Guía de extracción ultrasónica EPA3550
La extracción ultrasónica es un método de extracción ecológico y respetuoso con el medio ambiente que puede aplicarse tanto a pequeñas muestras de laboratorio como a la extracción de compuestos valiosos a escala de producción comercial. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) recomienda diversas metodologías de química analítica y ensayos de caracterización, muestreo y seguimiento ambiental, así como medidas de aseguramiento de la calidad para respaldar la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA). Para la extracción asistida por ultrasonidos, la EPA publicó las siguientes directrices:
MÉTODO 3550C – Extracción ultrasónica
1. Alcance y aplicación
Además, los métodos SW-846, salvo cuando su uso es obligatorio para analizar parámetros definidos por el método, están concebidos como métodos orientativos que contienen información general sobre cómo realizar un procedimiento o una técnica analítica. Un laboratorio puede utilizarlos como punto de partida básico para elaborar su propio procedimiento normalizado de trabajo (SOP) detallado, ya sea para uso general o para la aplicación a un proyecto específico. Los datos de desempeño incluidos en este método tienen únicamente fines orientativos y no están concebidos ni deben utilizarse como criterios absolutos de aceptación de control de calidad (QC) para la acreditación de laboratorios.
1.1 Este método describe un procedimiento para extraer compuestos orgánicos no volátiles y semivolátiles de sólidos como suelos, lodos y residuos. El proceso ultrasónico garantiza un contacto íntimo entre la matriz de la muestra y el disolvente de extracción.
1.2 Este método se divide en dos procedimientos según la concentración prevista de compuestos orgánicos. El procedimiento para bajas concentraciones (sección 11.3) se aplica a componentes orgánicos individuales cuya concentración prevista es inferior o igual a 20 mg/kg y utiliza una muestra de mayor tamaño y tres extracciones sucesivas (las concentraciones más bajas son más difíciles de extraer). El procedimiento para concentraciones medias/altas (sección 11.4) se aplica a componentes orgánicos individuales cuya concentración prevista es superior a 20 mg/kg y utiliza una muestra de menor tamaño y una sola extracción.
1.3 Se recomienda encarecidamente someter los extractos a algún tipo de purificación (p. ej., mediante un método de la serie 3600) antes del análisis.
1.4 Es fundamental seguir estrictamente el método (incluidas las instrucciones del fabricante) para lograr la máxima eficiencia de extracción. Consulte la sección 11.0 para conocer los aspectos críticos del procedimiento de extracción. Consulte las instrucciones del fabricante sobre los ajustes operativos específicos.
1.5 Este método describe al menos tres sistemas de disolventes de extracción que pueden utilizarse para distintos grupos de analitos (véase la sección 7.4). Pueden emplearse otros sistemas de disolventes siempre que se demuestre un desempeño adecuado para los analitos de interés. La elección del disolvente de extracción dependerá de los analitos de interés y ningún disolvente es aplicable universalmente a todos los grupos de analitos. Debido a las dudas sobre la eficiencia de la extracción ultrasónica, especialmente a concentraciones próximas o inferiores a aproximadamente 10 μg/kg, es imprescindible que el analista demuestre el desempeño del sistema de disolventes y de las condiciones operativas específicos para los analitos y las concentraciones de interés. Esta demostración se aplica a cualquier sistema de disolventes empleado, incluidos los enumerados específicamente en este método. Como mínimo, dicha demostración incluirá la demostración inicial de competencia descrita en el Método 3500, utilizando una matriz de referencia limpia. El Método 8000 describe procedimientos que pueden utilizarse para establecer criterios de desempeño para estas demostraciones, así como para los resultados de las muestras de matriz adicionadas y las muestras de control de laboratorio.
1.6 La EPA señala que hay pocos datos publicados sobre la eficiencia de la extracción ultrasónica de plaguicidas organofosforados a concentraciones bajas de partes por mil millones (ppb) e inferiores. Por ello, el uso de este método para estos compuestos en particular debe estar respaldado por datos de desempeño como los mencionados anteriormente y en el Método 3500.
1.7 Antes de emplear este método, se aconseja a los analistas consultar el método básico de cada tipo de procedimiento que pueda utilizarse en el análisis global (p. ej., los Métodos 3500, 3600, 5000 y 8000) para obtener información adicional sobre los procedimientos de control de calidad, el establecimiento de criterios de aceptación de QC, los cálculos y las directrices generales. Los analistas también deben consultar la declaración de exención de responsabilidad al principio del manual y la información del Capítulo dos para conocer la flexibilidad prevista en la elección de métodos, aparatos, materiales, reactivos y suministros, así como las responsabilidades del analista a la hora de demostrar que las técnicas empleadas son adecuadas para los analitos de interés, en la matriz de interés y a los niveles que deban evaluarse.
