Vodič za ultrazvučnu ekstrakciju EPA3550
Ultrazvučna ekstrakcija je zelena, ekološki prihvatljiva metoda ekstrakcije koja se može primijeniti na male laboratorijske uzorke, kao i za ekstrakciju vrijednih spojeva u komercijalnoj proizvodnji. Agencija za zaštitu okoliša Sjedinjenih Država (EPA) preporučuje različite metode analitičke kemije i testiranja karakteristika, uzorkovanje i praćenje okoliša te osiguranje kvalitete u svrhu podrške Zakonu o očuvanju i oporavku resursa (RCRA). Za ultrazvučno potpomognuto vađenje, EPA je objavila sljedeće smjernice:
METODA 3550C – ultrazvučna ekstrakcija
1. Opseg i primjena
Nadalje, metode SW-846, s iznimkom potrebne uporabe metode za analizu parametara definiranih metodom, namijenjene su kao metode usmjeravanja koje sadrže opće informacije o tome kako izvesti analitički postupak ili tehniku koju laboratorij može koristiti kao osnovno polazište za generiranje vlastitog detaljnog standardnog operativnog postupka (SOP), bilo za vlastitu opću upotrebu ili za specifičnu projektnu aplikaciju. Podaci o učinku uključeni u ovu metodu služe samo kao smjernice i nisu namijenjeni i ne smiju se koristiti kao apsolutni kriteriji prihvaćanja QC-a u svrhu akreditacije laboratorija.
1.1 Ova metoda opisuje postupak ekstrakcije nehlapljivih i poluhlapljivih organskih spojeva iz krutih tvari kao što su tla, muljevi i otpad. Ultrazvučni proces osigurava bliski kontakt matrice uzorka s ekstrakcijskim otapalom.
1.2 Ova metoda je podijeljena u dva postupka, na temelju očekivane koncentracije organskih spojeva. Postupak niske koncentracije (Odjeljak 11.3) je za pojedinačne organske komponente koje se očekuju na razini manjoj ili jednakoj 20 mg/kg i koristi veću veličinu uzorka i tri serijske ekstrakcije (niže koncentracije je teže ekstrahirati). Postupak srednje/visoke koncentracije (Odjeljak 11.4) je za pojedinačne organske komponente za koje se očekuje da budu veće od 20 mg/kg i koristi manji uzorak i jednu ekstrakciju.
1.3 Vrlo se preporučuje da se ekstrakti podvrgnu nekom obliku čišćenja (npr. korištenjem metode iz serije 3600) prije analize.
1.4 Od ključne je važnosti da se metoda (uključujući upute proizvođača) izričito slijedi kako bi se postigla maksimalna učinkovitost ekstrakcije. Vidi odjeljak 11.0 za raspravu o kritičnim aspektima postupka ekstrakcije. Posavjetujte se s uputama proizvođača u vezi s određenim radnim postavkama.
1.5 Ova metoda opisuje najmanje tri sustava ekstrakcijskih otapala koji se mogu koristiti za različite skupine analita (vidi odjeljak 7.4). Mogu se koristiti i drugi sustavi otapala, pod uvjetom da se može dokazati odgovarajuća učinkovitost za analite od interesa. Izbor ekstrakcijskog otapala ovisit će o analitima od interesa i niti jedno otapalo nije univerzalno primjenjivo za sve skupine analita. Kao rezultat zabrinutosti oko učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije, posebno pri koncentracijama blizu ili ispod oko 10 μg/kg, neophodno je da analitičar pokaže učinkovitost specifičnog sustava otapala i radnih uvjeta za analite od interesa i koncentracije interes. Ova se demonstracija odnosi na bilo koji sustav otapala koji se koristi, uključujući one koji su posebno navedeni u ovoj metodi. U najmanju ruku, takva će demonstracija obuhvatiti početnu demonstraciju stručnosti opisanu u Metodi 3500, koristeći čistu referentnu matricu. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu koristiti za razvoj kriterija izvedbe za takve demonstracije, kao i za rezultate matričnog šiljka i laboratorijskih kontrolnih uzoraka.
1.6 EPA primjećuje da postoje ograničeni objavljeni podaci o učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije s obzirom na organofosforne pesticide pri niskim koncentracijama udjela na milijardu (ppb) i nižim. Kao rezultat toga, korištenje ove metode posebno za ove spojeve treba biti potkrijepljeno podacima o izvedbi kao što su oni koji su razmatrani gore i u Metodi 3500.
1.7 Prije primjene ove metode, analitičarima se savjetuje da konzultiraju osnovnu metodu za svaku vrstu postupka koji se može koristiti u cjelokupnoj analizi (npr. metode 3500, 3600, 5000 i 8000) za dodatne informacije o postupcima kontrole kvalitete, razvoju kriterija prihvaćanja QC-a, izračuna i općih smjernica. Analitičari također trebaju konzultirati izjavu o odricanju od odgovornosti na početku priručnika i informacije u drugom poglavlju radi smjernica o namjeravanoj fleksibilnosti u izboru metoda, aparata, materijala, reagensa i zaliha, te o odgovornostima analitičara za dokazivanje da tehnike koje se koriste prikladne su za analite od interesa, u matrici od interesa i na razinama koje izazivaju zabrinutost.
