Guía de extracción por ultrasonidos EPA3550
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 del Medio Ambiente de los Estados Unidos (EPA) recomienda una serie de metodologías de ensayo de química analítica y características, muestreo y control medioambiental y garantía de calidad en apoyo de la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA). Para la extracción asistida por ultrasonidos, la EPA publicó las siguientes orientaciones:
MÉTODO 3550C – Extracción ultrasónica
1. Ámbito de aplicación
Además, los métodos SW-846, con la excepción del uso requerido del método para el análisis de parámetros definidos por el método, pretenden ser métodos de orientación que contienen información general sobre cómo realizar un procedimiento o técnica analítica que un laboratorio puede utilizar como punto de partida básico para generar su propio Procedimiento Operativo Estándar (SOP) detallado, ya sea para su propio uso general o para la aplicación de un proyecto específico. Los datos de rendimiento incluidos en este método son meramente orientativos y no pretenden ni deben utilizarse como criterios absolutos de aceptación del control de calidad a efectos de 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 de la matriz de la muestra con el disolvente de extracción.
1.2 Este método se divide en dos procedimientos, basados en la concentración esperada de compuestos orgánicos. El procedimiento de baja concentración (Sec. 11.3) es para componentes orgánicos individuales con una concentración prevista inferior o igual a 20 mg/kg y utiliza una muestra de mayor tamaño y tres extracciones seriadas (las concentraciones más bajas son más difíciles de extraer). El procedimiento de concentración media/alta (Sec. 11.4) es para componentes orgánicos individuales que se espera que superen los 20 mg/kg y utiliza una muestra más pequeña y una única extracción.
1.3 Se recomienda encarecidamente que los extractos se sometan a algún tipo de limpieza (por ejemplo, utilizando un método de la serie 3600) antes del análisis.
1.4 Es fundamental que se siga explícitamente el método (incluidas las instrucciones del fabricante) para lograr la máxima eficacia de extracción. Véase la Sec. 11.0 para una discusión de los aspectos críticos del procedimiento de extracción. Consulte las instrucciones del fabricante en relación con los ajustes operativos específicos.
1.5 Este método describe al menos tres sistemas de disolventes de extracción que pueden emplearse para diferentes grupos de analitos (véase el apartado 7.4). Pueden emplearse otros sistemas de disolventes, siempre que pueda demostrarse un rendimiento adecuado para los analitos de interés. La elección del disolvente de extracción dependerá de los analitos de interés y ningún disolvente es universalmente aplicable a todos los grupos de analitos. Debido a la preocupación que suscita la eficacia de la extracción por ultrasonidos, sobre todo en concentraciones cercanas o inferiores a unos 10 μg/kg, es imprescindible que el analista demuestre el rendimiento del sistema de disolventes específico y las condiciones de funcionamiento para los analitos de interés y las concentraciones de interés. Esta demostración se aplica a cualquier sistema de disolvente que se emplee, incluidos los enumerados específicamente en este método. Como mínimo, dicha demostración abarcará la demostración inicial de competencia descrita en el método 3500, utilizando una matriz de referencia limpia. El método 8000 describe los procedimientos que pueden utilizarse para desarrollar criterios de rendimiento para dichas demostraciones, así como para los resultados de las muestras de control de laboratorio y de los picos de matriz.
1.6 La EPA señala que existen pocos datos publicados sobre la eficacia de la extracción ultrasónica con respecto a los plaguicidas organofosforados en concentraciones bajas de partes por billón (ppb) e inferiores. En consecuencia, el uso de este método para estos compuestos en particular debe estar respaldado por datos de rendimiento como los comentados anteriormente y en el método 3500.
1.7 Antes de emplear este método, se recomienda a los analistas consultar el método base para cada tipo de procedimiento que pueda emplearse en el análisis general (por ejemplo, Métodos 3500, 3600, 5000 y 8000) para obtener información adicional sobre procedimientos de control de calidad, desarrollo de criterios de aceptación de CC, cálculos y orientación general. Los analistas también deben consultar la declaración de exención de responsabilidad al principio del manual y la información del Capítulo Dos para obtener orientación sobre la flexibilidad prevista en la elección de métodos, aparatos, materiales, reactivos y suministros, y sobre las responsabilidades del analista para demostrar que las técnicas empleadas son apropiadas para los analitos de interés, en la matriz de interés y a los niveles de preocupación.