Además, se informa a los analistas y a los usuarios de los datos de que, salvo cuando una normativa lo especifique expresamente, el uso de los métodos SW-846 no es obligatorio para cumplir los requisitos federales de ensayo. La EPA proporciona la información contenida en este método como orientación para que el analista y la comunidad regulada tomen las decisiones necesarias para generar resultados que cumplan los objetivos de calidad de los datos para la aplicación prevista.
1.8 El uso de este método queda restringido a analistas con la experiencia y la formación adecuadas, o a personas bajo su supervisión. Cada analista debe demostrar su capacidad para generar resultados aceptables con este método. Como se ha indicado anteriormente, estas demostraciones son específicas para los analitos de interés y el sistema de disolventes utilizado, así como para los procedimientos aplicados a muestras de concentraciones bajas y medias/altas.
Sonicador multimuestra «VialTweeter» para la preparación simultánea de muestras en varios viales sellados y tubos de ensayo
2. Resumen del método
2.1 Procedimiento para bajas concentraciones – La muestra se mezcla con sulfato de sodio anhidro para formar un polvo de flujo libre. La mezcla se extrae con disolvente tres veces mediante extracción ultrasónica. El extracto se separa de la muestra por filtración al vacío o centrifugación. El extracto queda listo para la concentración final, la purificación y/o el análisis.
2.2 Procedimiento para concentraciones medias / altas – La muestra se mezcla con sulfato de sodio anhidro para formar un polvo de flujo libre. Esta mezcla se extrae con disolvente una vez mediante extracción ultrasónica. Se recoge una porción del extracto para su purificación y/o análisis.
3. Definiciones
Consulte el Capítulo uno y las instrucciones del fabricante para conocer las definiciones que puedan ser pertinentes para este método.
4. Interferencias
4.1 Los disolventes, los reactivos, el material de vidrio y otros equipos de procesamiento de muestras pueden generar artefactos y/o interferencias en el análisis de las muestras. Debe demostrarse que todos estos materiales están libres de interferencias en las condiciones del análisis mediante el análisis de blancos del método.
Puede ser necesario seleccionar específicamente los reactivos y purificar los disolventes mediante destilación en sistemas íntegramente de vidrio. Consulte cada método que vaya a utilizarse para obtener directrices específicas sobre los procedimientos de control de calidad y el Capítulo cuatro para obtener directrices generales sobre la limpieza del material de vidrio.
4.2 Las interferencias suelen ser específicas de los analitos de interés. Por tanto, consulte el Método 3500 y los métodos de determinación adecuados para obtener directrices específicas sobre las interferencias en la extracción.
5. Seguridad
Este método no aborda todos los aspectos de seguridad asociados a su uso. El laboratorio es responsable de mantener un entorno de trabajo seguro y un archivo actualizado de la normativa de OSHA sobre la manipulación segura de las sustancias químicas enumeradas en este método. Todo el personal que participe en estos análisis debe tener acceso a un archivo de consulta de fichas de datos de seguridad de materiales (MSDSs).
6. Equipos y suministros
La mención de nombres comerciales o productos comerciales en este manual tiene únicamente fines ilustrativos y no constituye una aprobación por parte de la EPA ni una recomendación exclusiva de uso. Los productos y ajustes instrumentales citados en los métodos SW-846 corresponden a los utilizados durante el desarrollo del método o evaluados posteriormente por la Agencia. Pueden emplearse materiales de vidrio, reactivos, suministros, equipos y ajustes distintos de los enumerados en este manual, siempre que se haya demostrado y documentado un desempeño del método adecuado para la aplicación prevista.
Esta sección no enumera el material de vidrio habitual de laboratorio (p. ej., vasos de precipitados y matraces).
6.2 Preparación ultrasónica – Debe utilizarse un equipo de tipo sonotrodo equipado con una punta de titanio, o un equipo que proporcione un desempeño adecuado. (p. ej. UP200Ht o UP200St)
6.2.1 Disruptor ultrasónico – El disruptor debe tener una potencia mínima de 300 vatios y capacidad de funcionamiento pulsado. Se recomienda un equipo diseñado para reducir el sonido de la cavitación. Siga las instrucciones del fabricante para preparar el disruptor para la extracción de muestras con concentraciones bajas y medias/altas. (p. ej. UP400S)
6.2.2 Utilice un sonotrodo de 3/4 de pulgada para el procedimiento del método para bajas concentraciones y una micropunta cónica de 1/8 de pulgada acoplada a un sonotrodo de 1/2 pulgada para el procedimiento del método para concentraciones medias/altas.
