Vodič za ultrazvučnu ekstrakciju EPA3550
Ultrazvučna ekstrakcija zelena je, 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 Američkih Država (EPA) preporučuje različite metodologije analitičke kemije i ispitivanja svojstava, uzorkovanje i praćenje okoliša te uspostavljene postupke osiguravanja kvalitete kao potporu provedbi Zakona o očuvanju i oporabi resursa (RCRA). Za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju EPA je objavila sljedeće smjernice:
METODA 3550C – Ultrazvučna ekstrakcija
1. Područje primjene
Osim toga, metode SW-846, uz iznimku obvezne primjene metoda za analizu parametara definiranih metodom, zamišljene su kao smjernice koje sadržavaju opće informacije o tome kako provesti analitički postupak ili tehniku koje laboratorij može upotrijebiti kao osnovno polazište za izradu vlastitog detaljnog standardnog operativnog postupka (SOP), bilo za vlastitu opću uporabu bilo za primjenu u određenom projektu. Podaci o učinkovitosti uključeni u ovu metodu služe samo kao smjernice te nisu namijenjeni i ne smiju se upotrebljavati kao apsolutni kriteriji prihvatljivosti kontrole kvalitete (QC) za potrebe 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 blizak kontakt matrice uzorka s ekstrakcijskim otapalom.
1.2 Ova je metoda podijeljena na dva postupka, ovisno o očekivanoj koncentraciji organskih spojeva. Postupak za niske koncentracije (odjeljak 11.3) namijenjen je pojedinačnim organskim sastojcima čije su očekivane koncentracije manje od ili jednake 20 mg/kg, a primjenjuje veću količinu uzorka i tri uzastopne ekstrakcije (niže koncentracije teže je ekstrahirati). Postupak za srednje/visoke koncentracije (odjeljak 11.4) namijenjen je pojedinačnim organskim sastojcima čije su očekivane koncentracije veće od 20 mg/kg, a primjenjuje manji uzorak i jednu ekstrakciju.
1.3 Izričito se preporučuje da se ekstrakti prije analize podvrgnu nekom obliku pročišćavanja (npr. primjenom metode iz serije 3600).
1.4 Za postizanje najveće učinkovitosti ekstrakcije ključno je strogo slijediti metodu (uključujući upute proizvođača). Za razmatranje ključnih aspekata postupka ekstrakcije pogledajte odjeljak 11.0. Za konkretne radne postavke proučite upute proizvođača.
1.5 Ova metoda opisuje najmanje tri sustava ekstrakcijskih otapala koji se mogu primjenjivati za različite skupine analita (pogledajte odjeljak 7.4). Mogu se primjenjivati i drugi sustavi otapala, pod uvjetom da se može dokazati odgovarajuća učinkovitost za analite od interesa. Odabir ekstrakcijskog otapala ovisit će o analitima od interesa i nijedno otapalo nije univerzalno primjenjivo na sve skupine analita. Zbog dvojbi u pogledu učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije, osobito pri koncentracijama blizu ili ispod približno 10 μg/kg, nužno je da analitičar dokaže učinkovitost određenog sustava otapala i radnih uvjeta za analite i koncentracije od interesa. To dokazivanje odnosi se na svaki sustav otapala koji se primjenjuje, uključujući one izričito navedene u ovoj metodi. Takvo dokazivanje mora obuhvaćati barem početno dokazivanje osposobljenosti opisano u Metodi 3500, uz uporabu čiste referentne matrice. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu primjenjivati za razvoj kriterija učinkovitosti za takva dokazivanja, kao i za rezultate uzoraka matrice obogaćenih poznatim dodatkom analita i laboratorijskih kontrolnih uzoraka.
1.6 EPA napominje da su objavljeni podaci o učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije organofosfornih pesticida pri niskim koncentracijama izraženima u dijelovima na milijardu (ppb) i nižima ograničeni. Stoga bi primjenu ove metode osobito za te spojeve trebalo potkrijepiti podacima o učinkovitosti poput onih razmotrenih prethodno i u Metodi 3500.
1.7 Prije primjene ove metode analitičarima se savjetuje da prouče osnovnu metodu za svaku vrstu postupka koji se može primjenjivati u cjelokupnoj analizi (npr. Metode 3500, 3600, 5000 i 8000) radi dodatnih informacija o postupcima kontrole kvalitete, razvoju kriterija prihvatljivosti kontrole kvalitete (QC), izračunima i općim smjernicama. Analitičari bi također trebali proučiti izjavu o odricanju od odgovornosti na početku priručnika i informacije u drugom poglavlju radi smjernica o predviđenoj fleksibilnosti u odabiru metoda, uređaja, materijala, reagensa i pribora te o odgovornostima analitičara za dokazivanje da su primijenjene tehnike prikladne za analite od interesa, u matrici od interesa i pri relevantnim razinama.
