Počáteční prokázání způsobilosti
Každá laboratoř musí prokázat počáteční způsobilost pro každou kombinaci přípravy vzorků a metody stanovení, kterou používá, a to získáním dat s přijatelnou správností a přesností pro cílové analyty v čisté matrici. Laboratoř musí prokázání způsobilosti zopakovat také vždy, když jsou zaškoleni noví pracovníci nebo když dojde k významným změnám v přístrojovém vybavení. Informace o tom, jak provést prokázání způsobilosti, viz metoda 8000.
9.3 Na začátku, před zpracováním jakýchkoli vzorků, by měl analytik prokázat, že všechny části vybavení, které přicházejí do styku se vzorkem a činidly, jsou bez interferencí. Toho se dosáhne analýzou slepého vzorku metody. Jako průběžná kontrola by měl být při každé extrakci, přečištění a analýze vzorků a při každé změně činidel extrahován a na sledované sloučeniny analyzován slepý vzorek metody jako ochrana proti chronické laboratorní kontaminaci.
9.4 Veškeré slepé vzorky metody, vzorky s přídavkem do matrice nebo opakované vzorky by měly být podrobeny stejným analytickým postupům (odd. 11.0) jako skutečné vzorky.
9.5 S touto metodou by měly být používány standardní postupy zabezpečování kvality, jak jsou zahrnuty v příslušných systematických plánovacích dokumentech a laboratorních SOP. Všechny provozní podmínky přístrojů by měly být zaznamenány.
9.6 Postupy kontroly kvality pro extrakci a přípravu vzorků viz rovněž metoda 3500 a postupy QC pro stanovení viz použité metody stanovení.
9.7 Pokud jsou uvedeny v příslušné metodě stanovení, měly by být do všech vzorků před extrakcí přidány surogátní standardy. Další informace viz metody 3500 a 8000 a příslušné metody stanovení.
9.8 Jak bylo uvedeno dříve, použití jakékoli extrakční techniky, včetně ultrazvukové extrakce, by mělo být podloženo daty, která prokazují výkonnost konkrétního systému rozpouštědel a provozních podmínek pro sledované analyty na sledovaných úrovních v matrici vzorku.
10. Kalibrace a standardizace
S tímto postupem extrakce vzorků nejsou přímo spojeny žádné kroky kalibrace ani standardizace.
11. Postup
Jak je uvedeno v odd. 1.4, ultrazvuková extrakce nemusí být u zemin/pevných látek tak důkladnou metodou jako jiné extrakční metody. Proto je pro dosažení maximální účinnosti extrakce zásadní, aby byla tato metoda (včetně pokynů výrobce) přesně dodržována. Pro úspěšné použití této techniky musí být minimálně splněny tyto podmínky:
11.1 Manipulace se vzorky
11.1.2 Vzorky odpadů – Vzorky sestávající z více fází musí být před extrakcí připraveny postupem fázové separace popsaným ve druhé kapitole. Tento extrakční postup je určen pouze pro pevné látky.
11.1.3 Suché vzorky odpadů vhodné k mletí – Odpad pomelte nebo jinak rozdrobte tak, aby prošel sítem 1-mm anebo jej bylo možné protlačit otvorem 1- mm. Do mlecího zařízení vložte dostatečné množství vzorku, aby po pomletí vzniklo alespoň 10 g.
UPOZORNĚNÍ: Sušení a mletí by mělo probíhat v digestoři, aby nedošlo ke kontaminaci laboratoře.
11.1.4 Gumovité, vláknité nebo olejovité materiály nevhodné k mletí – Tyto materiály nastříhejte, natrhejte nebo jinak zmenšete, aby bylo umožněno promíchání a maximální expozice povrchů vzorku pro extrakci.
11.2 Stanovení procenta sušiny – Pokud se mají výsledky vzorků vypočítat na bázi sušiny, měla by být současně s částí použitou pro analytické stanovení navážena samostatná část vzorku.
UPOZORNĚNÍ: Sušárna by měla být umístěna v digestoři nebo odvětrávána. Silně kontaminovaný vzorek nebezpečného odpadu může způsobit významnou kontaminaci laboratoře.