6.3 Caja de protección acústica – Para evitar daños auditivos, se recomienda utilizar un recinto de protección acústica (p. ej., la caja de protección acústica SPB-L). De este modo, puede reducirse considerablemente el ruido de cavitación del proceso de sonicación.
Equipos adicionales
6.4.1 Estufa de secado – Capaz de mantener 105 degC.
6.4.2 Desecador.
6.4.3 Crisoles – De porcelana o de aluminio desechable.
6.5 Pipetas Pasteur – De 1-mL, de vidrio, desechables.
6.7 Aparato de filtración al vacío o a presión
6.7.1 Embudo Buchner
6.7.2 Papel de filtro
6.8 Aparato Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tubo concentrador – De 10-mL, graduado. Se utiliza un tapón de vidrio esmerilado para evitar la evaporación de los extractos.
6.8.2 Matraz de evaporación – De 500-mL. Acople el matraz al tubo concentrador mediante muelles, abrazaderas o elementos equivalentes.
6.8.3 Columna Snyder – Macro, de tres bolas.
6.8.4 Columna Snyder – Micro, de dos bolas.
6.8.5 Muelles – De 1/2 pulgada.
6.9 Sistema de recuperación de vapores de disolvente.
NOTA: Se recomienda este material de vidrio para recuperar disolventes durante los procedimientos de concentración que requieren el uso de concentradores evaporativos Kuderna-Danish. La incorporación de este aparato puede ser obligatoria según la normativa federal, estatal o municipal que regula las emisiones atmosféricas de compuestos orgánicos volátiles. La EPA recomienda incorporar este tipo de sistema de recuperación como medida para implementar un programa de reducción de emisiones. La recuperación de disolventes es una forma de cumplir las iniciativas de minimización de residuos y prevención de la contaminación.
6.10 Gránulos de ebullición – Tratados mediante extracción con disolvente, de aproximadamente 10/40 mesh (carburo de silicio o equivalente).
6.11 Baño de agua – Calentado, con tapa de anillos concéntricos y capacidad para controlar la temperatura dentro de ± 5 degC. El baño debe utilizarse en una campana extractora.
6.12 Balanza – De carga superior, capaz de pesar con exactitud al 0,01 g más próximo.
6.13 Viales – De 2-mL, para un muestreador automático de GC, equipados con tapones de rosca o cierres engarzados con revestimiento de politetrafluoroetileno (PTFE).
6.14 Viales de centelleo de vidrio – De 20-mL, equipados con tapones de rosca revestidos de PTFE.
6.15 Espátula – De acero inoxidable o PTFE.
6.16 Columna de secado – Columna cromatográfica de vidrio de borosilicato de 20-mm de diámetro interior, con lana de vidrio en el fondo.
NOTA: Las columnas con discos de vidrio sinterizado son difíciles de descontaminar después de utilizarlas para secar extractos muy contaminados. Pueden adquirirse columnas sin discos sinterizados.
Utilice un pequeño tapón de lana de vidrio para retener el adsorbente. Antes de rellenar la columna con adsorbente, lave previamente el tapón de lana de vidrio con 50 mL de acetona y, a continuación, con 50 mL del disolvente de elución.
6.17 Aparato de evaporación con nitrógeno (opcional) – N-Evap, de 12 o 24 posiciones (Organomation Model 112 o equivalente).
7. Reactivos y patrones
7.2 Agua de calidad reactivo libre de compuestos orgánicos. Todas las referencias al agua en este método se refieren a agua de calidad reactivo libre de compuestos orgánicos, según se define en el Capítulo uno.
7.3 Sulfato de sodio (granular, anhidro), Na2SO4. Purifique calentándolo a 400 degC durante 4 hrs en una bandeja poco profunda, o mediante una limpieza previa del sulfato de sodio con cloruro de metileno. Si el sulfato de sodio se limpia previamente con cloruro de metileno, debe analizarse un blanco del método para demostrar que no hay interferencias procedentes del sulfato de sodio.