Además, se advierte a los analistas y usuarios de datos que, salvo cuando se especifique explícitamente en un reglamento, el uso de los métodos SW-846 no es obligatorio en respuesta a los requisitos federales de ensayo. La información contenida en este método es proporcionada por la EPA como orientación para ser utilizada por el analista y la comunidad regulada en la toma de decisiones necesarias para generar resultados que cumplan con los objetivos de calidad de datos para la aplicación prevista.
1.8 El uso de este método está restringido a analistas con la experiencia y la formación adecuadas, o bajo su supervisión. Cada analista debe demostrar su capacidad para generar resultados aceptables con este método. Como se ha indicado anteriormente, tales demostraciones son específicas de los analitos de interés y del sistema de disolventes utilizado, así como de los procedimientos para muestras de baja y media/alta concentración.
VialTweeter para la preparación de muestras por ultrasonidos
2. Resumen del método
2.1 Procedimiento de baja concentración — La muestra se mezcla con sulfato sódico anhidro para formar un polvo que fluya libremente. 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 está listo para la concentración final, la limpieza y/o el análisis.
2.2 Procedimiento de concentración media / alta — La muestra se mezcla con sulfato sódico anhidro para formar un polvo que fluya libremente. Se extrae una vez con disolvente, mediante extracción ultrasónica. Se recoge una porción del extracto para su limpieza y/o análisis.
3. Definiciones
Consulte el Capítulo Uno y las instrucciones del fabricante para las definiciones que puedan ser relevantes para este método.
4. Interferencias
4.1 Los disolventes, reactivos, material de vidrio y otro material de procesamiento de muestras pueden producir 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 los blancos del método.
Puede ser necesaria una selección específica de reactivos y la purificación de disolventes por destilación en sistemas totalmente de vidrio. Consulte cada método que vaya a utilizar para obtener orientaciones específicas sobre los procedimientos de control de calidad y el capítulo 4 para obtener orientaciones generales sobre la limpieza del material de vidrio.
4.2 Las interferencias suelen ser específicas de los analitos de interés. Por lo tanto, consulte el Método 3500 y los métodos determinativos apropiados para obtener orientación específica sobre las interferencias de extracción.
5. Seguridad
Este método no aborda todas las cuestiones de seguridad asociadas a su uso. El laboratorio es responsable de mantener un entorno de trabajo seguro y un archivo de conocimiento actualizado de las normativas de la OSHA relativas a la manipulación segura de los productos químicos enumerados en este método. Todo el personal que participe en estos análisis debe disponer de un archivo de referencia de las hojas de datos de seguridad de los materiales (MSDS).
6. 6. Equipamiento y suministros
La mención de nombres comerciales o productos comerciales en este manual se hace únicamente con fines ilustrativos y no constituye un respaldo de la EPA ni una recomendación exclusiva de uso. Los productos y configuraciones de instrumentos citados en los métodos SW-846 representan los productos y configuraciones utilizados durante el desarrollo del método o evaluados posteriormente por la Agencia. Pueden emplearse cristalería, reactivos, suministros, equipos y configuraciones distintos de los enumerados en este manual siempre que se haya demostrado y documentado el rendimiento del método adecuado para la aplicación prevista.
Esta sección no incluye el material de vidrio común de laboratorio (por ejemplo, vasos de precipitados y matraces).
6.2 Preparación por ultrasonidos — Debe utilizarse un dispositivo de tipo bocina equipado con una punta de titanio, o un dispositivo que ofrezca un rendimiento adecuado. (Por ejemplo UP200Ht o UP200St)
6.2.1 Disruptor ultrasónico — El disruptor debe tener una potencia mínima de 300 vatios, con capacidad de pulsación. Se recomienda un dispositivo diseñado para reducir el sonido de cavitación. Siga las instrucciones del fabricante para preparar el disruptor para la extracción de muestras con concentraciones bajas y medias/altas. (Por ejemplo UP400S)
6.2.2 Utilice una bocina de 3/4 de pulgada para el procedimiento del método de baja concentración y una microtipia cónica de 1/8 de pulgada unida a una bocina de 1/2 pulgada para el procedimiento del método de concentración media/alta.
