EPA3550 ultraheli ekstraheerimise juhend
Ultraheliekstraheerimine on roheline, keskkonnasõbralik ekstraheerimismeetod, mida saab rakendada nii väikeste laboriproovide puhul kui ka väärtuslike ühendite ekstraheerimiseks kommertstootmise mastaabis. Ameerika Ühendriikide keskkonnakaitseagentuur (Environmental Protection Agency, EPA) soovitab mitmesuguseid analüütilise keemia ja iseloomulike omaduste testimise metoodikaid, keskkonnaproovide võtmist ja seiret ning kvaliteeditagamist, et toetada ressursside säästmise ja taaskasutamise seadust (Resource Conservation and Recovery Act, RCRA). Ultraheliga toetatud ekstraheerimise kohta avaldas EPA järgmise juhendi:
MEETOD 3550C – ultraheli ekstraheerimine
1. Ulatus ja kohaldamine
Lisaks on SW-846 meetodid – välja arvatud meetodiga määratletud parameetrite analüüsimisel nõutav meetodi kasutamine – mõeldud juhendmeetoditeks, mis sisaldavad üldist teavet analüütilise protseduuri või võtte teostamise kohta ning mida laboratoorium võib kasutada lähtepunktina oma üksikasjaliku standardtöökorra (SOP) koostamiseks, olgu see siis laboratooriumi üldiseks kasutuseks või konkreetse projekti jaoks. Selles meetodis esitatud toimivusandmed on mõeldud üksnes juhiseks ning neid ei ole ette nähtud kasutada ega tohi kasutada absoluutsete kvaliteedikontrolli (QC) vastuvõtukriteeriumidena laboratooriumi akrediteerimise eesmärgil.
1.1 See meetod kirjeldab protseduuri mittelenduvate ja poollenduvate orgaaniliste ühendite ekstraheerimiseks tahketest materjalidest, nagu mullad, setted ja jäätmed. Ultraheliprotsess tagab proovimaatriksi tiheda kontakti ekstraheeriva lahustiga.
1.2 See meetod on jagatud kaheks protseduuriks, lähtudes orgaaniliste ühendite eeldatavast kontsentratsioonist. Madala kontsentratsiooni protseduur (p. 11.3) on mõeldud üksikutele orgaanilistele komponentidele, mille eeldatav sisaldus on kuni 20 mg/kg (kaasa arvatud), ning selles kasutatakse suuremat proovi kogust ja kolme järjestikust ekstraheerimist (madalamaid kontsentratsioone on raskem ekstraheerida). Keskmise/kõrge kontsentratsiooni protseduur (p. 11.4) on mõeldud üksikutele orgaanilistele komponentidele, mille eeldatav sisaldus on üle 20 mg/kg, ning selles kasutatakse väiksemat proovi ja ühekordset ekstraheerimist.
1.3 Ekstrakte on tungivalt soovitatav enne analüüsi puhastada (nt kasutades 3600-seeria meetodit).
1.4 Maksimaalse ekstraheerimise efektiivsuse saavutamiseks on kriitilise tähtsusega, et meetodit (sealhulgas tootja juhiseid) järgitaks täpselt. Ekstraheerimisprotseduuri kriitiliste aspektide käsitlust vt p. 11.0. Konkreetsete tööseadistuste kohta tutvuge tootja juhistega.
1.5 See meetod kirjeldab vähemalt kolme ekstraheeriva lahusti süsteemi, mida võib kasutada erinevate analüütide rühmade jaoks (vt p. 7.4). Võib kasutada ka muid lahustisüsteeme, tingimusel et huvipakkuvate analüütide puhul on võimalik näidata piisavat toimivust. Ekstraheeriva lahusti valik sõltub huvipakkuvatest analüütidest ning ükski lahusti ei sobi universaalselt kõigile analüütide rühmadele. Arvestades kõhklusi ultraheliekstraheerimise efektiivsuse suhtes, eriti kontsentratsioonidel umbes 10 μg/kg lähedal või sellest allpool, on hädavajalik, et analüütik näitaks konkreetse lahustisüsteemi ja töötingimuste toimivust huvipakkuvate analüütide ja huvipakkuvate kontsentratsioonide puhul. See tõendamine kehtib mis tahes kasutatava lahustisüsteemi kohta, sealhulgas selles meetodis eraldi loetletute kohta. Vähemalt hõlmab selline tõendamine meetodis 3500 kirjeldatud algset pädevuse tõendamist, kasutades puhast võrdlusmaatriksi. Meetod 8000 kirjeldab protseduure, mida võib kasutada selliste tõendamiste toimivuskriteeriumide ning maatriksiga spikeeritud proovide ja laboratoorse kontrollproovi tulemuste jaoks.
1.6 EPA märgib, et fosfororgaaniliste pestitsiidide ultraheliekstraheerimise efektiivsuse kohta madalatel miljardikosa (ppb) kontsentratsioonidel ja sellest allpool on avaldatud andmeid vähe. Seetõttu tuleks selle meetodi kasutamist just nende ühendite puhul toetada toimivusandmetega, nagu need, mida on käsitletud eespool ja meetodis 3500.