7.4 Disolventes de extracción
Las muestras deben extraerse utilizando un sistema de disolventes que proporcione una recuperación óptima y reproducible de los analitos de interés de la matriz de la muestra, a las concentraciones de interés. La elección del disolvente de extracción dependerá de los analitos de interés y ningún disolvente es aplicable universalmente a todos los grupos de analitos. Sea cual sea el sistema de disolventes empleado, incluidos los enumerados específicamente en este método, el analista debe demostrar un desempeño adecuado para los analitos de interés a los niveles de interés. Como mínimo, dicha demostración incluirá la demostración inicial de competencia descrita en el Método 3500, utilizando una matriz de referencia limpia. El Método 8000 describe procedimientos que pueden utilizarse para establecer criterios de desempeño para estas demostraciones, así como para los resultados de las muestras de matriz adicionadas y las muestras de control de laboratorio.
Muchos de los sistemas de disolventes descritos a continuación combinan un disolvente miscible con agua, como la acetona, y un disolvente inmiscible con agua, como el cloruro de metileno o el hexano. El objetivo del disolvente miscible con agua es facilitar la extracción de sólidos húmedos, permitiendo que la mezcla de disolventes penetre en la capa de agua de la superficie de las partículas sólidas. El disolvente inmiscible con agua extrae compuestos orgánicos con polaridades similares. Así, un disolvente apolar como el hexano se utiliza a menudo para analitos apolares como los PCBs, mientras que un disolvente polar como el cloruro de metileno puede utilizarse para analitos polares. La polaridad de la acetona también puede ayudar a extraer analitos polares en sistemas de mezclas de disolventes.
La Tabla 1 proporciona ejemplos de datos de recuperación de determinados compuestos orgánicos semivolátiles extraídos de un NIST SRM utilizando diversos sistemas de disolventes de extracción. Las siguientes secciones ofrecen directrices para elegir los disolventes para distintas clases de analitos.
Todos los disolventes deben ser de calidad para análisis de plaguicidas o equivalente. Los disolventes pueden desgasificarse antes de su uso.
7.4.1 Los compuestos orgánicos semivolátiles pueden extraerse con acetona/hexano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetona/cloruro de metileno (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Los plaguicidas organoclorados pueden extraerse con acetona/hexano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetona/cloruro de metileno (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 Los PCBs pueden extraerse con acetona/hexano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetona/cloruro de metileno (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) o hexano (C6H14).
7.4.4 Pueden emplearse otros sistemas de disolventes siempre que el analista pueda demostrar un desempeño adecuado para los analitos de interés, a las concentraciones de interés, en la matriz de la muestra (véase el Método 3500).
7.5 Disolventes de intercambio – Al utilizar algunos métodos de determinación, será necesario sustituir el disolvente de extracción por otro compatible con la instrumentación utilizada en ese método de determinación. Consulte el método de determinación que vaya a utilizarse para seleccionar el disolvente de intercambio adecuado. Todos los disolventes deben ser de calidad para análisis de plaguicidas o equivalente. A continuación se ofrecen ejemplos de disolventes de intercambio.
7.5.1 Hexano, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Ciclohexano, C6H12
7.5.4 Acetonitrilo, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
La caja de protección acústica SPB-L reduce considerablemente el ruido de cavitación de la sonicación.
8. Recogida, conservación y almacenamiento de muestras
8.1 Consulte el material introductorio del Capítulo cuatro, «Analitos orgánicos», el Método 3500 y los métodos de determinación específicos que vayan a emplearse.
8.2 Las muestras sólidas que se vayan a extraer mediante este procedimiento deben recogerse y almacenarse como cualquier otra muestra sólida que contenga compuestos orgánicos semivolátiles.
9. Control de calidad
9.2 Demostración inicial de competencia
Cada laboratorio debe demostrar su competencia inicial con cada combinación de preparación de muestras y método de determinación que utilice, generando datos con una exactitud y precisión aceptables para los analitos objetivo en una matriz limpia. El laboratorio también debe repetir la demostración de competencia siempre que se forme a nuevos miembros del personal o se realicen cambios significativos en la instrumentación. Consulte el Método 8000 para obtener información sobre cómo realizar una demostración de competencia.
9.3 Inicialmente, antes de procesar cualquier muestra, el analista debe demostrar que todas las partes del equipo en contacto con la muestra y los reactivos están libres de interferencias. Esto se realiza mediante el análisis de un blanco del método. Como comprobación continua, cada vez que se extraigan, purifiquen y analicen muestras, y cuando haya un cambio de reactivos, debe extraerse y analizarse un blanco del método para los compuestos de interés, como protección frente a la contaminación crónica del laboratorio.
9.4 Todos los blancos del método, las muestras de matriz adicionadas y las muestras replicadas deben someterse a los mismos procedimientos analíticos (sección 11.0) que las muestras reales.
9.5 Con este método deben utilizarse las prácticas habituales de aseguramiento de la calidad recogidas en los documentos de planificación sistemática y los SOP del laboratorio pertinentes. Deben registrarse todas las condiciones operativas de los instrumentos.