Ihned po navážení alikvotu vzorku určeného k extrakci navažte do vytárovaného kelímku další 5- až 10-g alikvot vzorku. Tento alikvot sušte přes noc při 105 degC. Před vážením jej nechte vychladnout v exsikátoru.
Procento sušiny vypočítejte takto:
% sušiny = (g suchého vzorku / g vzorku) x 100
Tento alikvot vysušený v sušárně se k extrakci nepoužívá a po stanovení sušiny by měl být náležitě zlikvidován.
11.3 Postup extrakce pro nízké koncentrace
Tento postup se vztahuje na pevné vzorky, u nichž se očekává obsah organických analytů nižší nebo rovný 20 mg/kg.
Kroky před sonikací
11.3.1 Následující kroky by měly být provedeny rychle, aby nedošlo ke ztrátě těkavějších extrahovatelných látek.
11.3.1.1 Navažte přibližně 30 g vzorku do kádinky o objemu 400 mL. Hmotnost zaznamenejte s přesností na 0,1 g.
11.3.1.2 Ke vzorku v každé šarži vybranému pro přídavek přidejte 1,0 mL roztoku pro přídavek do matrice. Pokyny k vhodné volbě sloučenin pro přídavek do matrice a jejich koncentrací viz metoda 3500. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.3.1.3 Ke všem vzorkům, vzorkům s přídavkem, vzorkům QC a slepým vzorkům přidejte 1,0 mL roztoku surogátního standardu. Pokyny k vhodné volbě surogátních sloučenin a jejich koncentrací viz metoda 3500. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.3.1.4 Pokud má být použito přečištění gelovou permeační chromatografií (viz metoda 3640), měl by analytik buď přidat dvojnásobný objem roztoku surogátů (a případně roztoku pro přídavek do matrice), nebo zakoncentrovat konečný extrakt na polovinu běžného objemu, aby kompenzoval polovinu extraktu, která se ztratí při nanášení na kolonu GPC. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.3.1.5 Neporézní nebo vlhké vzorky (gumovité nebo jílovité), které nemají volně sypkou písčitou texturu, musí být pomocí špachtle smíseny s 60 g bezvodého síranu sodného. V případě potřeby lze přidat více síranu sodného. Po přidání síranu sodného by měl být vzorek volně sypký. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.3.1.6 Ihned přidejte 100 mL extrakčního rozpouštědla nebo směsi rozpouštědel (informace o volbě rozpouštědel viz odd. 7.4 a tabulka 2).
11.3.2 Spodní plochu hrotu 3/4palcové sonotrody dezintegrátoru umístěte přibližně 1/2 palce pod hladinu rozpouštědla, ale nad vrstvu sedimentu.
POZNÁMKA: Ujistěte se, že je ultrazvuková sonotroda řádně namontována podle pokynů výrobce.
11.3.3 Vzorek extrahujte ultrazvukem po dobu 3 min s regulací výstupního výkonu nastavenou na 100% (plný výkon) nebo na nastavení výkonu doporučené výrobcem, s přepínačem režimu v poloze Pulse (pulzní dodávka energie namísto kontinuální) a s pracovním cyklem nastaveným na 50% (energie zapnuta 50% času a vypnuta 50% času). Nepoužívejte mikrohrotovou sonotrodu.
11.3.4 Extrakt slijte a přefiltrujte přes filtrační papír (např. Whatman No. 41 nebo ekvivalent) v Büchnerově nálevce připojené k čisté filtrační baňce o objemu 500 mL. Alternativně slijte extrakt do centrifugační lahve a odstřeďte při nízkých otáčkách, aby se odstranily částice.
11.3.5 Extrakci opakujte ještě dvakrát se dvěma dalšími 100mL podíly čistého rozpouštědla. Po každé ultrazvukové extrakci rozpouštědlo slijte. Po poslední ultrazvukové extrakci přelijte celý vzorek do Büchnerovy nálevky, vypláchněte kádinku extrakčním rozpouštědlem a výplach přidejte do nálevky.
Kroky po sonikaci
11.3.6 V případě potřeby extrakt před analýzou zakoncentrujte postupem uvedeným v odd.11.5. V opačném případě pokračujte odd. 11.7.