1.7 Enne selle meetodi kasutamist soovitatakse analüütikutel tutvuda iga üldanalüüsis kasutatava protseduuri tüübi baasmeetodiga (nt meetodid 3500, 3600, 5000 ja 8000), et saada lisateavet kvaliteedikontrolli protseduuride, QC vastuvõtukriteeriumide väljatöötamise, arvutuste ja üldiste juhiste kohta. Analüütikud peaksid tutvuma ka käsiraamatu alguses oleva lahtiütlusega ja teise peatüki teabega, mis käsitleb meetodite, aparatuuri, materjalide, reagentide ja tarvikute valikul ettenähtud paindlikkust ning analüütiku vastutust tõendada, et kasutatavad võtted sobivad huvipakkuvate analüütide, huvipakkuva maatriksi ja asjaomaste tasemete jaoks.
Lisaks tuleb analüütikutel ja andmekasutajatel arvestada, et kui määruses pole selgelt sätestatud teisiti, ei ole SW-846 meetodite kasutamine föderaalsete katsetusnõuete täitmiseks kohustuslik. Selles meetodis sisalduv teave on EPA esitatud juhisena, mida analüütik ja reguleeritud kogukond võivad kasutada otsuste tegemisel, mis on vajalikud kavandatud rakenduse andmekvaliteedi eesmärkidele vastavate tulemuste saamiseks.
1.8 Selle meetodi kasutamine on lubatud ainult asjakohase kogemuse ja koolitusega analüütikutele või nende järelevalve all. Iga analüütik peab tõendama oma võimet saada selle meetodiga vastuvõetavaid tulemusi. Nagu eespool märgitud, on sellised tõendamised spetsiifilised huvipakkuvate analüütide ja kasutatud lahustisüsteemi suhtes ning samuti väikese ning keskmise/suure kontsentratsiooniga proovide protseduuride suhtes.
Mitme proovi sonikaator „VialTweeter“ mitme suletud viaali ja katseklaasi samaaegseks proovide ettevalmistuseks
2. Meetodi kokkuvõte
2.1 Madala kontsentratsiooni protseduur – proov segatakse veevaba naatriumsulfaadiga, et saada vabalt voolav pulber. Segu ekstraheeritakse lahustiga kolm korda, kasutades ultraheli ekstraheerimist. Ekstrakt eraldatakse proovist vaakumfiltreerimise või tsentrifuugimisega. Ekstrakt on valmis lõplikuks kontsentreerimiseks, puhastamiseks ja/või analüüsiks.
2.2 Keskmise/suure kontsentratsiooni protseduur – proov segatakse veevaba naatriumsulfaadiga, et saada vabalt voolav pulber. Seda ekstraheeritakse lahustiga üks kord, kasutades ultraheli ekstraheerimist. Osa ekstraktist kogutakse puhastamiseks ja/või analüüsiks.
3. Määratlused
Selle meetodiga seotud määratlused leiate esimesest peatükist ja tootja juhistest.
4. Häirivad tegurid
4.1 Lahustid, reagendid, klaastarbed ja muu proovi töötlemise riistvara võivad tekitada artefakte ja/või häireid proovi analüüsis. Kõigi nende materjalide puhul tuleb meetodi kontrollproovide (blankide) analüüsimisega tõendada, et need on analüüsi tingimustes häireteta.
Võib osutuda vajalikuks reagentide spetsiaalne valik ja lahustite puhastamine destilleerimisega täisklaassüsteemides. Kvaliteedikontrolli protseduuride kohta vaadake konkreetseid juhiseid igast kasutatavast meetodist ning klaastarbe puhastamise üldjuhiseid neljandast peatükist.
4.2 Häired on tavaliselt spetsiifilised huvipakkuvatele analüütidele. Seetõttu vaadake ekstraheerimishäirete konkreetsete juhiste saamiseks meetodit 3500 ja asjakohaseid määramismeetodeid.
5. Ohutus
See meetod ei käsitle kõiki selle kasutamisega seotud ohutusküsimusi. Laboratoorium vastutab ohutu töökeskkonna ning OSHA eeskirjade ajakohase teabekogu hoidmise eest, mis puudutavad selles meetodis loetletud kemikaalide ohutut käsitsemist. Kõigile nende analüüsidega tegelevatele töötajatele peaks olema kättesaadav ohutuskaartide (MSDS) teatmikogu.
6. Seadmed ja tarvikud
Kaubanimede või kommertstoodete mainimine selles käsiraamatus on mõeldud ainult illustreerimiseks ega kujuta endast EPA kinnitust ega ainuõigust kasutussoovitust. SW-846 meetodites nimetatud tooted ja seadme seadistused on need, mida kasutati meetodi väljatöötamisel või mida agentuur hiljem hindas. Selles käsiraamatus loetletutest erinevaid klaastarbeid, reagente, tarvikuid, seadmeid ja seadistusi võib kasutada tingimusel, et on tõendatud ja dokumenteeritud kavandatud rakenduseks sobiv meetodi toimivus.
See jaotis ei loetle tavalisi laboriklaastarbeid (nt keeduklaasid ja kolvid).