Nadalje, analitičarima i korisnicima podataka savjetuje se da, osim ako je izričito navedeno u propisu, upotreba metoda SW-846 nije obvezna kao odgovor na savezne zahtjeve testiranja. Informacije sadržane u ovoj metodi daje EPA kao smjernice koje će koristiti analitičari i regulirana zajednica pri donošenju prosudbi potrebnih za generiranje rezultata koji ispunjavaju ciljeve kvalitete podataka za namjeravanu primjenu.
1.8 Korištenje ove metode ograničeno je na korištenje od strane ili pod nadzorom odgovarajuće iskusnih i obučenih analitičara. Svaki analitičar mora pokazati sposobnost generiranja prihvatljivih rezultata ovom metodom. Kao što je gore navedeno, takve demonstracije specifične su za analite od interesa i korišteni sustav otapala, kao i za postupke za uzorke niske i srednje/visoke koncentracije.
Sonikator s više uzoraka “VialTweeter” za istovremenu pripremu uzorka više zatvorenih bočica i epruveta
2. Sažetak metode
2.1 Postupak niske koncentracije — Uzorak se pomiješa s bezvodnim natrijevim sulfatom kako bi se dobio prašak koji slobodno teče. Smjesa se ekstrahira otapalom tri puta, ultrazvučnom ekstrakcijom. Ekstrakt se odvaja od uzorka vakuumskom filtracijom ili centrifugiranjem. Ekstrakt je spreman za konačno koncentriranje, čišćenje i/ili analizu.
2.2 Postupak srednje/visoke koncentracije — Uzorak se pomiješa s bezvodnim natrijevim sulfatom kako bi se dobio prašak koji slobodno teče. Ovo se jednom ekstrahira otapalom, ultrazvučnom ekstrakcijom. Dio ekstrakta skuplja se za čišćenje i/ili analizu.
3. Definicije
Za definicije koje bi mogle biti relevantne za ovu metodu pogledajte prvo poglavlje i upute proizvođača.
4. Smetnje
4.1 Otapala, reagensi, stakleno posuđe i drugi hardver za obradu uzoraka mogu uzrokovati artefakte i/ili ometati analizu uzorka. Za sve ove materijale mora se dokazati da su slobodni od smetnji u uvjetima analize analizom slijepih uzoraka.
Može biti potreban specifičan odabir reagensa i pročišćavanje otapala destilacijom u staklenim sustavima. Pogledajte svaku metodu koju ćete koristiti za specifične smjernice o postupcima kontrole kvalitete i četvrto poglavlje za opće upute za čišćenje staklenog posuđa.
4.2 Interferencije su obično specifične za analite od interesa. Stoga pogledajte Metodu 3500 i odgovarajuće metode utvrđivanja za specifične smjernice o smetnjama ekstrakcije.
5. Sigurnost
Ova metoda ne rješava sva sigurnosna pitanja povezana s njezinom upotrebom. Laboratorij je odgovoran za održavanje sigurnog radnog okruženja i trenutnu datoteku svjesnosti o propisima OSHA-e u vezi sa sigurnim rukovanjem kemikalijama navedenim u ovoj metodi. Referentna datoteka sa sigurnosno-tehničkim listovima (MSDS) trebala bi biti dostupna svom osoblju uključenom u ove analize.
6. Oprema i zalihe
Spominjanje trgovačkih naziva ili komercijalnih proizvoda u ovom priručniku služi samo u ilustrativne svrhe i ne predstavlja odobrenje EPA-e ili isključivu preporuku za uporabu. Proizvodi i postavke instrumenata navedene u metodama SW-846 predstavljaju one proizvode i postavke koji su korišteni tijekom razvoja metode ili koje je Agencija naknadno ocijenila. Staklo, reagensi, zalihe, oprema i postavke koje nisu navedene u ovom priručniku mogu se koristiti pod uvjetom da je demonstrirana i dokumentirana izvedba metode prikladna za namjeravanu primjenu.
Ovaj odjeljak ne navodi uobičajeno laboratorijsko stakleno posuđe (npr. čaše i boce).
6.2 Ultrazvučna priprema – Mora se koristiti uređaj tipa roga opremljen vrhom od titana ili uređaj koji će dati odgovarajuće performanse. (npr UP200Ht ili UP200St)
6.2.1 Ultrazvučni ometač — Ometač mora imati minimalnu snagu od 300 W, s mogućnošću pulsiranja. Preporuča se uređaj dizajniran za smanjenje zvuka kavitacije. Slijedite upute proizvođača za pripremu disruptera za ekstrakciju uzoraka s niskim i srednjim/visokim koncentracijama. (npr UP400S)
6.2.2 Upotrijebite rog od 3/4 inča za postupak metode niske koncentracije i zašiljeni mikrovrh od 1/8 inča pričvršćen na rog od 1/2 inča za postupak metode srednje/visoke koncentracije.