9.6 Consulte también el Método 3500 para conocer los procedimientos de control de calidad de la extracción y la preparación de muestras, y los métodos de determinación que vayan a utilizarse para conocer los procedimientos de QC de la determinación.
9.7 Cuando así se indique en el método de determinación correspondiente, deben añadirse patrones sustitutos a todas las muestras antes de la extracción. Consulte los Métodos 3500 y 8000 y los métodos de determinación correspondientes para obtener más información.
9.8 Como se ha indicado anteriormente, el uso de cualquier técnica de extracción, incluida la extracción ultrasónica, debe estar respaldado por datos que demuestren el desempeño del sistema de disolventes y de las condiciones operativas específicos para los analitos de interés, a los niveles de interés, en la matriz de la muestra.
10. Calibración y estandarización
No hay pasos de calibración o estandarización directamente asociados a este procedimiento de extracción de muestras.
11. Procedimiento
Como se indica en la sección 1.4, la extracción ultrasónica puede no ser un método tan riguroso como otros métodos de extracción de suelos/sólidos. Por tanto, es fundamental seguir estrictamente este método (incluidas las instrucciones del fabricante) para lograr la máxima eficiencia de extracción. Como mínimo, para utilizar esta técnica con éxito:
11.1 Manipulación de muestras
11.1.2 Muestras de residuos – Las muestras que consten de varias fases deben prepararse antes de la extracción mediante el procedimiento de separación de fases descrito en el Capítulo dos. Este procedimiento de extracción se aplica únicamente a sólidos.
11.1.3 Muestras de residuos secos que puedan molerse – Muela o subdivida los residuos por otro medio de modo que pasen por un tamiz de 1-mm o puedan extruirse a través de un orificio de 1- mm. Introduzca suficiente muestra en el aparato de molienda para obtener al menos 10 g después de moler.
PRECAUCIÓN: El secado y la molienda deben realizarse en una campana extractora para evitar la contaminación del laboratorio.
11.1.4 Materiales gomosos, fibrosos o aceitosos que no puedan molerse – Corte, triture o reduzca de otro modo el tamaño de estos materiales para permitir su mezclado y la máxima exposición de las superficies de la muestra durante la extracción.
11.2 Determinación del porcentaje de peso seco – Cuando los resultados de las muestras deban calcularse sobre la base del peso seco, debe pesarse una porción separada de la muestra al mismo tiempo que la porción utilizada para la determinación analítica.
PRECAUCIÓN: La estufa de secado debe situarse dentro de una campana extractora o disponer de ventilación con extracción. Una muestra de residuos peligrosos muy contaminada puede provocar una contaminación significativa del laboratorio.
Inmediatamente después de pesar la alícuota de muestra que se va a extraer, pese una alícuota adicional de entre 5 y 10-g de la muestra en un crisol tarado. Seque esta alícuota durante la noche a 105 degC. Deje que se enfríe en un desecador antes de pesarla.
Calcule el porcentaje de peso seco del siguiente modo:
% de peso seco = (g de muestra seca / g de muestra) x 100
Esta alícuota secada en estufa no se utiliza para la extracción y debe desecharse adecuadamente una vez determinado el peso seco.
11.3 Procedimiento de extracción para bajas concentraciones
Este procedimiento se aplica a muestras sólidas que previsiblemente contienen una concentración inferior o igual a 20 mg/kg de analitos orgánicos.
Pasos previos a la sonicación
11.3.1 Los siguientes pasos deben realizarse rápidamente para evitar la pérdida de los compuestos extraíbles más volátiles.
11.3.1.1 Pese aproximadamente 30 g de muestra en un vaso de precipitados de 400-mL. Registre el peso al 0,1 g más próximo.
11.3.1.2 A la muestra de cada lote seleccionada para la adición, añada 1,0 mL de la solución de adición a la matriz. Consulte el Método 3500 para obtener directrices sobre la elección adecuada de los compuestos y las concentraciones de adición a la matriz. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.3.1.3 Añada 1,0 mL de la solución de patrones sustitutos a todas las muestras, muestras adicionadas, muestras de QC y blancos. Consulte el Método 3500 para obtener directrices sobre la elección adecuada de los compuestos sustitutos y sus concentraciones. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.3.1.4 Si se va a utilizar la purificación por permeación en gel (véase el Método 3640), el analista debe añadir el doble del volumen de la solución de adición de patrones sustitutos (y de la solución de adición a la matriz, cuando corresponda), o bien concentrar el extracto final hasta la mitad del volumen normal, para compensar la mitad del extracto que se pierde al cargar la columna de GPC. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.3.1.5 Las muestras no porosas o húmedas (de tipo gomoso o arcilloso) que no tengan una textura arenosa de flujo libre deben mezclarse con 60 g de sulfato de sodio anhidro utilizando una espátula. Si es necesario, puede añadirse más sulfato de sodio. Tras añadir el sulfato de sodio, la muestra debe presentar flujo libre. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.3.1.6 Añada inmediatamente 100 mL del disolvente de extracción o de la mezcla de disolventes (véanse la sección 7.4 y la Tabla 2 para obtener información sobre la elección de los disolventes).