6.3 Caja de protección acústica - Para evitar daños auditivos, se recomienda el uso de una caja de protección acústica (por ejemplo, la caja de protección acústica SPB-L). De este modo, el ruido de cavitación del proceso de sonicación puede reducirse sustancialmente.
Otros equipos
6.4.1 Horno de secado — Capaz de mantener 105 grados C.
6.4.2 Desecador.
6.4.3 Crisoles — Porcelana o aluminio desechable.
6.5 Pipetas Pasteur — 1-mL, vidrio, desechable.
6.7 Aparatos de filtración al vacío o a presión
6.7.1 Embudo de Buchner
6.7.2 Papel de filtro
6.8 Aparato Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tubo concentrador — 10 ml, graduado. Se utiliza un tapón esmerilado para evitar la evaporación de los extractos.
6.8.2 Matraz de evaporación — 500 ml. Fije el matraz al tubo concentrador con muelles, abrazaderas o equivalentes.
6.8.3 Columna Snyder — Macro de tres bolas.
6.8.4 Columna Snyder — Micro de dos bolas.
6.8.5 Muelles — 1/2 pulgada.
6.9 Sistema de recuperación de vapores de disolventes.
NOTA: Esta cristalería se recomienda para la recuperación de disolventes durante los procedimientos de concentración que requieren el uso de concentradores evaporativos Kuderna-Danish. La incorporación de este aparato puede ser exigida por las normativas federales, estatales o de los municipios locales que regulan las emisiones atmosféricas de sustancias orgánicas volátiles. La EPA recomienda la incorporación de este tipo de sistema de recuperación como método para implantar un programa de reducción de emisiones. La recuperación de disolventes es un medio para ajustarse a las iniciativas de minimización de residuos y prevención de la contaminación.
6.10 Virutas hirviendo — Extraído con disolvente, malla 10/40 aproximadamente (carburo de silicio o equivalente).
6.11 Baño de agua — Calentado, con una cubierta de anillo concéntrico, capaz de controlar la temperatura a ± 5 grados C. El baño debe utilizarse en una campana.
6.12 Balance — Carga superior, capaz de pesar con precisión de 0,01 g.
6.13 Viales — 2-mL, para automuestreador GC, equipados con tapones de rosca revestidos de politetrafluoroetileno (PTFE) o tapones de engarce.
6.14 Frascos de centelleo de vidrio — 20-mL, equipados con tapones de rosca revestidos de PTFE.
6.15 Espátula — 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 fritado son difíciles de descontaminar después de haber sido utilizadas para secar extractos muy contaminados. Pueden adquirirse columnas sin fritas.
Utilice una pequeña almohadilla de lana de vidrio para retener el adsorbente. Lave previamente la almohadilla de lana de vidrio con 50 mL de acetona seguidos de 50 mL del disolvente de elución antes de rellenar la columna con adsorbente.
6.17 Aparato de evaporación de nitrógeno (opcional) — N-Evap, de 12 ó 24 posiciones (modelo 112 de Organomation, o equivalente).
7. Reactivos y patrones
7.2 Agua reactiva libre de materia orgánica. Todas las referencias a agua en este método se refieren a agua reactiva libre de orgánicos, tal como se define en el Capítulo Uno.
7.3 Sulfato de sodio (granulado, anhidro), Na2SO4. Purificar calentando a 400 °C durante 4 horas en una bandeja poco profunda, o limpiando previamente el 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, demostrando que no hay interferencia 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 a partir de la matriz de la muestra, en las concentraciones de interés. La elección del disolvente de extracción dependerá de los analitos de interés y ningún disolvente es universalmente aplicable a todos los grupos de analitos. Cualquiera que sea el sistema de disolventes empleado, incluidos los enumerados específicamente en este método, el analista debe demostrar un rendimiento adecuado para los analitos de interés, a los niveles de interés. Como mínimo, dicha demostración abarcará la demostración inicial de competencia descrita en el método 3500, utilizando una matriz de referencia limpia. El método 8000 describe los procedimientos que pueden utilizarse para desarrollar criterios de rendimiento para dichas demostraciones, así como para los resultados de las muestras de control de laboratorio y de los picos de matriz.