6.3 Kutija za zaštitu od zvuka – Kako biste izbjegli oštećenje sluha, preporučuje se upotreba kućišta za zaštitu od zvuka (npr. kutija za zaštitu od zvuka SPB-L). Time se kavitacijska buka procesa sonikacije može značajno smanjiti.
Dodatna oprema
6.4.1 Peć za sušenje — Sposoban za održavanje 105 degC.
6.4.2 Eksikator.
6.4.3 Lonci — Porculan ili jednokratni aluminij.
6.5 Pasteurove pipete — 1-mL, staklo, za jednokratnu upotrebu.
6.7 Vakuumski ili tlačni uređaj za filtriranje
6.7.1 Buchnerov lijevak
6.7.2 Filter papir
6.8 Kuderna-danski (KD) aparat
6.8.1 Cijev koncentratora — 10 ml, graduirano. Za sprječavanje isparavanja ekstrakata koristi se čep od brušenog stakla.
6.8.2 Tikvica za isparavanje — 500 ml. Pričvrstite tikvicu na cijev koncentratora pomoću opruga, stezaljki ili sličnog.
6.8.3 Snyderov stupac — Makro s tri lopte.
6.8.4 Snyderov stupac — Mikro s dvije kuglice.
6.8.5 Opruge — 1/2 inča.
6.9 Sustav za povrat para otapala.
NAPOMENA: Ovo stakleno posuđe preporučuje se u svrhu obnavljanja otapala tijekom postupaka koncentriranja koji zahtijevaju upotrebu Kuderna-Danish koncentratora isparavanja. Ugradnju ovog uređaja mogu zahtijevati federalni, državni ili lokalni općinski propisi koji reguliraju emisije hlapljivih organskih tvari u zrak. EPA preporučuje ugradnju ove vrste sustava povrata kao metode za provedbu programa smanjenja emisija. Oporaba otapala je način usklađivanja s inicijativama za smanjivanje otpada i sprječavanje onečišćenja.
6.10 Kuhanje čipsa — Ekstrahirano otapalom, približno 10/40 mesh (silicijev karbid ili ekvivalent).
6.11 Vodena kupelj — Grijani, s poklopcem od koncentričnog prstena, s mogućnošću kontrole temperature do ± 5 stupnjeva C. Kupku treba koristiti u napi.
6.12 Ravnoteža — Punjenje odozgo, s mogućnošću preciznog vaganja do najbližih 0,01 g.
6.13 Bočice — 2-mL, za GC automatski uzorkivač, opremljen čepovima s navojem ili naboranim vrhovima obloženim politetrafluoroetilenom (PTFE).
6.14 Staklene scintilacijske bočice — 20 ml, opremljen čepovima s navojem obloženim PTFE-om.
6.15 Lopatica — Nehrđajući čelik ili PTFE.
6.16 Kolona za sušenje — Kromatografska kolona od borosilikatnog stakla promjera 20 mm sa staklenom vunom na dnu.
NAPOMENA: Kolone s fritiranim staklenim diskovima teško je dekontaminirati nakon što su korištene za sušenje visoko kontaminiranih ekstrakata. Mogu se kupiti stupci bez frita.
Koristite mali jastučić staklene vune da zadržite adsorbent. Jastučić od staklene vune prethodno isperite s 50 mL acetona, a zatim s 50 mL otapala za eluiranje prije punjenja kolone adsorbentom.
6.17 Aparat za isparavanje dušika (izborno) — N-Evap, 12 ili 24 položaja (Organomation Model 112 ili ekvivalent).
7. Reagensi i standardi
7.2 Voda s reagensom bez organskih tvari. Sve reference na vodu u ovoj metodi odnose se na vodu bez organskih reagensa, kako je definirano u prvom poglavlju.
7.3 Natrijev sulfat (granulirani, bezvodni), Na2SO4. Pročistite zagrijavanjem na 400 °C 4 sata u plitkoj posudi ili prethodnim čišćenjem natrijevog sulfata metilen kloridom. Ako je natrijev sulfat prethodno očišćen metilen kloridom, treba analizirati slijepu probu metode, pokazujući da nema smetnji od natrijevog sulfata.
7.4 Otapala za ekstrakciju
Uzorke treba ekstrahirati korištenjem sustava otapala koji daje optimalni, ponovljivi oporavak analita od interesa iz matrice uzorka, u koncentracijama od interesa. Izbor ekstrakcijskog otapala ovisit će o analitima od interesa i niti jedno otapalo nije univerzalno primjenjivo za sve skupine analita. Bez obzira koji se sustav otapala koristi, uključujući one koji su posebno navedeni u ovoj metodi, analitičar mora pokazati odgovarajuće performanse za analite od interesa, na razinama od interesa. U najmanju ruku, takva će demonstracija obuhvatiti početnu demonstraciju stručnosti opisanu u Metodi 3500, koristeći čistu referentnu matricu. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu koristiti za razvoj kriterija izvedbe za takve demonstracije, kao i za rezultate matriksa i laboratorijskih kontrolnih uzoraka.