6.2 Ultraheli ettevalmistus – kasutada tuleb sarvtüüpi seadet, millel on titaanotsik, või seadet, mis tagab asjakohase toimivuse. (nt UP200Ht või UP200St)
6.2.1 Ultraheli desintegraator – desintegraatoril peab olema minimaalne võimsus 300 vatti ja impulssrežiimi võimalus. Soovitatav on kasutada seadet, mis on konstrueeritud kavitatsioonimüra vähendamiseks. Järgige tootja juhiseid desintegraatori ettevalmistamisel madala ning keskmise/kõrge kontsentratsiooniga proovide ekstraheerimiseks. (nt UP400S)
6.2.2 Madala kontsentratsiooniga meetodi protseduuri jaoks kasutage 3/4-tollist sonotroodi ja keskmise/kõrge kontsentratsiooniga meetodi protseduuri jaoks 1/2-tollise sonotroodi külge kinnitatud 1/8-tollist koonilist mikrotippu.
6.3 Helikaitsekarp – kuulmiskahjustuste vältimiseks on soovitatav kasutada helikaitsekorpust (nt helikaitsekarp SPB-L). Sellega saab ultraheli töötluse (sonikeerimise) kavitatsioonimüra oluliselt vähendada.
Lisaseadmed
6.4.1 Kuivatusahi – võimeline hoidma temperatuuri 105 degC.
6.4.2 Eksikaator.
6.4.3 Tiiglid – portselanist või ühekordsed alumiiniumtiiglid.
6.5 Pasteuri pipetid – 1 mL, klaasist, ühekordsed.
6.7 Vaakum- või survefiltreerimisseade
6.7.1 Büchneri lehter
6.7.2 Filterpaber
6.8 Kuderna-Danishi (K-D) aparaat
6.8.1 Kontsentreerimistoru – 10 mL, kraadistatud. Ekstraktide aurustumise vältimiseks kasutatakse klaasist lihvkorki.
6.8.2 Aurustuskolb – 500 mL. Kinnitage kolb kontsentreerimistoru külge vedrude, klambrite või samaväärsete vahenditega.
6.8.3 Snyderi kolonn – kolmepallaline makro.
6.8.4 Snyderi kolonn – kahepallaline mikro.
6.8.5 Vedrud – 1/2-tollised.
6.9 Lahusti aurude taaskasutussüsteem.
MÄRKUS: See klaasnõu on soovitatav lahusti taaskasutamiseks kontsentreerimisprotseduuride ajal, mis nõuavad Kuderna-Danishi aurustuskontsentraatorite kasutamist. Selle seadme kasutuselevõtt võib olla nõutav föderaalsete, osariiklike või kohalike omavalitsuste õigusaktidega, mis reguleerivad lenduvate orgaaniliste ühendite õhku eraldumist. EPA soovitab seda tüüpi regenereerimissüsteemi kasutuselevõttu heitkoguste vähendamise programmi rakendamise meetodina. Lahusti taaskasutus on vahend jäätmete minimeerimise ja saastetõrje algatustega vastavuse tagamiseks.
6.10 Keemiskivid – lahustiga ekstraheeritud, ligikaudu 10/40 mesh (ränikarbiid või samaväärne).
6.11 Veevann – kuumutatav, kontsentrilise rõngaskattega, mille temperatuuri reguleerimise täpsus on ± 5 degC. Vanni tuleks kasutada tõmbekapis.
6.12 Kaal – pealtlaaditav, mis suudab kaaluda täpsusega 0,01 g.
6.13 Viaalid – 2 mL, GC automaatproovivõtturile, varustatud polütetrafluoroetüleeniga (PTFE) vooderdatud keermega korkide või kokkupressitavate kaantega.
6.14 Klaasist stsintillatsiooniviaalid – 20 mL, varustatud PTFE-vooderdusega keermega korkidega.
6.15 Spaatel – roostevabast terasest või PTFE-st.
6.16 Kuivatuskolonn – 20 mm sisediameetriga borosilikaatklaasist kromatograafiakolonn, mille põhjas on klaasvill.
MÄRKUS: Paakitud klaasketastega kolonne on raske dekontamineerida pärast nende kasutamist tugevasti saastunud ekstraktide kuivatamiseks. Saadaval on ka ilma fritita kolonne.
Adsorbendi kinnihoidmiseks kasutage väikest klaasvillatampooni. Peske klaasvillatampooni enne kolonni adsorbendiga täitmist eelnevalt 50 mL atsetooniga ja seejärel 50 mL elueerimislahustiga.
6.17 Lämmastikuga aurustusseade (valikuline) – N-Evap, 12- või 24-kohaline (Organomation Model 112 või samaväärne).
7. Reaktiivid ja etalonained
7.2 Orgaanikavaba reagentvesi. Kõik selles meetodis esinevad viited veele tähendavad orgaanikavaba reagentvett, nagu on määratletud esimeses peatükis (Chapter One).
7.3 Naatriumsulfaat (granuleeritud, veevaba), Na2SO4. Puhastada kuumutamisega temperatuuril 400 degC 4 tunni jooksul madalas kandikus või eelpuhastades naatriumsulfaati metüleenkloriidiga. Kui naatriumsulfaati eelpuhastatakse metüleenkloriidiga, tuleks analüüsida meetodi kontrollproovi (method blank), mis näitab, et naatriumsulfaadist ei tule segavat mõju.