Muchos de los sistemas de disolventes descritos a continuación incluyen la combinación de un disolvente miscible en agua, como la acetona, y un disolvente inmiscible en agua, como el cloruro de metileno o el hexano. La finalidad del disolvente miscible en agua es facilitar la extracción de sólidos húmedos permitiendo que el disolvente mezclado penetre en la capa de agua de la superficie de las partículas sólidas. El disolvente inmiscible en agua extrae compuestos orgánicos con polaridades similares. Así, un disolvente no polar como el hexano se utiliza a menudo para analitos no polares como los PCB, 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 disolventes mixtos.
La Tabla 1 proporciona datos de recuperación de ejemplo para compuestos orgánicos semivolátiles seleccionados extraídos de un SRM del NIST utilizando varios sistemas de disolventes de extracción. Las secciones siguientes proporcionan orientación sobre la elección de disolventes para diversas clases de analitos.
Todos los disolventes deben ser de calidad plaguicida 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 PCB pueden extraerse con acetona/hexano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), o 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 rendimiento 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 — Con el uso de algunos métodos determinativos, será necesario cambiar el disolvente de extracción por un disolvente compatible con la instrumentación utilizada en ese método determinativo. Consulte el método determinativo que se utilizará para seleccionar el disolvente de intercambio adecuado. Todos los disolventes deben ser de calidad plaguicida o equivalente. A continuación se dan 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 sustancialmente el ruido de cavitación de la sonicación.
8. Recogida, conservación y almacenamiento de muestras
8.1 Véase la introducción del capítulo 4, “Analitos orgánicos” Método 3500, y los métodos determinantes específicos que deben emplearse.
8.2 Las muestras sólidas que vayan a extraerse mediante este procedimiento deben recogerse y almacenarse como cualquier otra muestra sólida que contenga sustancias orgánicas semivolátiles.
9. 9. Control de calidad
9.2 Demostración inicial de aptitud
Cada laboratorio debe demostrar su aptitud inicial con cada combinación de preparación de muestras y método determinante que utilice, generando datos de exactitud y precisión aceptables para los analitos objetivo en una matriz limpia. El laboratorio también debe repetir la demostración de aptitud cada vez que se forme a nuevos miembros del personal o se realicen cambios significativos en la instrumentación. Véase el método 8000 para obtener información sobre cómo llevar a cabo una demostración de aptitud.
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 logra mediante el análisis de un método en blanco. Como comprobación continua, cada vez que se extraigan, limpien y analicen muestras, y cuando se produzca un cambio de reactivos, deberá extraerse y analizarse un blanco de método para los compuestos de interés, como salvaguardia contra la contaminación crónica del laboratorio.
9.4 Los blancos del método, las muestras de pico de matriz o las muestras replicadas deben someterse a los mismos procedimientos analíticos (Sec. 11.0) que los utilizados en las muestras reales.
9.5 Con este método deben aplicarse las prácticas estándar de garantía de calidad incluidas en los documentos de planificación sistemática y en los procedimientos normalizados de trabajo del laboratorio. Deben registrarse todas las condiciones de funcionamiento de los instrumentos.
9.6 Consulte también el Método 3500 para los procedimientos de control de calidad de extracción y preparación de muestras y los métodos determinativos que deben utilizarse para los procedimientos de control de calidad determinativos.
9.7 Cuando se indique en el método determinativo apropiado, deben añadirse patrones sustitutos a todas las muestras antes de la extracción. Para más información, véanse los métodos 3500 y 8000 y los métodos determinativos correspondientes.
9.8 Como se ha señalado anteriormente, el uso de cualquier técnica de extracción, incluida la extracción por ultrasonidos, debe estar respaldado por datos que demuestren el rendimiento del sistema de disolventes específico y las condiciones de funcionamiento para los analitos de interés, a los niveles de interés, en la matriz de la muestra.