Mnogi od dolje opisanih sustava otapala uključuju kombinaciju otapala koje se miješa s vodom, poput acetona, i otapala koje se ne miješa s vodom, poput metilen klorida ili heksana. Svrha otapala koje se miješa s vodom je olakšati ekstrakciju mokrih krutina dopuštajući miješanom otapalu da prodre u sloj vode na površini krutih čestica. Otapalo koje se ne miješa s vodom ekstrahira organske spojeve sličnih polariteta. Stoga se nepolarno otapalo poput heksana često koristi za nepolarne analite kao što je PCB, dok se polarno otapalo poput metilen klorida može koristiti za polarne analite. Polarnost acetona također može pomoći u ekstrakciji polarnih analita u sustavima miješanih otapala.
Tablica 1 daje primjere podataka o oporabi za odabrane poluhlapljive organske spojeve ekstrahirane iz NIST SRM-a pomoću različitih sustava ekstrakcijskih otapala. Sljedeći odjeljci daju smjernice o izboru otapala za različite klase analita.
Sva otapala trebaju biti kvalitete pesticida ili ekvivalentne. Otapala se mogu degazirati prije upotrebe.
7.4.1 Poluhlapljive organske tvari mogu se ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili acetonom/metilen kloridom (1:1, v/v CH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organoklorni pesticidi mogu se ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili acetonom/metilen kloridom (1:1, v/v CH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB se može ekstrahirati acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), ili acetonom/metilen kloridom (1:1, v/v CH3COCH3/CH2Cl2), ili heksanom (C6H14).
7.4.4 Mogu se upotrijebiti i drugi sustavi otapala, pod uvjetom da analitičar može dokazati odgovarajuću učinkovitost za analite od interesa, pri koncentracijama od interesa, u matrici uzorka (vidi Metodu 3500).
7.5 Zamjena otapala — Uz korištenje nekih determinativnih metoda, ekstrakcijsko otapalo morat će se zamijeniti otapalom kompatibilnim s instrumentima koji se koriste u toj determinativnoj metodi. Pogledajte metodu utvrđivanja koja će se koristiti za odabir odgovarajućeg otapala za izmjenu. Sva otapala moraju biti kvalitete pesticida ili ekvivalentne. Primjeri otapala za izmjenu navedeni su u nastavku.
7.5.1 Heksan, C6H14
7.5.2 2-propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cikloheksan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Kutija za zaštitu od zvuka SPB-L značajno smanjuje kavitacijsku buku sonikacije.
8. Prikupljanje, čuvanje i pohranjivanje uzoraka
8.1 Vidite uvodni materijal u četvrto poglavlje, “Organski analiti” Metoda 3500 i posebne determinativne metode koje će se koristiti.
8.2 Krute uzorke koji se ekstrahiraju ovim postupkom treba prikupiti i pohraniti kao i sve druge krute uzorke koji sadrže poluhlapljive organske tvari.
9. Kontrola kvalitete
9.2 Početna demonstracija stručnosti
Svaki laboratorij mora pokazati početnu stručnost sa svakom kombinacijom pripreme uzorka i determinativne metode koju koristi generiranjem podataka prihvatljive točnosti i preciznosti za ciljne analite u čistoj matrici. Laboratorij također mora ponoviti demonstraciju stručnosti svaki put kad se obučavaju novi članovi osoblja ili kada se naprave značajne promjene u instrumentima. Pogledajte Metodu 8000 za informacije o tome kako postići demonstraciju stručnosti.
9.3 U početku, prije obrade bilo kojeg uzorka, analitičar treba pokazati da svi dijelovi opreme koji su u kontaktu s uzorkom i reagensima ne interferiraju. To se postiže analizom slijepe probe metode. Kao stalnu provjeru, svaki put kada se uzorci ekstrahiraju, očiste i analiziraju, i kada dođe do promjene u reagensima, slijepa proba metode treba biti ekstrahirana i analizirana na spojeve od interesa kao zaštita od kronične laboratorijske kontaminacije.
9.4 Sve slijepe probe metode, uzorci matriksa ili replicirani uzorci trebaju biti podvrgnuti istim analitičkim postupcima (odjeljak 11.0) kao i oni korišteni na stvarnim uzorcima.
9.5 Standardne prakse osiguranja kvalitete trebale bi se koristiti s ovom metodom kako su uključene u odgovarajuće dokumente sustavnog planiranja i SOP-ove laboratorija. Treba zabilježiti sve radne uvjete instrumenta.
9.6 Također pogledajte Metodu 3500 za postupke kontrole kvalitete ekstrakcije i pripreme uzorka i determinativne metode koje se koriste za determinativne postupke kontrole kvalitete.
9.7 Kada su navedeni u odgovarajućoj determinativnoj metodi, surogat standarde treba dodati svim uzorcima prije ekstrakcije. Za više informacija pogledajte metode 3500 i 8000 i odgovarajuće determinativne metode.