7.4 Ekstraktsioonilahustid
Proovid tuleks ekstraheerida lahustisüsteemiga, mis tagab uuritavate analüütide optimaalse ja korratava saagise proovimaatriksist huvipakkuvatel kontsentratsioonidel. Ekstraktsioonilahusti valik sõltub uuritavatest analüütidest ja ükski lahusti ei sobi universaalselt kõigile analüütide rühmadele. Olenemata sellest, millist lahustisüsteemi kasutatakse, sealhulgas selles meetodis konkreetselt loetletuid, peab analüütik näitama, et uuritavate analüütide puhul on tulemuslikkus huvipakkuvatel tasemetel piisav. Vähemalt hõlmab selline tõendamine meetodis 3500 kirjeldatud esialgset pädevuse tõendamist puhta referentsmaatriksi abil. Meetod 8000 kirjeldab protseduure, mille abil saab töötada välja selliste tõendamiste tulemuslikkuse kriteeriumid ning maatriksi lisandiga proovide (matrix spike) ja laboratoorse kontrollproovi tulemuste kriteeriumid.
Paljud allpool kirjeldatud lahustisüsteemid sisaldavad veega seguneva lahusti, näiteks atsetooni, ja veega mitteseguneva lahusti, näiteks metüleenkloriidi või heksaani, kombinatsiooni. Veega seguneva lahusti ülesanne on hõlbustada märgade tahkete ainete ekstraheerimist, võimaldades lahustisegul tungida tahkete osakeste pinnal olevasse veekihti. Veega mitteseguneva lahusti ekstraheerib sarnase polaarsusega orgaanilisi ühendeid. Seega kasutatakse mittepolaarsete analüütide, näiteks PCB-de puhul sageli mittepolaarset lahustit, näiteks heksaani, polaarsete analüütide puhul aga võib kasutada polaarset lahustit, näiteks metüleenkloriidi. Atsetooni polaarsus võib samuti aidata polaarseid analüüte segalahustisüsteemides ekstraheerida.
Tabelis 1 on esitatud näidisandmed valitud poolväheldusvate orgaaniliste ühendite saagise kohta, mis on ekstraheeritud NIST-i standardsest etalonmaterjalist (SRM) erinevate ekstraktsioonilahustisüsteemidega. Järgmistes jaotistes antakse juhiseid lahustite valikuks erinevate analüütide klasside jaoks.
Kõik lahustid peaksid olema pestitsiidide analüüsi kvaliteediga või samaväärsed. Lahusteid võib enne kasutamist gaasivabastada.
7.4.1 Poolväheldusvaid orgaanilisi ühendeid võib ekstraheerida atsetooni/heksaaniga (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) või atsetooni/metüleenkloriidiga (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organokloorpestitsiide võib ekstraheerida atsetooni/heksaaniga (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) või atsetooni/metüleenkloriidiga (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB-sid võib ekstraheerida atsetooni/heksaaniga (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) või atsetooni/metüleenkloriidiga (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) või heksaaniga (C6H14).
7.4.4 Võib kasutada ka muid lahustisüsteeme, kui analüütik suudab näidata, et uuritavate analüütide puhul on tulemuslikkus proovimaatriksis huvipakkuvatel kontsentratsioonidel piisav (vt meetod 3500).
7.5 Vahetuslahustid — Mõne määramismeetodi puhul tuleb ekstraktsioonilahusti vahetada lahusti vastu, mis ühildub selles määramismeetodis kasutatava aparatuuriga. Sobiva vahetuslahusti valikuks vaadake kasutatavat määramismeetodit. Kõik lahustid peavad olema pestitsiidide analüüsi kvaliteediga või samaväärsed. Allpool on toodud näiteid vahetuslahustite kohta.
7.5.1 Heksaan, C6H14
7.5.2 2-Propanool, (CH3)2CHOH
7.5.3 Tsükloheksaan, C6H12
7.5.4 Atsetonitriil, CH3CN
7.5.5 Metanool, CH3OH
Helikaitsekarp SPB-L vähendab oluliselt sonikeerimise kavitatsioonimüra.
8. Proovide kogumine, säilitamine ja hoiustamine
8.1 Vt IV peatüki sissejuhatavat materjali, meetodit 3500 „Organic Analytes“ ning konkreetseid kasutatavaid määramismeetodeid.
8.2 Selle protseduuriga ekstraheeritavaid tahkeid proove tuleks koguda ja hoiustada nagu mis tahes muid poolostuvaid orgaanilisi ühendeid sisaldavaid tahkeid proove.
9. Kvaliteedikontroll
9.2 Pädevuse esialgne tõendamine
Iga labor peab tõendama oma esialgset pädevust iga kasutatava proovi ettevalmistamise ja määramismeetodi kombinatsiooni puhul, luues puhtas maatriksis sihtanalüütide kohta vastuvõetava täpsuse ja korratavusega andmeid. Labor peab pädevuse tõendamist kordama ka siis, kui koolitatakse uusi töötajaid või tehakse olulisi muudatusi instrumentides. Pädevuse tõendamise teostamise kohta vt meetodit 8000.
9.3 Esmalt, enne mis tahes proovide töötlemist, peaks analüütik tõendama, et kõik proovi ja reagentidega kokkupuutuvad seadmeosad on häireteta. Seda tehakse meetodi pimeproovi analüüsi kaudu. Pideva kontrollina tuleks iga kord, kui proove ekstraheeritakse, puhastatakse ja analüüsitakse ning kui reagente vahetatakse, ekstraheerida ja analüüsida meetodi pimeproov huvipakkuvate ühendite suhtes kaitsemeetmena kroonilise laborisaaste vastu.