10. Calibración y normalización
No hay pasos de calibración o estandarización directamente asociados con este procedimiento de extracción de muestras.
11. Procedimiento
Como se indica en la sección 1.4, la extracción por ultrasonidos puede no ser un método tan riguroso como otros métodos de extracción para suelos/sólidos. Por lo tanto, es fundamental que este método se siga explícitamente (incluidas las instrucciones del fabricante) para lograr la máxima eficacia de extracción. Como mínimo, para utilizar con éxito esta técnica:
11.1 Manipulación de muestras
11.1.2 Muestras de residuos — Las muestras compuestas de fases múltiples deben prepararse antes de la extracción mediante el procedimiento de separación de fases descrito en el Capítulo Dos. Este procedimiento de extracción es sólo para sólidos.
11.1.3 Muestras de residuos secos susceptibles de trituración — Triturar o subdividir de otro modo los residuos de modo que pasen por un tamiz de 1 mm o puedan extruirse a través de un orificio de 1 mm. Introducir en el aparato de trituración una cantidad de muestra suficiente para obtener al menos 10 g después de la trituración.
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 no susceptibles de molienda — Corte, desmenuce o reduzca de otro modo el tamaño de estos materiales para permitir la mezcla y la máxima exposición de las superficies de la muestra para la extracción.
11.2 Determinación del porcentaje de peso seco — Cuando los resultados de la muestra deban calcularse sobre la base del peso en seco, deberá pesarse una porción separada de la muestra al mismo tiempo que la porción utilizada para la determinación analítica.
PRECAUCIÓN: El horno de secado debe estar contenido en una campana o ventilado. Una muestra de residuos peligrosos muy contaminada puede provocar una contaminación importante del laboratorio.
Inmediatamente después de pesar la alícuota de la muestra que se va a extraer, pesar una alícuota adicional de 5 a 10 g de la muestra en un crisol tarado. Secar esta alícuota durante una noche a 105 °C. Dejar enfriar en un desecador antes de pesarla.
Calcular el porcentaje de peso seco de la siguiente manera:
% peso seco = (g de muestra seca / g de muestra) x 100
Esta alícuota secada en horno no se utiliza para la extracción y debe eliminarse adecuadamente una vez determinado el peso en seco.
11.3 Procedimiento de extracción a baja concentración
Este procedimiento se aplica a las muestras sólidas que se espera contengan menos o igual a 20 mg/kg de análisis orgánicos.
Pasos previos a la sonicación
11.3.1 Los siguientes pasos deben realizarse rápidamente para evitar la pérdida de los extraíbles más volátiles.
11.3.1.1 Pesar aproximadamente 30 g de muestra en un vaso de precipitados de 400 ml. Anote el peso con una precisión de 0,1 g.
11.3.1.2 Para la muestra de cada lote seleccionada para adición, añada 1.0 mL de la solución de adición de la matriz. Consulte el Método 3500 para obtener orientación sobre la elección adecuada de los compuestos de adición a la matriz y las concentraciones. Véase también la nota de la Sec. 11.3.
11.3.1.3 Agregue 1.0 mL de la solución estándar sustituta a todas las muestras, muestras enriquecidas, muestras de control de calidad y blancos. Consulte el Método 3500 para obtener orientación sobre la elección adecuada de compuestos sustitutos y concentraciones. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.3.1.4 Si se va a emplear la limpieza por permeabilización en gel (véase el método 3640), el analista deberá añadir el doble del volumen de la solución de adición del sustituto (y de la solución de adición de la matriz, si procede), o concentrar el extracto final a la mitad del volumen normal, para compensar la mitad del extracto que se pierde debido a la carga de la columna de GPC. Véase también la nota del apartado 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 sódico anhidro, utilizando una espátula. Si es necesario, puede añadirse más sulfato sódico. Una vez añadido el sulfato de sodio, la muestra debe fluir libremente. Véase también la nota del apartado 11.3.
11.3.1.6 Añadir inmediatamente 100 mL del disolvente de extracción o de la mezcla de disolventes (véanse la Sec. 7.4 y la Tabla 2 para información sobre la elección de disolventes).