9.8 Kao što je ranije navedeno, korištenje bilo koje tehnike ekstrakcije, uključujući ultrazvučnu ekstrakciju, treba biti potkrijepljeno podacima koji pokazuju učinkovitost specifičnog sustava otapala i radnih uvjeta za analite od interesa, na razinama od interesa, u matrici uzorka.
10. Kalibracija i standardizacija
Ne postoje koraci kalibracije ili standardizacije koji su izravno povezani s ovim postupkom ekstrakcije uzorka.
11. Postupak
Kao što je navedeno u Sec. 1.4, ultrazvučna ekstrakcija možda nije tako rigorozna metoda kao druge metode ekstrakcije tla/krutina. Stoga je ključno da se ova metoda izričito slijedi (uključujući upute proizvođača) kako bi se postigla maksimalna učinkovitost ekstrakcije. Minimalno, za uspješnu upotrebu ove tehnike:
11.1 Rukovanje uzorkom
11.1.2 Uzorci otpada — Uzorci koji se sastoje od više faza moraju se pripremiti prije ekstrakcije postupkom odvajanja faza opisanim u drugom poglavlju. Ovaj postupak ekstrakcije je samo za čvrste tvari.
11.1.3 Uzorci suhog otpada podložni mljevenju — Samljeti ili na drugi način podijeliti otpad tako da ili prolazi kroz sito od 1 mm ili da se može istisnuti kroz rupu od 1 mm. U aparat za mljevenje unesite dovoljno uzorka da dobijete najmanje 10 g nakon mljevenja.
OPREZ: Sušenje i mljevenje treba izvoditi u napi kako bi se izbjegla kontaminacija laboratorija.
11.1.4 Gumasti, vlaknasti ili uljasti materijali koji nisu podložni mljevenju — Izrežite, usitnite ili na drugi način smanjite veličinu ovih materijala kako biste omogućili miješanje i maksimalno izlaganje površina uzorka za ekstrakciju.
11.2 Određivanje postotka suhe težine — Kada se rezultati uzorka izračunavaju na temelju suhe mase, odvojeni dio uzorka treba izvagati u isto vrijeme kad i dio korišten za analitičko određivanje.
OPREZ: Peć za sušenje treba biti zatvorena u napu ili imati ventilaciju. Značajna kontaminacija laboratorija može biti posljedica jako kontaminiranog uzorka opasnog otpada.
Odmah nakon vaganja alikvota uzorka koji se ekstrahira, izvažite dodatnih 5 do 10 g alikvota uzorka u tarirani lončić. Osušite ovaj alikvot preko noći na 105°C. Ostavite da se ohladi u eksikatoru prije vaganja.
Izračunajte postotak suhe težine na sljedeći način:
% suhe težine = (g suhog uzorka / g uzorka) x 100
Ovaj alikvot osušen u pećnici ne koristi se za ekstrakciju i treba ga prikladno zbrinuti nakon što se odredi suha težina.
11.3 Postupak ekstrakcije niske koncentracije
Ovaj se postupak primjenjuje na krute uzorke za koje se očekuje da sadrže manje od ili jednako 20 mg/kg organskih analiza.
Koraci prije sonikacije
11.3.1 Sljedeće korake treba izvesti brzo kako bi se izbjegao gubitak hlapljivih ekstrahiranih tvari.
11.3.1.1 Izvažite približno 30 g uzorka u čašu od 400 mL. Zabilježite težinu do najbližih 0,1 g.
11.3.1.2 Za uzorak u svakoj seriji odabranoj za dodavanje dodajte 1,0 mL otopine za dodavanje matrice. Posavjetujte se s metodom 3500 za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva i koncentracija za dodavanje matrice. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.3.1.3 Dodajte 1,0 mL surogat standardne otopine svim uzorcima, uzorcima s dodacima, QC uzorcima i slijepim probama. Posavjetujte se s metodom 3500 za smjernice o odgovarajućem izboru surogatnih spojeva i koncentracija. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.3.1.4 Ako se treba primijeniti čišćenje permeacije gela (vidi Metodu 3640), analitičar treba ili dodati dvostruki volumen surogat otopine za dodavanje (i otopine za dodavanje matriksa, ako je primjenjivo), ili koncentrirati konačni ekstrakt na polovicu normalnog volumena , kako bi se nadoknadila polovica ekstrakta koja je izgubljena zbog učitavanja GPC stupca. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.3.1.5 Neporozni ili mokri uzorci (gumasti ili glineni) koji nemaju slobodnu pješčanu teksturu moraju se pomiješati sa 60 g bezvodnog natrijevog sulfata, pomoću lopatice. Ako je potrebno, može se dodati još natrijevog sulfata. Nakon dodatka natrijevog sulfata, uzorak bi trebao slobodno teći. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.3.1.6 Odmah dodajte 100 mL ekstrakcijskog otapala ili mješavine otapala (pogledajte odjeljak 7.4 i tablicu 2 za informacije o izboru otapala).