9.4 Kõiki meetodi pimeproove, maatriksi lisandiga proove (matrix spike) või paralleelproove tuleks töödelda samade analüütiliste protseduuride (jaotis 11.0) kohaselt, mida kasutatakse tegelike proovide puhul.
9.5 Selle meetodi puhul tuleks kasutada standardseid kvaliteeditagamise tavasid, nagu need on esitatud asjakohastes süstemaatilistes planeerimisdokumentides ja labori SOP-des. Kõik instrumentide töötingimused tuleks registreerida.
9.6 Ekstraheerimise ja proovi ettevalmistamise kvaliteedikontrolli protseduuride kohta vt ka meetodit 3500 ning määramismeetodite QC protseduuride kohta kasutatavaid määramismeetodeid.
9.7 Kui see on asjakohases määramismeetodis ette nähtud, tuleks asendusstandardid (surrogate standards) lisada kõigile proovidele enne ekstraheerimist. Lisateabe saamiseks vt meetodeid 3500 ja 8000 ning asjakohaseid määramismeetodeid.
9.8 Nagu eespool märgitud, peaks mis tahes ekstraheerimistehnika, sealhulgas ultraheliekstraktsiooni kasutamist toetama andmed, mis tõendavad konkreetse lahustisüsteemi ja töötingimuste toimivust huvipakkuvate analüütide puhul huvipakkuvatel tasemetel proovimaatriksis.
10. Kalibreerimine ja standardimine
Selle proovi ekstraheerimise protseduuriga ei ole otseselt seotud ühtegi kalibreerimis- ega standardimisetappi.
11. Protseduur
Nagu jaotises 1.4 märgitud, ei pruugi ultraheliekstraktsioon olla mullast/tahketest ainetest ekstraheerimisel sama range meetod kui muud ekstraheerimismeetodid. Seetõttu on kriitiliselt oluline, et seda meetodit järgitaks täpselt (sealhulgas tootja juhiseid), et saavutada maksimaalne ekstraheerimise efektiivsus. Selle tehnika edukaks kasutamiseks on vähemalt vajalik:
11.1 Proovide käitlemine
11.1.2 Jäätmeproovid — Mitmest faasist koosnevad proovid tuleb enne ekstraheerimist ette valmistada II peatükis kirjeldatud faasidelahutuse protseduuriga. See ekstraheerimisprotseduur on mõeldud ainult tahkete ainete jaoks.
11.1.3 Jahvatamiseks sobivad kuivad jäätmeproovid — Jahvatage või jagage jäätmed muul viisil väiksemaks nii, et need läbivad 1-mm sõela või on võimalik need suruda läbi 1- mm augu. Viige jahvatusseadmesse piisavalt proovi, et saada pärast jahvatamist vähemalt 10 g.
ETTEVAATUST: Kuivatamist ja jahvatamist tuleks teha tõmbekapis, et vältida laboratooriumi saastumist.
11.1.4 Kleepuvad, kiulised või õlised materjalid, mis ei sobi jahvatamiseks — Lõigake, purustage või vähendage nende materjalide suurust muul viisil, et võimaldada segamist ja proovi pindade maksimaalset kokkupuudet ekstraheerimisel.
11.2 Kuivmassi protsendi määramine — Kui proovi tulemused arvutatakse kuivmassi alusel, tuleks eraldi proovikogus kaaluda välja samal ajal analüütiliseks määramiseks kasutatava kogusega.
ETTEVAATUST: Kuivatuskapp peaks asuma tõmbekapis või olema ventileeritud. Tugevalt saastunud ohtliku jäätmeproovi tõttu võib tekkida märkimisväärne laboratooriumi saastumine.
Pärast ekstraheeritava proovikoguse kaalumist kaaluge viivitamata täiendav 5–10 g proovikogus tarreeritud tiiglisse. Kuivatage seda proovikogust üleöö temperatuuril 105 degC. Laske enne kaalumist eksikaatoris jahtuda.
Arvutage kuivmassi protsent järgmiselt:
% kuivmassi = (kuiva proovi g / proovi g) x 100
Seda ahjus kuivatatud proovikogust ei kasutata ekstraheerimiseks ja see tuleks pärast kuivmassi määramist nõuetekohaselt kõrvaldada.
11.3 Madala kontsentratsiooni ekstraheerimisprotseduur
See protseduur kehtib tahkete proovide kohta, mis eeldatavasti sisaldavad kuni 20 mg/kg orgaanilisi analüüte.
Etapid enne ultrahelitöötlust
11.3.1 Järgmised sammud tuleks teha kiiresti, et vältida lenduvamate ekstraheeritavate ühendite kadu.
11.3.1.1 Kaaluge ligikaudu 30 g proovi 400 mL keeduklaasi. Registreerige mass täpsusega 0,1 g.
11.3.1.2 Lisage spaikimiseks valitud iga partii proovile 1,0 mL maatriksi spaikimislahust. Maatriksi spaikimisühendite ja kontsentratsioonide sobiva valiku kohta leiate juhiseid meetodist 3500. Vaadake ka märkust jaotises 11.3.