UP200St s mikrohrotem pro sonikaci vzorků
11.4 Postup extrakce pro střední / vysoké koncentrace
Tento postup se vztahuje na pevné vzorky, u nichž se očekává obsah organických analytů vyšší než 20 mg/kg.
Kroky před sonikací
11.4.2 Ke vzorku v každé šarži vybranému pro přídavek přidejte 1,0 mL roztoku pro přídavek do matrice. Pokyny k vhodné volbě sloučenin pro přídavek do matrice a jejich koncentrací viz metoda 3500. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.4.3 Ke všem vzorkům, vzorkům s přídavkem, vzorkům QC a slepým vzorkům přidejte 1,0 mL roztoku surogátů. Pokyny k vhodné volbě sloučenin pro přídavek do matrice a jejich koncentrací viz metoda 3500. Viz také poznámka v odd. 11.3.
11.4.4 Pokud má být použito přečištění gelovou permeační chromatografií (viz metoda 3640), měl by analytik buď přidat dvojnásobný objem roztoku surogátů (a případně roztoku pro přídavek do matrice), nebo zakoncentrovat konečný extrakt na polovinu běžného objemu, aby kompenzoval polovinu extraktu, která se ztratí při nanášení na kolonu GPC.
11.4.5 Neporézní nebo vlhké vzorky (gumovité nebo jílovité), které nemají volně sypkou písčitou texturu, musí být pomocí špachtle smíseny s 2 g bezvodého síranu sodného. V případě potřeby lze přidat více síranu sodného. Po přidání síranu sodného by měl být vzorek volně sypký (viz poznámka v odd. 11.3).
11.4.6 Ihned přidejte takový objem rozpouštědla, který je nutný k dosažení konečného objemu 10,0 mL, s ohledem na přidaný objem surogátů a přídavků do matrice (informace o volbě rozpouštědel viz odd. 7.4 a tabulka 2).
11.4.7 Vzorek extrahujte 1/8palcovou zúženou mikrohrotovou ultrazvukovou sonotrodou po dobu 2 min při nastavení regulace výstupního výkonu 5, s přepínačem režimu v poloze pulse a pracovním cyklem 50%.
11.4.8 Jednorázovou Pasteurovu pipetu volně naplňte 2 až 3 cm skleněné vaty. Extrakt vzorku přefiltrujte přes skleněnou vatu a jímejte jej do vhodné nádoby. Celých 10 mL extrakčního rozpouštědla nelze ze vzorku získat zpět. Analytik by proto měl jímat objem odpovídající citlivosti použité metody stanovení. Například u metod, které nevyžadují další zakoncentrování extraktu (např. metoda 8081 obvykle využívá konečný objem extraktu 10 mL), lze extrakt jímat do scintilační lahvičky nebo jiné uzavíratelné nádoby. U extraktů, které budou vyžadovat další zakoncentrování, je vhodné jímat pro všechny takové vzorky standardní objem, aby se zjednodušil výpočet konečných výsledků vzorků. Jímejte například 5,0 mL extraktu do čisté koncentrační zkumavky. Tento objem představuje přesně polovinu celkového objemu původního extraktu vzorku. Podle potřeby zohledněte „ztrátu“ poloviny extraktu při konečných výpočtech vzorků nebo zakoncentrujte konečný extrakt na polovinu nominálního konečného objemu (např. 0,5 mL oproti 1,0 mL), aby se ztráta kompenzovala.
11.4.9 V případě potřeby extrakt před analýzou zakoncentrujte postupem uvedeným v odd. 11.5 nebo odd. 11.6. V opačném případě pokračujte odd. 11.7.
Techniky zkoncentrování
Pokud je to nutné ke splnění kritérií citlivosti, lze extrakty vzorků z postupu extrakce pro nízké nebo střední/vysoké koncentrace zakoncentrovat na konečný objem potřebný pro použitou metodu stanovení a konkrétní aplikaci, a to buď technikou K-D, nebo odpařováním dusíkem.
11.5.1 Sestavte koncentrátor Kuderna-Danish (K-D) připojením 10mL koncentrační zkumavky k odpařovací baňce vhodné velikosti.