11.3.2 Postavite donju površinu vrha 3/4-inčne sirene disruptera oko 1/2-inča ispod površine otapala, ali iznad sloja sedimenta.
NAPOMENA: Provjerite je li ultrazvučna truba/sonotroda ispravno montirana prema uputama proizvođača.
11.3.3 Ekstrahirajte uzorak ultrazvučno tijekom 3 minute, s kontrolom izlaza postavljenom na 100% (puna snaga) ili na postavku snage koju preporučuje proizvođač, prekidačem načina rada na Pulse (pulsna energija umjesto kontinuirane energije) i postotnim radnim ciklusom postavljen na 50% (energija uključena 50% vremena i isključena 50% vremena). Ne koristite sondu s mikrovrhom.
11.3.4 Dekantirati ekstrakt i filtrirati ga kroz filter papir (npr. Whatman br. 41 ili ekvivalent) u Buchnerovom lijevku koji je pričvršćen na čistu tikvicu za filtriranje od 500 mL. Alternativno, dekantirajte ekstrakt u bocu za centrifugiranje i centrifugirajte na niskoj brzini kako biste uklonili čestice.
11.3.5 Ponovite ekstrakciju još dva puta s dva dodatna dijela od 100 mL čistog otapala. Dekantirajte otapalo nakon svake ultrazvučne ekstrakcije. Nakon završne ultrazvučne ekstrakcije, izlijte cijeli uzorak u Buchnerov lijevak, isperite čašu otapalom za ekstrakciju i dodajte tekućinu za ispiranje u lijevak.
Koraci nakon sonikacije
11.3.6 Ako je potrebno, koncentrirajte ekstrakt prije analize prema postupku u odjeljku 11.5. U suprotnom prijeđite na Sec. 11.7.
UP200St s mikro vrhom za sonikaciju uzorka
11.4 Postupak ekstrakcije srednje/visoke koncentracije
Ovaj se postupak primjenjuje na krute uzorke za koje se očekuje da sadrže više od 20 mg/kg organskih analita.
Koraci prije sonikacije
11.4.2 Za uzorak u svakoj seriji odabranoj za dodavanje dodajte 1,0 mL otopine za dodavanje matrice. Posavjetujte se s metodom 3500 za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva i koncentracija za dodavanje matrice. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.4.3 Dodajte 1,0 mL zamjenske otopine za dodavanje svim uzorcima, uzorcima s dodatkom, QC uzorcima i slijepim probama. Posavjetujte se s metodom 3500 za smjernice o odgovarajućem izboru spojeva i koncentracija za dodavanje matrice. Također pogledajte bilješku u Sec. 11.3.
11.4.4 Ako se treba primijeniti čišćenje propusnosti gela (vidi Metodu 3640), analitičar treba ili dodati dvostruki volumen surogat otopine za dodavanje (i otopine za dodavanje matriksa, ako je primjenjivo), ili koncentrirati konačni ekstrakt na polovicu normalnog volumena , kako bi se nadoknadila polovica ekstrakta koja je izgubljena zbog učitavanja GPC stupca.
11.4.5 Neporozni ili mokri uzorci (gumasti ili glineni) koji nemaju slobodnu pješčanu teksturu moraju se pomiješati s 2 g bezvodnog natrijevog sulfata, pomoću lopatice. Ako je potrebno, može se dodati još natrijevog sulfata. Nakon dodavanja natrijevog sulfata, uzorak bi trebao slobodno teći (vidi napomenu u odjeljku 11.3).
11.4.6 Odmah dodajte bilo koji volumen otapala koji je potreban da bi se konačni volumen doveo do 10,0 mL, uzimajući u obzir dodani volumen surogata i šiljaka matrice (pogledajte odjeljak 7.4 i tablicu 2 za informacije o izboru otapala).
11.4.7 Ekstrahirajte uzorak ultrazvučnom sondom sa suženim mikrovrhom od 1/8 inča tijekom 2 minute pri postavci kontrole izlaza 5 i s prekidačem načina rada na pulsu i postotku ciklusa rada na 50%.
11.4.8 Labavo zapakirajte jednokratnu Pasteurovu pipetu s 2 do 3 cm staklene vune. Filtrirajte ekstrakt uzorka kroz staklenu vunu i sakupite ekstrakt u odgovarajuću posudu. Svih 10 mL ekstrakcijskog otapala ne može se izdvojiti iz uzorka. Stoga bi analitičar trebao prikupiti volumen koji je prikladan za osjetljivost determinativne metode koja će se koristiti. Na primjer, za metode koje ne zahtijevaju daljnje koncentriranje ekstrakta (npr. metoda 8081 obično koristi konačni volumen ekstrakta od 10 mL), ekstrakt se može sakupiti u scintilacijsku bočicu ili drugi spremnik koji se može zatvoriti. Za ekstrakte koji će trebati dodatno koncentrirati, preporučljivo je prikupiti standardni volumen za sve takve uzorke kako bi se pojednostavio izračun konačnih rezultata uzorka. Na primjer, sakupite 5,0 mL ekstrakta u čistu epruvetu koncentratora. Ovaj volumen predstavlja točno polovicu ukupnog volumena izvornog ekstrakta uzorka. Prema potrebi, račun za “gubitak” polovice ekstrakta u izračunima konačnog uzorka ili koncentrirati konačni ekstrakt na polovicu nominalnog konačnog volumena (npr. 0,5 mL u odnosu na 1,0 mL) kako bi se nadoknadio gubitak.