11.3.1.3 Lisage 1,0 mL surrogaatstandardi lahust kõigile proovidele, spaikitud proovidele, kvaliteedikontrolli (QC) proovidele ja pimeproovidele. Surrogaatühendite ja kontsentratsioonide sobiva valiku kohta leiate juhiseid meetodist 3500. Vaadake ka märkust jaotises 11.3.
11.3.1.4 Kui kasutatakse geelpermeatsioonpuhastust (vt meetod 3640), peaks analüütik kas lisama kahekordse koguse surrogaatspaikimislahust (ja vajaduse korral maatriksi spaikimislahust) või kontsentreerima lõppekstrakti poole tavapärasest mahust, et korvata ekstrakti pool, mis kaob GPC kolonni laadimisel. Vaadake ka märkust jaotises 11.3.
11.3.1.5 Mittepoorsed või märjad proovid (kleepuvad või savitaolised), millel puudub vabalt voolav liivane tekstuur, tuleb spaatliga segada 60 g veevaba naatriumsulfaadiga. Vajaduse korral võib lisada rohkem naatriumsulfaati. Pärast naatriumsulfaadi lisamist peaks proov olema vabalt voolav. Vaadake ka märkust jaotises 11.3.
11.3.1.6 Lisage kohe 100 mL ekstraktsioonilahustit või lahustisegu (lahustite valiku kohta vt jaotist 7.4 ja tabelit 2).
11.3.2 Asetage 3/4-tollise ultraheli desintegraatori sonotroodi otsa alumine pind ligikaudu 1/2 tolli lahusti pinnast allapoole, kuid settekihist kõrgemale.
MÄRKUS: Veenduge, et ultraheli sonotrood on kinnitatud õigesti vastavalt tootja juhistele.
11.3.3 Ekstraheerige proovi ultraheliga 3 min, väljundi reguleerimine seatud 100% peale (täisvõimsus) või tootja soovitatud võimsusseadele, režiimilüliti asendis Pulse (pulseeriv energia pideva energia asemel) ja töötsükkel seatud 50% peale (energia sisse lülitatud 50% ajast ja välja lülitatud 50% ajast). Ärge kasutage mikrootsaga sondi.
11.3.4 Dekanteerige ekstrakt ja filtreerige see filterpaberi (nt Whatman nr 41 või samaväärne) kaudu Büchneri lehtris, mis on ühendatud puhta 500 mL filtreerimiskolbiga. Teise võimalusena dekanteerige ekstrakt tsentrifuugipudelisse ja tsentrifuugige osakeste eemaldamiseks madalal kiirusel.
11.3.5 Korrake ekstraktsiooni veel kaks korda kahe täiendava 100 mL puhta lahusti portsjoniga. Dekanteerige lahusti pärast iga ultraheli ekstraktsiooni. Pärast viimast ultraheli ekstraktsiooni valage kogu proov Büchneri lehtrisse, loputage keeduklaas ekstraktsioonilahustiga ja lisage loputusvedelik lehtrisse.
Etapid pärast ultrahelitöötlust
11.3.6 Vajaduse korral kontsentreerige ekstrakt enne analüüsi vastavalt jaotises 11.5 toodud protseduurile. Vastasel juhul jätkake jaotisega 11.7.
UP200St mikrootsaga proovide ultraheli töötluseks (sonikeerimiseks)
11.4 Keskmise/kõrge kontsentratsiooniga ekstraktsiooniprotseduur
See protseduur on mõeldud tahkete proovide jaoks, mis eeldatavasti sisaldavad orgaanilisi analüüte rohkem kui 20 mg/kg.
Etapid enne ultrahelitöötlust
11.4.2 Lisage igas partiis spaikimiseks valitud proovile 1,0 mL maatriksi spaikimislahust. Maatriksi spaikimisühendite ja kontsentratsioonide sobiva valiku kohta leiate juhiseid meetodist 3500. Vt ka märkust jaotises 11.3.
11.4.3 Lisage 1,0 mL surrogaat-spaikimislahust kõigile proovidele, spaikitud proovidele, kvaliteedikontrolli proovidele ja pimeproovidele. Maatriksi spaikimisühendite ja kontsentratsioonide sobiva valiku kohta leiate juhiseid meetodist 3500. Vt ka märkust jaotises 11.3.
11.4.4 Kui kasutatakse geelpermeatsioonpuhastust (vt meetod 3640), peaks analüütik kas lisama surrogaat-spaikimislahust (ja vajaduse korral maatriksi spaikimislahust) kahekordse koguse või kontsentreerima lõppekstrakti poole tavapärasest mahust, et kompenseerida ekstrakti pool, mis läheb kaotsi GPC kolonni laadimisel.
11.4.5 Mittepoorseid või märgi proove (kleepuv või savitüüpi), millel ei ole vabalt voolavat liivast tekstuuri, tuleb spaatliga segada 2 g veevaba naatriumsulfaadiga. Vajaduse korral võib lisada rohkem naatriumsulfaati. Pärast naatriumsulfaadi lisamist peaks proov olema vabalt voolav (vt märkust jaotises 11.3).
11.4.6 Lisage kohe lahusti sellises koguses, mis on vajalik lõppmahu viimiseks 10,0 mL-ni, arvestades lisatud surrogaatide ja maatriksi spaikide mahtu (lahustite valiku kohta vt jaotis 7.4 ja tabel 2).