11.3.2 Coloque la superficie inferior de la punta del cuerno disruptor 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 la bocina ultrasónica / sonotrodo está correctamente montado de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
11.3.3 Extraiga la muestra por ultrasonidos durante 3 minutos, con el control de salida ajustado al 100% (potencia máxima) o al ajuste de potencia recomendado por el fabricante, el conmutador de modo en Pulse (energía pulsante en lugar de energía continua) y el ciclo de trabajo porcentual ajustado al 50% (energía activada el 50% del tiempo y desactivada el 50% del tiempo). No utilice la sonda de micropunta.
11.3.4 Decantar el extracto y filtrarlo a través de papel de filtro (por ejemplo, Whatman n.º 41 o equivalente) en un embudo Buchner acoplado a un matraz de filtración limpio de 500 ml. Alternativamente, decantar el extracto en un frasco de centrífuga y centrifugar a baja velocidad para eliminar las partículas.
11.3.5 Repita la extracción dos veces más con otras dos porciones de 100 ml de disolvente limpio. Decantar el disolvente después de cada extracción ultrasónica. Después de la extracción ultrasónica final, vierta toda la muestra en el embudo Buchner, enjuague el vaso de precipitados con disolvente de extracción y añada el enjuague al embudo.
Pasos después de la sonicación
11.3.6 Si es necesario, concentre el extracto antes del análisis siguiendo el procedimiento del apartado 11.5. De lo contrario, pase al apartado 11.7. En caso contrario, pase a la Sec. 11.7.
UP200St con micropunta para sonicación de muestras
11.4 Procedimiento de extracción a media/alta concentración
Este procedimiento se aplica a las muestras sólidas que se espera contengan más de 20 mg/kg de analitos orgánicos.
Pasos previos a la sonicación
11.4.2 Para la muestra de cada lote seleccionada para adición, añada 1.0 mL de la solución de adición a la matriz. Consulte el Método 3500 para obtener orientación sobre la elección adecuada de los compuestos de adición a la matriz y las concentraciones. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.4.3 Agregue 1.0 mL de solución de adición de sustitutos a todas las muestras, muestras adicionadas, muestras de control de calidad y blancos. Consulte el Método 3500 para obtener orientación sobre la elección adecuada de los compuestos de adición a la matriz y las concentraciones. Véase también la nota de la sección 11.3.
11.4.4 Si se va a emplear la limpieza por permeación en gel (véase el método 3640), el analista deberá añadir el doble del volumen de la solución de adición del sustituto (y de la solución de adición de la matriz, en su caso), o concentrar el extracto final a la mitad del volumen normal, para compensar la mitad del extracto que se pierde debido a la carga de 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 sódico anhidro, utilizando una espátula. Si es necesario, puede añadirse más sulfato sódico. Una vez añadido el sulfato sódico, la muestra debe fluir libremente (véase la nota del apartado 11.3).
11.4.6 Añadir inmediatamente el volumen de disolvente que sea necesario para que el volumen final sea de 10,0 ml, teniendo en cuenta el volumen añadido de sustitutos y picos de matriz (véanse la sección 7.4 y la tabla 2 para obtener información sobre la elección de disolventes).
11.4.7 Extraer la muestra con la sonda ultrasónica de micropunta cónica de 1/8 de pulgada durante 2 min en el ajuste de control de salida 5 y con el conmutador de modo en pulso y el ciclo de trabajo porcentual al 50%.
11.4.8 Envasar sin apretar una pipeta Pasteur desechable con 2 a 3 cm de lana de vidrio. Filtrar el extracto de la muestra a través de la lana de vidrio y recoger el extracto en un recipiente adecuado. La totalidad de los 10 mL de disolvente de extracción no puede recuperarse de la muestra. Por lo tanto, el analista debe recoger un volumen apropiado para la sensibilidad del método determinativo que se vaya a utilizar. Por ejemplo, para los métodos que no necesitan que el extracto se concentre más (por ejemplo, el Método 8081 emplea típicamente un volumen final de extracto de 10 mL), el extracto puede recogerse en un vial de centelleo u otro recipiente sellable. En el caso de los extractos que necesiten una mayor concentración, es aconsejable recoger un volumen estándar para todas esas muestras con el fin de simplificar el cálculo de los resultados finales de la muestra. Por ejemplo, recoja 5,0 mL de extracto en un tubo concentrador limpio. Este volumen representa exactamente la mitad del volumen total del extracto de la muestra original. Si es necesario, tenga en cuenta el “pérdida” de la mitad del extracto en los cálculos de la muestra final, o concentrar el extracto final a la mitad del volumen final nominal (por ejemplo, 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 descrito en los apartados 11.5 u 11.6. En caso contrario, pase al apartado 11.7. En caso contrario, pase a la sección 11.7.