11.4.9 Ako je potrebno, koncentrirajte ekstrakt prije analize slijedeći postupak u odjeljku. 11.5 ili Sek. 11.6. U suprotnom prijeđite na Sec. 11.7.
Tehnike koncentracije
Ako je potrebno za ispunjavanje kriterija osjetljivosti, ekstrakti uzorka iz postupka ekstrakcije niske koncentracije ili srednje/visoke koncentracije mogu se koncentrirati do konačnog volumena potrebnog za determinativnu metodu i specifičnu primjenu koja će se koristiti, koristeći ili KD tehniku ili isparavanje dušika.
11.5.1 Sastavite Kuderna-Danish (KD) koncentrator pričvršćivanjem cijevi koncentratora od 10 mL na tikvicu za isparavanje odgovarajuće veličine.
11.5.2 Osušite ekstrakt propuštanjem kroz kolonu za sušenje koja sadrži oko 10 g bezvodnog natrijevog sulfata. Sakupite osušeni ekstrakt u KD koncentrator.
11.5.3 Isperite epruvetu za sakupljanje i kolonu za sušenje u KD tikvicu s dodatnim dijelom otapala od 20 mL kako biste postigli kvantitativni prijenos.
11.5.4 U tikvicu dodajte jedan ili dva čista čipsa za ključanje i pričvrstite Snyderovu kolonu s tri kuglice. Pričvrstite stakleno posuđe za povrat para otapala (kondenzator i uređaj za sakupljanje, vidi odjeljak 6.9) na Snyderovu kolonu KD aparata, slijedeći upute proizvođača. Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem oko 1 mL metilen klorida (ili drugog prikladnog otapala) na vrh kolone. Stavite KD aparat na vruću vodenu kupelj (15 – 20 EC iznad vrelišta otapala) tako da je cijev koncentratora djelomično uronjena u vruću vodu, a cijela donja zaobljena površina tikvice okupana vrućom parom. Podesite okomiti položaj aparature i temperaturu vode koliko je potrebno da biste dovršili koncentraciju u 10 – 20 min. Pri pravilnoj brzini destilacije, kuglice stupca će aktivno brbljati, ali komore neće poplaviti. Kada prividni volumen tekućine dosegne 1 mL, izvadite KD aparaturu iz vodene kupelji i ostavite je da se ocijedi i ohladi najmanje 10 minuta.
OPREZ: Nemojte dopustiti da se ekstrakt osuši jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi posebno su osjetljivi na takve gubitke.
11.5.4.1 Ako je potrebna zamjena otapala (kao što je navedeno u tablici 2 ili odgovarajućoj determinativnoj metodi), trenutno uklonite Snyderovu kolonu, dodajte 50 mL zamjenskog otapala i novi čip za ključanje.
11.5.4.2 Ponovno pričvrstite Snyder stup. Ukoncentrirajte ekstrakt, povisite temperaturu vodene kupelji, ako je potrebno, kako biste održali odgovarajuću brzinu destilacije.
11.5.5 Uklonite Snyder stupac. Isperite KD tikvicu i donje spojeve Snyderove kolone u epruvetu koncentratora s 1 – 2 mL otapala. Ekstrakt se može dalje koncentrirati korištenjem jedne od tehnika opisanih u Sec. 11,6, ili prilagođen na konačni volumen od 5,0 – 10,0 mL pomoću odgovarajućeg otapala (vidi tablicu 2 ili odgovarajuću metodu utvrđivanja). Ako su prisutni kristali sumpora, nastavite s metodom 3660 za čišćenje.
11.6 Ako je potrebno dodatno koncentriranje, upotrijebite tehniku mikro-Snyderove kolone (vidi odjeljak 11.6.1) ili tehniku isparavanja dušika (vidi odjeljak 11.6.2).
11.6.1 Tehnika kolone Micro-Snyder
11.6.1.1 Dodajte svježi čisti čip za kuhanje u epruvetu koncentratora i pričvrstite mikro-Snyderovu kolonu s dvije kuglice izravno na epruvetu koncentratora. Pričvrstite staklenu posudu za rekuperaciju para otapala (kondenzator i uređaj za sakupljanje) na mikro-Snyderovu kolonu KD aparata, slijedeći upute proizvođača. Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem 0,5 mL metilen klorida ili otapala za izmjenu na vrh kolone. Stavite aparat za mikrokoncentriranje u vruću vodenu kupelj tako da cijev koncentratora bude djelomično uronjena u vruću vodu. Podesite okomiti položaj aparature i temperaturu vode, prema potrebi, kako biste dovršili koncentraciju u 5 – 10 min. Pri pravilnoj brzini destilacije kuglice stupca će aktivno brbljati, ali komore neće poplaviti.