11.3.2 Sitúe la superficie inferior de la punta del sonotrodo de disrupción de 3/4 de pulgada aproximadamente 1/2 pulgada por debajo de la superficie del disolvente, pero por encima de la capa de sedimento.
NOTA: Asegúrese de que el sonotrodo ultrasónico esté correctamente montado según las instrucciones del fabricante.
11.3.3 Extraiga la muestra por ultrasonidos durante 3 min, con el control de salida ajustado al 100% (potencia máxima) o al ajuste de potencia recomendado por el fabricante, el selector de modo en Pulse (energía pulsada en lugar de energía continua) y el ciclo de trabajo ajustado al 50% (energía activada el 50% del tiempo y desactivada el 50% del tiempo). No utilice la sonda de micropunta.
11.3.4 Decante el extracto y fíltrelo a través de papel de filtro (p. ej., Whatman No. 41 o equivalente) en un embudo Buchner acoplado a un matraz de filtración limpio de 500-mL. Como alternativa, decante el extracto en un frasco de centrifugación y centrifugue a baja velocidad para eliminar las partículas.
11.3.5 Repita la extracción dos veces más con dos porciones adicionales de 100-mL de disolvente limpio. Separe el disolvente por decantación después de cada extracción ultrasónica. Tras la última extracción ultrasónica, vierta toda la muestra en el embudo Buchner, enjuague el vaso de precipitados con disolvente de extracción y añada el líquido de enjuague al embudo.
Pasos posteriores a la sonicación
11.3.6 Si es necesario, concentre el extracto antes del análisis siguiendo el procedimiento de la sección 11.5. De lo contrario, continúe en la sección 11.7.
UP200St con micropunta para la sonicación de muestras
11.4 Procedimiento de extracción para concentraciones medias / altas
Este procedimiento se aplica a muestras sólidas que previsiblemente contienen más de 20 mg/kg de analitos orgánicos.
Pasos previos a la sonicación
11.4.2 A la muestra de cada lote seleccionada para la adición, añada 1,0 mL de la solución de adición a la matriz. Consulte el Método 3500 para obtener directrices sobre la elección adecuada de los compuestos y las concentraciones de adición a la matriz. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.4.3 Añada 1,0 mL de la solución de adición de patrones sustitutos a todas las muestras, muestras adicionadas, muestras de QC y blancos. Consulte el Método 3500 para obtener directrices sobre la elección adecuada de los compuestos sustitutos y sus concentraciones. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.4.4 Si se va a utilizar la purificación por permeación en gel (véase el Método 3640), el analista debe añadir el doble del volumen de la solución de adición de patrones sustitutos (y de la solución de adición a la matriz, cuando corresponda), o bien concentrar el extracto final hasta la mitad del volumen normal, para compensar la mitad del extracto que se pierde al cargar la columna de GPC.
11.4.5 Las muestras no porosas o húmedas (de tipo gomoso o arcilloso) que no tengan una textura arenosa de flujo libre deben mezclarse con 2 g de sulfato de sodio anhidro utilizando una espátula. Si es necesario, puede añadirse más sulfato de sodio. Tras añadir el sulfato de sodio, la muestra debe presentar flujo libre (véase la nota de la sección 11.3).
11.4.6 Añada inmediatamente el volumen de disolvente necesario para alcanzar un volumen final de 10,0 mL, teniendo en cuenta el volumen añadido de patrones sustitutos y de adiciones a la matriz (véanse la sección 7.4 y la Tabla 2 para obtener información sobre la elección de los disolventes).
11.4.7 Extraiga la muestra con la sonda ultrasónica de micropunta cónica de 1/8 de pulgada durante 2 min, con el control de salida en el ajuste 5, el selector de modo en funcionamiento pulsado y el ciclo de trabajo al 50%.