Técnicas de concentración
Cuando sea necesario para cumplir los criterios de sensibilidad, los extractos de muestra del procedimiento de extracción de baja concentración o de concentración media/alta podrán concentrarse hasta el volumen final necesario para el método determinativo y la aplicación específica que se vaya a utilizar, utilizando la técnica K-D o la evaporación de nitrógeno.
11.5.1 Montar un concentrador Kuderna-Danish (K-D) acoplando un tubo concentrador de 10 ml a un matraz de evaporación del tamaño adecuado.
11.5.2 Secar el extracto haciéndolo pasar por una columna de secado que contenga unos 10 g de sulfato sódico anhidro. Recoger el extracto seco en el concentrador K-D.
11.5.3 Enjuagar el tubo de recogida y la columna de secado en el matraz K-D con una porción adicional de 20 ml de disolvente para conseguir una transferencia cuantitativa.
11.5.4 Añada una o dos virutas de ebullición limpias al matraz y fije una columna Snyder de tres bolas. Fije la cristalería de recuperación de vapores de disolvente (condensador y dispositivo de recogida, véase el apartado 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) en la parte superior de la columna. Colocar el aparato K-D en un baño de agua caliente (15 – 20 EC por encima del punto de ebullición del disolvente) de forma que el tubo concentrador quede parcialmente sumergido en el agua caliente y toda la superficie redondeada inferior del matraz quede bañada por el 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 adecuada de destilación, las bolas de la columna vibrarán 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 déjelo escurrir y enfriar durante al menos 10 min.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque, ya que esto provocará graves pérdidas de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son particularmente susceptibles a tales pérdidas.
11.5.4.1 Si es necesario un intercambio de disolvente (como se indica en la Tabla 2 o en el método determinativo apropiado), retire momentáneamente la columna Snyder, añada 50 mL del disolvente de intercambio y un nuevo chip de ebullición.
11.5.4.2 Volver a colocar la columna Snyder. Concentrar 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. Enjuagar el matraz K-D y las juntas inferiores de la columna Snyder en el tubo concentrador con 1 – 2 mL de disolvente. El extracto puede concentrarse aún más utilizando una de las técnicas descritas en la Sec. 11.6, o ajustarse a un volumen final de 5,0 – 10.0 mL usando un solvente apropiado (ver Tabla 2 o el método determinativo apropiado). Si hay cristales de azufre presentes, proceda al Método 3660 para la limpieza.
11.6 Si es necesaria una mayor concentración, utilice la técnica de microcolumna Snyder (véase el apartado 11.6.1) o la técnica de evaporación de nitrógeno (véase el apartado 11.6.2).
11.6.1 Técnica de la microcolumna Snyder
11.6.1.1 Añadir una viruta de ebullición nueva y limpia al tubo concentrador y acoplar una microcolumna Snyder de dos bolas directamente al tubo concentrador. Fijar la cristalería de recuperación de vapores de disolvente (condensador y dispositivo de recogida) a la microcolumna Snyder del aparato K-D, siguiendo las instrucciones del fabricante. Humedecer previamente la columna Snyder añadiendo 0,5 mL de cloruro de metileno o del disolvente de intercambio en la parte superior de la columna. Colocar el aparato de microconcentración en un baño de agua caliente de forma que el tubo concentrador quede parcialmente sumergido en el agua caliente. Ajustar la posición vertical del aparato y la temperatura del agua, según sea necesario, para completar la concentración en 5 – 10 min. A la velocidad adecuada de destilación, las bolas de la columna vibrarán activamente, pero las cámaras no se inundarán.