11.6.1.2 Kada prividni volumen tekućine dosegne 0,5 mL, izvadite aparaturu iz vodene kupelji i ostavite je da se ocijedi i ohladi najmanje 10 minuta. Uklonite Snyderovu kolonu i isperite njene donje spojeve u epruvetu koncentratora s 0,2 mL otapala. Podesite konačni volumen ekstrakta na 1,0 – 2,0 mL.
OPREZ: Nemojte dopustiti da se ekstrakt osuši jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi posebno su osjetljivi na takve gubitke.
11.6.2 Tehnika isparavanja dušika
11.6.2.1 Stavite epruvetu koncentratora u toplu kupelj (30 degC) i isparite volumen otapala do 0,5 mL pomoću laganog toka čistog, suhog dušika (filtriranog kroz kolonu s aktivnim ugljenom).
OPREZ: Nova plastična cijev se ne smije koristiti između zamke ugljika i uzorka jer može dovesti do interferencije ftalata.
11.6.2.2 Isperite unutarnju stijenku cijevi koncentratora nekoliko puta otapalom tijekom koncentriranja. Tijekom isparavanja postavite cijev koncentratora kako biste izbjegli kondenzaciju vode u ekstraktu. U normalnim postupcima ne smije se dopustiti da se ekstrakt osuši.
OPREZ: Nemojte dopustiti da se ekstrakt osuši jer će to dovesti do ozbiljnog gubitka nekih analita. Organofosforni pesticidi posebno su osjetljivi na takve gubitke.
11.7 Ekstrakt se sada može podvrgnuti postupcima čišćenja ili analizirati na ciljne analite korištenjem odgovarajuće tehnike(a) utvrđivanja. Ako daljnje rukovanje ekstraktom nećete provesti odmah, začepite epruvetu koncentratora i pohranite u hladnjak. Ako će se ekstrakt čuvati dulje od 2 dana, treba ga premjestiti u bočicu opremljenu čepom s navojem obloženim PTFE-om i odgovarajuće označiti.
12. Analiza podataka i izračuni
Ne postoje izračuni izričito povezani s ovim postupkom ekstrakcije. Pogledajte odgovarajuću metodu utvrđivanja za izračun konačnih rezultata uzorka.
13. Izvedba metode
14. Sprečavanje onečišćenja
14.1 Sprečavanje onečišćenja obuhvaća svaku tehniku koja smanjuje ili uklanja količinu i/ili toksičnost otpada na mjestu nastanka. U radu laboratorija postoje brojne mogućnosti za sprječavanje onečišćenja. EPA je uspostavila preferiranu hijerarhiju tehnika upravljanja okolišem koja sprječavanje onečišćenja stavlja kao opciju upravljanja od prvog izbora. Kad god je to izvedivo, laboratorijsko osoblje trebalo bi koristiti tehnike za sprječavanje onečišćenja kako bi se pozabavilo stvaranjem otpada. Kada se otpad ne može izvedivo smanjiti na izvoru, Agencija preporučuje recikliranje kao sljedeću najbolju opciju.
14.2 Za informacije o sprječavanju onečišćenja koje bi se mogle primijeniti na laboratorije i istraživačke ustanove, pogledajte Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction koji je dostupan u Odjelu za odnose s vladom i znanstvenu politiku Američkog kemijskog društva, 1155 16th St., NW Washington, DC 20036. , https://www.acs.org.
15. Gospodarenje otpadom
nape i rad na stolovima, pridržavajući se slova i duha svih dozvola i propisa za ispuštanje u kanalizaciju, te pridržavajući se svih propisa o krutom i opasnom otpadu, posebno pravila o identifikaciji opasnog otpada i ograničenja odlaganja zemljišta. Za dodatne informacije o gospodarenju otpadom pogledajte Priručnik za gospodarenje otpadom za laboratorijsko osoblje koji je dostupan od Američkog kemijskog društva na adresi navedenoj u Sec. 14.2.
Literatura/Reference
- U.S. EPA, “Interlaboratory Comparison Study: Methods for Volatile and Semi-Volatile Compounds,” Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development, Las Vegas, NV, EPA 600/4-84-027, 1984.
- C. S. Hein, P. J. Marsden, A. S. Shurtleff. Evaluation of Methods 3540 (Soxhlet) and 3550 (Sonication) for Evaluation of Appendix IX Analytes from Solid Samples. S-CUBED, Report for EPA Contract 68-03-33-75, Work Assignment No. 03, Document No. SSS-R- 88-9436, October, 1988.
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011):
Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučni homogenizatori tkiva često se nazivaju probe sonicator, sonic lyser, ultrazvučni disruptor, ultrasonic brusilica, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, cell disruptor, ultrasonic disperser ili dissolver. Različiti uvjeti proizlaze iz različitih primjena koje se mogu ispuniti sonikacijom.
Različite veličine sonotrode za UP200Ht