Osim toga, analitičari i korisnici podataka upozoravaju se da, osim kada je to izričito propisano, primjena metoda SW-846 nije obvezna za ispunjavanje saveznih zahtjeva za ispitivanje. Informacije sadržane u ovoj metodi EPA pruža kao smjernice kojima se analitičari i subjekti na koje se propisi odnose mogu služiti pri donošenju prosudbi potrebnih za dobivanje rezultata koji ispunjavaju ciljeve kvalitete podataka za predviđenu primjenu.
1.8 Primjena ove metode ograničena je na analitičare s odgovarajućim iskustvom i osposobljenošću ili na osobe pod njihovim nadzorom. Svaki analitičar mora dokazati sposobnost dobivanja prihvatljivih rezultata ovom metodom. Kao što je prethodno navedeno, takva dokazivanja specifična su za analite od interesa i upotrijebljeni sustav otapala, kao i za postupke za uzorke s niskim i srednjim/visokim koncentracijama.
Sonikator za više uzoraka “VialTweeter” za istodobnu pripremu uzoraka u više zatvorenih bočica i epruveta
2. Sažetak metode
2.1 Postupak za niske koncentracije – Uzorak se miješa s bezvodnim natrijevim sulfatom kako bi se dobio sipki prah. Smjesa se tri puta ekstrahira otapalom primjenom ultrazvučne ekstrakcije. Ekstrakt se odvaja od uzorka vakuumskom filtracijom ili centrifugiranjem. Ekstrakt je spreman za završno koncentriranje, pročišćavanje i/ili analizu.
2.2 Postupak za srednje / visoke koncentracije – Uzorak se miješa s bezvodnim natrijevim sulfatom kako bi se dobio sipki prah. Dobiveni prah ekstrahira se otapalom jedanput, primjenom ultrazvučne ekstrakcije. Dio ekstrakta prikuplja se za pročišćavanje i/ili analizu.
3. Definicije
Definicije koje mogu biti relevantne za ovu metodu potražite u prvom poglavlju i uputama proizvođača.
4. Interferencije
4.1 Otapala, reagensi, stakleni pribor i ostala oprema za obradu uzoraka mogu uzrokovati artefakte i/ili interferencije pri analizi uzorka. Analizom slijepih proba metode mora se dokazati da nijedan od tih materijala ne uzrokuje interferencije u uvjetima analize.
Možda će biti potreban poseban odabir reagensa i pročišćavanje otapala destilacijom u sustavima u cijelosti izrađenima od stakla. Posebne smjernice o postupcima kontrole kvalitete potražite u svakoj metodi koja će se primjenjivati, a opće smjernice o čišćenju staklenog pribora u četvrtom poglavlju.
4.2 Interferencije su obično specifične za analite od interesa. Stoga posebne smjernice o interferencijama pri ekstrakciji potražite u metodi 3500 i odgovarajućim metodama određivanja.
5. Sigurnost
Ova metoda ne obuhvaća sva sigurnosna pitanja povezana s njezinom primjenom. Laboratorij je odgovoran za održavanje sigurnog radnog okruženja i ažurne zbirke propisa OSHA-e o sigurnom rukovanju kemikalijama navedenima u ovoj metodi. Zbirka sigurnosno-tehničkih listova za materijale (MSDS) trebala bi biti dostupna svim osobama uključenima u ove analize.
6. Oprema i potrošni materijal
Navođenje trgovačkih naziva ili komercijalnih proizvoda u ovom priručniku služi isključivo kao ilustracija i ne predstavlja odobrenje EPA-e ni isključivu preporuku za uporabu. Proizvodi i postavke instrumenata navedeni u metodama SW-846 predstavljaju proizvode i postavke upotrijebljene tijekom razvoja metode ili one koje je Agencija naknadno ocijenila. Mogu se upotrebljavati stakleni pribor, reagensi, potrošni materijal, oprema i postavke koji nisu navedeni u ovom priručniku, pod uvjetom da je dokazana i dokumentirana učinkovitost metode primjerena predviđenoj primjeni.
U ovom odjeljku nije naveden uobičajeni laboratorijski stakleni pribor (npr. laboratorijske čaše i tikvice).
6.2 Ultrazvučna priprema – Mora se upotrebljavati uređaj sa sonotrodom opremljenom titanskim vrhom ili uređaj koji će osigurati odgovarajuću učinkovitost. (npr. UP200Ht ili UP200St)
6.2.1 Uređaj za ultrazvučno razaranje – Uređaj mora imati snagu od najmanje 300 vata i mogućnost pulsnog rada. Preporučuje se uređaj konstruiran za smanjenje zvuka kavitacije. Slijedite upute proizvođača za pripremu uređaja za ekstrakciju uzoraka s niskim i srednjim/visokim koncentracijama. (npr. UP400S)
6.2.2 Za postupak metode za niske koncentracije upotrijebite sonotrodu od 3/4 inča, a za postupak metode za srednje/visoke koncentracije suženi mikrovrh od 1/8 inča pričvršćen na sonotrodu od 1/2 inča.
6.3 Zvučnozaštitna kutija – Kako bi se izbjeglo oštećenje sluha, preporučuje se uporaba zvučnozaštitnog kućišta (npr. zvučnozaštitne kutije SPB-L). Time se kavitacijska buka procesa sonikacije može znatno smanjiti.