11.5.2 Extrakt vysušte průchodem sušicí kolonou obsahující přibližně 10 g bezvodého síranu sodného. Vysušený extrakt jímejte do koncentrátoru K-D.
11.5.3 Jímací zkumavku a sušicí kolonu vypláchněte do baňky K-D dalším 20mL podílem rozpouštědla za účelem dosažení kvantitativního převedení.
11.5.4 Do baňky přidejte jeden nebo dva čisté varné kamínky a připojte tříkuličkovou Snyderovu kolonu. Ke Snyderově koloně aparatury K-D připojte sklo pro zpětné získávání par rozpouštědla (chladič a jímací zařízení, viz odd. 6.9) podle pokynů výrobce. Snyderovu kolonu předem navlhčete přidáním přibližně 1 mL methylenchloridu (nebo jiného vhodného rozpouštědla) do horní části kolony. Aparaturu K-D umístěte na horkou vodní lázeň (15 – 20 EC nad bodem varu rozpouštědla) tak, aby koncentrační zkumavka byla částečně ponořena v horké vodě a celý spodní zaoblený povrch baňky byl obklopen horkými parami. Svislou polohu aparatury a teplotu vody upravte podle potřeby tak, aby zakoncentrování proběhlo za 10 – 20 min. Při správné rychlosti destilace budou kuličky kolony aktivně poskakovat, ale komůrky nebudou zaplaveny. Když zdánlivý objem kapaliny dosáhne 1 mL, vyjměte aparaturu K-D z vodní lázně a nechte ji okapat a vychladnout po dobu alespoň 10 min.
UPOZORNĚNÍ: Nenechte extrakt vyschnout, protože by to vedlo k výrazné ztrátě některých analytů. K takovým ztrátám jsou obzvláště náchylné organofosforové pesticidy.
11.5.4.1 Pokud je nutná výměna rozpouštědla (jak je uvedeno v tabulce 2 nebo v příslušné metodě stanovení), krátce odejměte Snyderovu kolonu a přidejte 50 mL výměnného rozpouštědla a nový varný kamínek.
11.5.4.2 Znovu připojte Snyderovu kolonu. Extrakt zakoncentrujte, přičemž v případě potřeby zvyšte teplotu vodní lázně, aby se udržela správná rychlost destilace.
11.5.5 Odejměte Snyderovu kolonu. Baňku K-D a spodní spoje Snyderovy kolony vypláchněte do koncentrační zkumavky 1 – 2 mL rozpouštědla. Extrakt lze dále zakoncentrovat některou z technik uvedených v odd. 11.6 nebo upravit na konečný objem 5,0 – 10,0 mL pomocí vhodného rozpouštědla (viz tabulka 2 nebo příslušná metoda stanovení). Pokud jsou přítomny krystaly síry, pokračujte přečištěním podle metody 3660.
11.6 Pokud je nutné další zakoncentrování, použijte buď techniku mikro-Snyderovy kolony (viz odd. 11.6.1), nebo techniku odpařování dusíkem (viz odd. 11.6.2).
11.6.1 Technika mikro-Snyderovy kolony
11.6.1.1 Do koncentrační zkumavky přidejte nový čistý varný kamínek a ke koncentrační zkumavce připojte přímo dvoukuličkovou mikro-Snyderovu kolonu. K mikro-Snyderově koloně aparatury K-D připojte sklo pro zpětné získávání par rozpouštědla (chladič a jímací zařízení) podle pokynů výrobce. Snyderovu kolonu předem navlhčete přidáním 0,5 mL methylenchloridu nebo výměnného rozpouštědla do horní části kolony. Mikrokoncentrační aparaturu umístěte do horké vodní lázně tak, aby koncentrační zkumavka byla částečně ponořena v horké vodě. Svislou polohu aparatury a teplotu vody upravte podle potřeby tak, aby zakoncentrování proběhlo za 5 – 10 min. Při správné rychlosti destilace budou kuličky kolony aktivně poskakovat, ale komůrky nebudou zaplaveny.