11.4.7 Ekstraheerige proovi 1/8-tollise koonilise mikrotipp-ultraheliprobiga 2 min väljundi reguleerimise seadistusel 5, režiimilüliti asendis pulss ja töötsükli protsendiga 50%.
11.4.8 Täitke ühekordne Pasteuri pipett lõdvalt 2–3 cm klaasvatiga. Filtreerige proovi ekstrakt läbi klaasvati ja koguge ekstrakt sobivasse anumasse. Kogu 10 mL ekstraheerimislahustit ei ole võimalik proovist taastada. Seetõttu peaks analüütik koguma mahu, mis sobib kasutatava määramismeetodi tundlikkusele. Näiteks meetodite puhul, mille korral ekstrakti ei ole vaja edasi kontsentreerida (nt meetod 8081 kasutab tavaliselt lõppekstrakti mahtu 10 mL), võib ekstrakti koguda stsintillatsiooniviaali või muusse suletavasse anumasse. Ekstraktide puhul, mida tuleb edasi kontsentreerida, on soovitatav koguda kõigi selliste proovide jaoks standardne maht, et lihtsustada proovi lõpptulemuste arvutamist. Näiteks koguge 5,0 mL ekstrakti puhtasse kontsentraatortorusse. See maht moodustab täpselt poole algse proovi ekstrakti kogumahust. Vajaduse korral arvestage ekstrakti poole „kadu” proovi lõpptulemuste arvutamisel või kontsentreerige lõppekstrakt poole nominaalsest lõppmahust (nt 0,5 mL vs 1,0 mL), et kadu kompenseerida.
11.4.9 Vajaduse korral kontsentreerige ekstrakt enne analüüsi vastavalt jaotises 11.5 või 11.6 kirjeldatud protseduurile. Vastasel juhul jätkake jaotisega 11.7.
Kontsentreerimismeetodid
Kui tundlikkuskriteeriumide täitmiseks on vaja, võib nii väikese kontsentratsiooniga kui ka keskmise/suure kontsentratsiooniga ekstraheerimisprotseduuri ekstrakte kontsentreerida lõppmahuni, mis on vajalik kasutatava määramismeetodi ja konkreetse rakenduse jaoks, kasutades kas K-D meetodit või lämmastikuga aurustamist.
11.5.1 Pange kokku Kuderna-Danishi (K-D) kontsentraator, kinnitades 10 mL kontsentraatortoru sobiva suurusega aurustuskolvi külge.
11.5.2 Kuivatage ekstrakt, juhtides see läbi kuivatuskolonni, mis sisaldab umbes 10 g veevaba naatriumsulfaati. Koguge kuivatatud ekstrakt K-D kontsentraatorisse.
11.5.3 Loputage kogumistoru ja kuivatuskolonn täiendava 20 mL lahustiportsjoniga K-D kolbi, et saavutada kvantitatiivne ülekanne.
11.5.4 Lisage kolbi üks või kaks puhast keemiskivi ja kinnitage kolmepallisega Snyderi kolonn. Kinnitage lahustiauru taaskasutuse klaasvarustus (kondensaator ja kogumisseade, vt jaotis 6.9) K-D aparaadi Snyderi kolonni külge, järgides tootja juhiseid. Niisutage Snyderi kolonn eelnevalt, lisades kolonni ülaossa umbes 1 mL metüleenkloriidi (või muud sobivat lahustit). Asetage K-D aparaat kuuma veevanni (15 – 20 EC üle lahusti keemispunkti) nii, et kontsentraatortoru on osaliselt kuuma vette kastetud ja kolvi kogu alumine ümar pind on kuuma auruga ümbritsetud. Reguleerige aparaadi vertikaalset asendit ja vee temperatuuri vastavalt vajadusele, et kontsentreerimine lõpetada 10 – 20 min jooksul. Õige destillatsioonikiiruse korral kolonni pallid „klõbisevad“ aktiivselt, kuid kambrid ei ujutu üle. Kui vedeliku näiv maht saavutab 1 mL, eemaldage K-D aparaat veevannist ning laske sellel nõrguda ja jahtuda vähemalt 10 min.
HOIATUS: Ärge laske ekstraktil kuivaks aurustuda, sest see põhjustab mõne analüüdi tugevat kadu. Fosfororgaanilised pestitsiidid on sellistele kadudele eriti vastuvõtlikud.
11.5.4.1 Kui lahusti vahetus on vajalik (nagu on näidatud tabelis 2 või asjakohases määramismeetodis), eemaldage Snyderi kolonn hetkeks, lisage 50 mL vahetuslahustit ja uus keemiskivi.
11.5.4.2 Kinnitage Snyderi kolonn uuesti. Kontsentreerige ekstrakt, tõstes vajaduse korral veevanni temperatuuri, et säilitada õige destillatsioonikiirus.
11.5.5 Eemaldage Snyderi kolonn. Loputage K-D kolb ja Snyderi kolonni alumised liitekohad 1 – 2 mL lahustiga kontsentraatortorusse. Ekstrakti võib edasi kontsentreerida, kasutades üht jaotises 11.6 kirjeldatud meetoditest, või reguleerida lõppmahuni 5,0 – 10,0 mL, kasutades sobivat lahustit (vt tabel 2 või asjakohane määramismeetod). Kui esineb väävlikristalle, jätkake puhastamisega meetodi 3660 järgi.