11.4.8 Introduzca de 2 a 3 cm de lana de vidrio en una pipeta Pasteur desechable, sin compactarla. Filtre el extracto de la muestra a través de la lana de vidrio y recoja el extracto en un recipiente adecuado. No es posible recuperar de la muestra los 10 mL completos de disolvente de extracción. Por tanto, el analista debe recoger un volumen adecuado para la sensibilidad del método de determinación que vaya a utilizarse. Por ejemplo, para los métodos que no requieren una concentración adicional del extracto (p. ej., el Método 8081 suele emplear un volumen final de extracto de 10 mL), el extracto puede recogerse en un vial de centelleo u otro recipiente que pueda cerrarse herméticamente. Para los extractos que requieran una concentración adicional, se recomienda recoger un volumen estándar para todas esas muestras a fin de simplificar el cálculo de los resultados finales. Por ejemplo, recoja 5,0 mL de extracto en un tubo concentrador limpio. Este volumen representa exactamente la mitad del volumen total del extracto original de la muestra. Cuando sea necesario, tenga en cuenta la «pérdida» de la mitad del extracto en los cálculos finales de la muestra, o concentre el extracto final hasta la mitad del volumen final nominal (p. ej., 0,5 mL frente a 1,0 mL) para compensar la pérdida.
11.4.9 Si es necesario, concentre el extracto antes del análisis siguiendo el procedimiento de la sección 11.5 o la sección 11.6. De lo contrario, continúe en la sección 11.7.
Técnicas de concentración
Cuando sea necesario para cumplir los criterios de sensibilidad, los extractos de muestras obtenidos mediante el procedimiento de extracción para bajas concentraciones o para concentraciones medias/altas pueden concentrarse hasta el volumen final necesario para el método de determinación y la aplicación específica que vayan a utilizarse, mediante la técnica K-D o la evaporación con nitrógeno.
11.5.1 Monte un concentrador Kuderna-Danish (K-D) acoplando un tubo concentrador de 10-mL a un matraz de evaporación de tamaño adecuado.
11.5.2 Seque el extracto haciéndolo pasar por una columna de secado que contenga aproximadamente 10 g de sulfato de sodio anhidro. Recoja el extracto seco en el concentrador K-D.
11.5.3 Enjuague el tubo de recogida y la columna de secado con una porción adicional de 20-mL de disolvente, recogiendo el líquido de enjuague en el matraz K-D para lograr una transferencia cuantitativa.
11.5.4 Añada uno o dos gránulos de ebullición limpios al matraz y acople una columna Snyder de tres bolas. Acople el material de vidrio para la recuperación de vapores de disolvente (condensador y dispositivo de recogida, véase la sección 6.9) a la columna Snyder del aparato K-D, siguiendo las instrucciones del fabricante. Humedezca previamente la columna Snyder añadiendo aproximadamente 1 mL de cloruro de metileno (u otro disolvente adecuado) por la parte superior de la columna. Coloque el aparato K-D en un baño de agua caliente (15 – 20 EC por encima del punto de ebullición del disolvente), de modo que el tubo concentrador quede parcialmente sumergido en el agua caliente y toda la superficie inferior redondeada del matraz quede bañada por vapor caliente. Ajuste la posición vertical del aparato y la temperatura del agua según sea necesario para completar la concentración en 10 – 20 min. A la velocidad de destilación adecuada, las bolas de la columna golpetearán activamente, pero las cámaras no se inundarán. Cuando el volumen aparente de líquido alcance 1 mL, retire el aparato K-D del baño de agua y deje que escurra y se enfríe durante al menos 10 min.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque por completo, ya que esto provocará pérdidas importantes de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son especialmente susceptibles a estas pérdidas.
11.5.4.1 Si es necesario realizar un cambio de disolvente (según se indique en la Tabla 2 o en el método de determinación correspondiente), retire momentáneamente la columna Snyder y añada 50 mL del disolvente de intercambio y un nuevo gránulo de ebullición.
11.5.4.2 Vuelva a acoplar la columna Snyder. Concentre el extracto, aumentando la temperatura del baño de agua si es necesario para mantener una velocidad de destilación adecuada.
11.5.5 Retire la columna Snyder. Enjuague el matraz K-D y las uniones inferiores de la columna Snyder con 1 – 2 mL de disolvente, recogiendo el líquido de enjuague en el tubo concentrador. El extracto puede concentrarse más mediante una de las técnicas descritas en la sección 11.6, o ajustarse a un volumen final de 5,0 – 10,0 mL utilizando un disolvente adecuado (véanse la Tabla 2 o el método de determinación correspondiente). Si hay cristales de azufre, continúe con el Método 3660 para la purificación.