11.6.1.2 Když zdánlivý objem kapaliny dosáhne 0,5 mL, vyjměte aparaturu z vodní lázně a nechte ji okapat a vychladnout po dobu alespoň 10 min. Odejměte Snyderovu kolonu a její spodní spoje vypláchněte do koncentrační zkumavky 0,2 mL rozpouštědla. Konečný objem extraktu upravte na 1,0 – 2,0 mL.
UPOZORNĚNÍ: Nenechte extrakt vyschnout, protože by to vedlo k výrazné ztrátě některých analytů. K takovým ztrátám jsou obzvláště náchylné organofosforové pesticidy.
11.6.2 Technika odpařování dusíkem
11.6.2.1 Koncentrační zkumavku umístěte do teplé lázně (30 degC) a objem rozpouštědla odpařte na 0,5 mL mírným proudem čistého, suchého dusíku (filtrovaného přes kolonu s aktivním uhlím).
UPOZORNĚNÍ: Mezi uhlíkovým lapačem a vzorkem se nesmějí použít nové plastové hadičky, protože mohou vnést interference ftalátů.
11.6.2.2 Během zakoncentrování několikrát opláchněte vnitřní stěnu koncentrační zkumavky rozpouštědlem. Během odpařování umístěte koncentrační zkumavku tak, aby nedocházelo ke kondenzaci vody do extraktu. Za normálních postupů se nesmí připustit, aby extrakt vyschl.
UPOZORNĚNÍ: Nenechte extrakt vyschnout, protože by to vedlo k výrazné ztrátě některých analytů. K takovým ztrátám jsou obzvláště náchylné organofosforové pesticidy.
11.7 Extrakt lze nyní podrobit postupům přečištění nebo analyzovat na cílové analyty pomocí vhodné techniky (technik) stanovení. Pokud nebude další zpracování extraktu provedeno ihned, uzavřete koncentrační zkumavku zátkou a uložte ji v chladničce. Pokud bude extrakt skladován déle než 2 d, měl by být převeden do lahvičky se šroubovacím uzávěrem s vložkou z PTFE a náležitě označen.
12. Analýza dat a výpočty
S tímto extrakčním postupem nejsou výslovně spojeny žádné výpočty. Výpočet konečných výsledků vzorků viz příslušná metoda stanovení.
13. Charakteristiky metody
14. Prevence znečištění
14.1 Prevence znečištění zahrnuje jakoukoli techniku, která snižuje nebo eliminuje množství a/nebo toxicitu odpadu v místě jeho vzniku. V laboratorním provozu existuje řada příležitostí k prevenci znečištění. EPA stanovila preferovanou hierarchii technik environmentálního managementu, v níž je prevence znečištění možností první volby. Kdykoli je to proveditelné, měli by pracovníci laboratoře k řešení vzniku odpadů používat techniky prevence znečištění. Pokud odpady nelze proveditelně snížit u zdroje, doporučuje agentura jako další nejlepší možnost recyklaci.
14.2 Informace o prevenci znečištění, které mohou být použitelné pro laboratoře a výzkumné instituce, naleznete v publikaci Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, kterou lze získat od oddělení pro vztahy s vládou a vědní politiku Americké chemické společnosti (American Chemical Society’s Department of Government Relations and Science Policy), 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Nakládání s odpady
digestoří a laboratorních pracovišť, dodržováním litery i ducha všech povolení a předpisů pro vypouštění do kanalizace a dodržováním všech předpisů pro pevné a nebezpečné odpady, zejména pravidel pro identifikaci nebezpečných odpadů a omezení ukládání na skládky. Další informace o nakládání s odpady naleznete v publikaci The Waste Management Manual for Laboratory Personnel, kterou lze získat od Americké chemické společnosti na adrese uvedené v odd. 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.
Užitečné informace
Ultrazvukové homogenizátory tkání se často označují jako sondové sonikátory, sonické lyzéry, ultrazvukové disruptory, ultrazvukové mlýnky, sonoruptory, sonifikátory, sonické dismembrátory, dezintegrátory buněk, ultrazvukové disperzéry nebo rozpouštěče. Různé termíny vyplývají z rozmanitých aplikací, které lze sonikací realizovat.
Různé velikosti sonotrod pro UP200Ht