11.6.1.2 Cuando el volumen aparente de líquido alcance 0,5 mL, retirar el aparato del baño de agua y dejar que escurra y se enfríe durante al menos 10 min. Retirar la columna Snyder y enjuagar sus juntas inferiores en el tubo concentrador con 0,2 mL de disolvente. Ajustar el volumen final del extracto a 1,0 – 2.0 mL.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque, ya que esto provocará graves pérdidas de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son particularmente susceptibles a tales pérdidas.
11.6.2 Técnica de evaporación del nitrógeno
11.6.2.1 Colocar el tubo concentrador en un baño caliente (30 grados C) y evaporar el volumen de disolvente a 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 carbono y la muestra, ya que pueden introducir interferencias de ftalatos.
11.6.2.2 Enjuagar la pared interna del tubo concentrador varias veces con disolvente durante la concentración. Durante la evaporación, colocar el tubo concentrador de forma que se evite la condensación de agua en el extracto. En procedimientos normales, no debe permitirse que el extracto se seque.
PRECAUCIÓN: No deje que el extracto se seque, ya que esto provocará graves pérdidas de algunos analitos. Los plaguicidas organofosforados son particularmente susceptibles a tales pérdidas.
11.7 El extracto puede someterse ahora a procedimientos de limpieza o analizarse para los analitos objetivo utilizando la(s) técnica(s) determinativa(s) apropiada(s). Si no se va a seguir manipulando el extracto inmediatamente, tape el tubo concentrador y guárdelo en el frigorífico. Si el extracto va a almacenarse durante más de 2 días, debe transferirse a un vial equipado con un tapón de rosca revestido de PTFE y etiquetado adecuadamente.
12. Análisis de datos y cálculos
No hay cálculos explícitamente asociados a este procedimiento de extracción. Véase el método determinativo apropiado para el cálculo de los resultados finales de la muestra.
13. Rendimiento del método
14. Prevención de la contaminación
14.1 La prevención de la contaminación abarca cualquier técnica que reduzca o elimine la cantidad y/o toxicidad de los residuos en el punto de generación. Existen numerosas oportunidades para la prevención de la contaminación en el funcionamiento de los laboratorios. La EPA ha establecido una jerarquía preferida de técnicas de gestión medioambiental que sitúa la prevención de la contaminación como la opción de gestión de primera elección. Siempre que sea posible, el personal del laboratorio debe utilizar técnicas de prevención de la contaminación para hacer frente a la generación de residuos. Cuando no sea posible reducir los residuos en origen, la Agencia recomienda el reciclado como segunda mejor opción.
14.2 Para obtener información sobre la prevención de la contaminación aplicable a laboratorios e instituciones de investigación, consulte Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, disponible en el Departamento de Relaciones Gubernamentales y Política Científica de la American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestión de residuos
La gestión de residuos debe llevarse a cabo de acuerdo con las normas y reglamentos vigentes en materia de gestión de residuos sólidos y peligrosos, en particular las normas de identificación de residuos peligrosos y las restricciones relativas a la eliminación en vertederos. Para más información sobre la gestión de residuos, consulte The Waste Management Manual for Laboratory Personnel (Manual de gestión de residuos para personal de laboratorio) disponible en la American Chemical Society en la dirección indicada en el apartado 14.2.
16. Referencias
- U.S. EPA, “Estudio comparativo entre laboratorios: Métodos para compuestos volátiles y semivolátiles,” 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, “Evaluación de los métodos 3540 (Soxhlet) y 3550 (sonicación) para la evaluación de analitos del apéndice IX a partir de muestras sólidas,” S-CUBED, informe para el contrato 68-03-33-75 de la EPA, asignación de trabajo nº 03, documento nº SSS-R- 88-9436, octubre de 1988.
Información interesante
A los homogeneizadores ultrasónicos también se los denomina frecuentemente como sonicador de sonda, sonolisador, fraccionador por ultrasonidos, pulverizador ultrasónico, sonoruptor, sonificador, disgregador ultrasónico, fraccionador celular, dispersor ultrasónico o mezclador por ultrasonidos. Estos términos provienen de las distintas aplicaciones que se pueden llevar a cabo por sonicación.
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