11.6 Kui on vaja edasist kontsentreerimist, kasutage kas mikro-Snyderi kolonni meetodit (vt jaotis 11.6.1) või lämmastikuga aurustamise meetodit (vt jaotis 11.6.2).
11.6.1 Mikro-Snyderi kolonni meetod
11.6.1.1 Lisage kontsentraatortorusse värske puhas keemiskivi ja kinnitage kahepallisega mikro-Snyderi kolonn otse kontsentraatortoru külge. Kinnitage lahustiauru taaskasutuse klaasvarustus (kondensaator ja kogumisseade) K-D aparaadi mikro-Snyderi kolonni külge, järgides tootja juhiseid. Niisutage Snyderi kolonn eelnevalt, lisades kolonni ülaossa 0,5 mL metüleenkloriidi või vahetuslahustit. Asetage mikrokontsentreerimisaparaat kuuma veevanni nii, et kontsentraatortoru on osaliselt kuuma vette kastetud. Reguleerige aparaadi vertikaalset asendit ja vee temperatuuri vastavalt vajadusele, et kontsentreerimine lõpetada 5 – 10 min jooksul. Õige destillatsioonikiiruse korral kolonni pallid „klõbisevad“ aktiivselt, kuid kambrid ei ujutu üle.
11.6.1.2 Kui vedeliku näiv maht saavutab 0,5 mL, eemaldage aparaat veevannist ning laske sellel nõrguda ja jahtuda vähemalt 10 min. Eemaldage Snyderi kolonn ja loputage selle alumised liitekohad kontsentraatortorusse 0,2 mL lahustiga. Reguleerige ekstrakti lõppmaht 1,0 – 2,0 mL-ni.
HOIATUS: Ärge laske ekstraktil kuivaks aurustuda, sest see põhjustab mõne analüüdi tugevat kadu. Fosfororgaanilised pestitsiidid on sellistele kadudele eriti vastuvõtlikud.
11.6.2 Lämmastikuga aurustamise meetod
11.6.2.1 Asetage kontsentraatortoru soojavanni (30 degC) ja aurustage lahusti maht 0,5 mL-ni, kasutades õrna puhta kuiva lämmastikuvoolu (filtreeritud läbi aktiivsöekolonni).
HOIATUS: Süsinikufiltri ja proovi vahel ei tohi kasutada uut plastvoolikut, kuna see võib tekitada ftalaatide põhjustatud interferentse.
11.6.2.2 Loputage kontsentraatortoru sisesein kontsentreerimise ajal mitu korda lahustiga. Aurustamise ajal paigutage kontsentraatortoru nii, et vältida vee kondenseerumist ekstrakti. Tavaprotseduuride korral ei tohi ekstrakti lasta kuivaks muutuda.
HOIATUS: Ärge laske ekstraktil kuivaks aurustuda, sest see põhjustab mõne analüüdi tugevat kadu. Fosfororgaanilised pestitsiidid on sellistele kadudele eriti vastuvõtlikud.
11.7 Ekstrakti võib nüüd puhastada või analüüsida sihtanalüüte, kasutades asjakohast määramismeetodit (asjakohaseid määramismeetodeid). Kui ekstrakti edasist käitlemist ei teostata kohe, sulgege kontsentraatortoru korgiga ja hoidke külmkapis. Kui ekstrakti hoitakse kauem kui 2 päeva, tuleks see üle kanda PTFE-vooderdatud kruvikorgiga viaali ja märgistada nõuetekohaselt.
12. Andmeanalüüs ja arvutused
Selle ekstraheerimisprotseduuriga ei ole selgesõnaliselt seotud ühtegi arvutust. Proovi lõpptulemuste arvutamiseks vaadake sobivat määramismeetodit.
13. Meetodi toimivusnäitajad
14. Saaste vältimine
14.1 Saastetõrje hõlmab mis tahes tehnikat, mis vähendab või kõrvaldab jäätmete koguse ja/või toksilisuse nende tekkekohas. Laboritöös on saastetõrje jaoks arvukalt võimalusi. EPA on kehtestanud keskkonnahalduse tehnikate eelistatud hierarhia, mis seab saastetõrje esimeseks valikuks haldusvõimaluste seas. Kui see on teostatav, peaks laboripersonal jäätmeteket käsitlemisel kasutama saastetõrje tehnikaid. Kui jäätmeid ei ole võimalik tekkekohas otstarbekalt vähendada, soovitab amet järgmise parima võimalusena taaskasutust.
14.2 Teabe saamiseks saastetõrje kohta, mis võib olla laboritele ja teadusasutustele asjakohane, vaadake väljaannet Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, mis on saadaval Ameerika Keemiaühingu (American Chemical Society) valitsussuhete ja teaduspoliitika osakonnast, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Jäätmekäitlus
Kirjandus / viited
- 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.
Teadmist väärt faktid
Ultraheli koehomogenisaatoreid nimetatakse sageli sondsonikaatoriks, sonikaatoriks-lüüsijaks, ultrahelidesintegraatoriks, ultraheliveskiks, sono-rupturiks, sonifieriks, sonikaalseks dismembraatoriks, rakulõhkujaks, ultraheli dispergaatoriks või lahustajaks. Erinevad nimetused tulenevad mitmesugustest rakendustest, mida ultraheli töötlusega saab täita.
Erinevad sonotroodi suurused mudelile UP200Ht