11.6 Si es necesario concentrar más el extracto, utilice la técnica de la columna micro-Snyder (véase la sección 11.6.1) o la técnica de evaporación con nitrógeno (véase la sección 11.6.2).
11.6.1 Técnica de la columna micro-Snyder
11.6.1.1 Añada un nuevo gránulo de ebullición limpio al tubo concentrador y acople una columna micro-Snyder de dos bolas directamente al tubo concentrador. Acople el material de vidrio para la recuperación de vapores de disolvente (condensador y dispositivo de recogida) a la columna micro-Snyder del aparato K-D, siguiendo las instrucciones del fabricante. Humedezca previamente la columna Snyder añadiendo 0,5 mL de cloruro de metileno o del disolvente de intercambio por la parte superior de la columna. Coloque el aparato de microconcentración en un baño de agua caliente de modo que el tubo concentrador quede parcialmente sumergido en el agua caliente. Ajuste la posición vertical del aparato y la temperatura del agua, según sea necesario, para completar la concentración en 5 – 10 min. A la velocidad de destilación adecuada, las bolas de la columna golpetearán activamente, pero las cámaras no se inundarán.
11.6.1.2 Cuando el volumen aparente de líquido alcance 0,5 mL, retire el aparato del baño de agua y deje que escurra y se enfríe durante al menos 10 min. Retire la columna Snyder y enjuague sus uniones inferiores con 0,2 mL de disolvente, recogiendo el líquido de enjuague en el tubo concentrador. Ajuste el volumen final del extracto a 1,0 – 2,0 mL.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque por completo, ya que esto provocará pérdidas importantes de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son especialmente susceptibles a estas pérdidas.
11.6.2 Técnica de evaporación con nitrógeno
11.6.2.1 Coloque el tubo concentrador en un baño templado (30 degC) y evapore el disolvente hasta un volumen de 0,5 mL utilizando una corriente suave de nitrógeno limpio y seco (filtrado a través de una columna de carbón activado).
PRECAUCIÓN: No deben utilizarse tubos de plástico nuevos entre la trampa de carbón y la muestra, ya que pueden introducir interferencias por ftalatos.
11.6.2.2 Durante la concentración, enjuague varias veces la pared interna del tubo concentrador con disolvente. Durante la evaporación, sitúe el tubo concentrador de modo que se evite la condensación de agua en el extracto. En los procedimientos normales, no debe permitirse que el extracto se seque.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque por completo, ya que esto provocará pérdidas importantes de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son especialmente susceptibles a estas pérdidas.
11.7 El extracto ya puede someterse a procedimientos de purificación o analizarse para determinar los analitos objetivo mediante las técnicas de determinación adecuadas. Si no se va a continuar inmediatamente con la manipulación del extracto, tape el tubo concentrador y guárdelo en un frigorífico. Si el extracto se va a almacenar durante más de 2 días, debe transferirse a un vial equipado con un tapón de rosca revestido de PTFE y etiquetarse adecuadamente.
12. Análisis de datos y cálculos
No hay cálculos explícitamente asociados a este procedimiento de extracción. Consulte el método de determinación correspondiente para calcular los resultados finales de las muestras.
13. Rendimiento del método
14. Prevención de la contaminación
14.1 La prevención de la contaminación engloba cualquier técnica que reduzca o elimine la cantidad y/o la toxicidad de los residuos en el punto de generación. Existen numerosas oportunidades para prevenir la contaminación en el funcionamiento de los laboratorios. La EPA ha establecido una jerarquía preferente de técnicas de gestión ambiental que sitúa la prevención de la contaminación como primera opción de gestión. Siempre que sea viable, el personal del laboratorio debe utilizar técnicas de prevención de la contaminación para abordar la generación de residuos. Cuando no sea viable reducir los residuos en origen, la Agencia recomienda el reciclaje como la siguiente mejor opción.
14.2 Para obtener información sobre la prevención de la contaminación que pueda ser aplicable a laboratorios e instituciones de investigación, consulte Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, disponible en el Department of Government Relations and Science Policy de la American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestión de residuos
Bibliografía/Referencias
- 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.
Información de interés
Los homogeneizadores ultrasónicos de tejidos suelen denominarse sonicador de sonda, lisador sónico, disruptor ultrasónico, molino ultrasónico, sonorruptor, sonificador, desmembrador sónico, disruptor celular, dispersor ultrasónico o disolvedor ultrasónico. Los distintos términos se deben a las diversas aplicaciones que pueden realizarse mediante sonicación.
Diferentes tamaños de sonotrodo para el UP200Ht