Dodatna oprema
6.4.1 Sušionik – S mogućnošću održavanja temperature od 105 degC.
6.4.2 Eksikator.
6.4.3 Lončići za žarenje – Porculanski ili aluminijski za jednokratnu uporabu.
6.5 Pasteurove pipete – Od 1 mL, staklene, za jednokratnu uporabu.
6.7 Oprema za vakuumsku ili tlačnu filtraciju
6.7.1 Büchnerov lijevak
6.7.2 Filtarski papir
6.8 Aparatura Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Epruveta za koncentriranje – Od 10 mL, graduirana. Za sprječavanje isparavanja ekstrakata upotrebljava se čep od brušenog stakla.
6.8.2 Tikvica za isparavanje – Od 500 mL. Pričvrstite tikvicu na epruvetu za koncentriranje oprugama, stezaljkama ili jednakovrijednim priborom.
6.8.3 Snyderova kolona – Makroizvedba s tri kugle.
6.8.4 Snyderova kolona – Mikroizvedba s dvije kugle.
6.8.5 Opruge – Od 1/2 inča.
6.9 Sustav za oporabu para otapala.
NAPOMENA: Ovo se stakleno posuđe preporučuje za oporabu otapala tijekom postupaka koncentriranja koji zahtijevaju uporabu evaporacijskih koncentratora Kuderna-Danish. Ugradnja ove aparature može biti obvezna prema saveznim propisima, propisima saveznih država ili lokalnim općinskim propisima kojima se uređuju emisije hlapljivih organskih spojeva u zrak. EPA preporučuje ugradnju ove vrste sustava za oporabu kao način provedbe programa smanjenja emisija. Oporaba otapala način je usklađivanja s inicijativama za smanjenje nastanka otpada i sprječavanje onečišćenja.
6.10 Kamenčići za vrenje – Ekstrahirani otapalom, veličine približno 10/40 mesh (silicijev karbid ili jednakovrijedan materijal).
6.11 Vodena kupelj – Grijana, s poklopcem s koncentričnim prstenovima i mogućnošću regulacije temperature unutar ± 5 degC. Kupelj treba upotrebljavati u digestoru.
6.12 Vaga – S gornjom mjernom plohom, s mogućnošću točnog vaganja na najbližih 0,01 g.
6.13 Bočice – Od 2 mL, za automatski uzorkivač plinskog kromatografa (GC), s navojnim čepovima s oblogom od politetrafluoroetilena (PTFE) ili čepovima za krimpanje.
6.14 Staklene scintilacijske bočice – Od 20 mL, s navojnim čepovima s oblogom od PTFE-a.
6.15 Špatula – Od nehrđajućeg čelika ili PTFE-a.
6.16 Kolona za sušenje – Kromatografska kolona od borosilikatnog stakla, unutarnjeg promjera 20 mm, sa staklenom vunom na dnu.
NAPOMENA: Kolone s diskovima od sinteriranog stakla teško je dekontaminirati nakon što su upotrijebljene za sušenje jako onečišćenih ekstrakata. Mogu se kupiti kolone bez frita.
Za zadržavanje adsorbensa upotrijebite mali jastučić od staklene vune. Prije punjenja kolone adsorbensom prethodno isperite jastučić od staklene vune s 50 mL acetona, a zatim s 50 mL otapala za eluiranje.
6.17 Aparatura za isparavanje u struji dušika (neobvezno) – N-Evap, s 12 ili 24 mjesta (Organomation Model 112 ili jednakovrijedan uređaj).
7. Reagensi i standardi
7.2 Reagensna voda bez organskih tvari. Sva upućivanja na vodu u ovoj metodi odnose se na reagensnu vodu bez organskih tvari, kako je definirana u prvom poglavlju.
7.3 Natrijev sulfat (granulirani, bezvodni), Na2SO4. Pročistite zagrijavanjem na 400 degC tijekom 4 hrs u plitkoj posudi ili prethodnim pročišćavanjem natrijeva sulfata metilen-kloridom. Ako se natrijev sulfat prethodno pročisti metilen-kloridom, treba analizirati slijepu probu metode i time dokazati da natrijev sulfat ne uzrokuje smetnje.
7.4 Ekstrakcijska otapala
Uzorke treba ekstrahirati sustavom otapala koji omogućuje optimalno, ponovljivo iskorištenje ciljanih analita iz matrice uzorka pri ciljanim koncentracijama. Izbor ekstrakcijskog otapala ovisit će o ciljanim analitima i nijedno otapalo nije univerzalno primjenjivo na sve skupine analita. Bez obzira na upotrijebljeni sustav otapala, uključujući one izričito navedene u ovoj metodi, analitičar mora dokazati odgovarajuću učinkovitost za ciljane analite pri ciljanim razinama. Takav dokaz mora obuhvaćati barem početno dokazivanje osposobljenosti opisano u metodi 3500, uz uporabu čiste referentne matrice. Metoda 8000 opisuje postupke koji se mogu upotrebljavati za razvoj kriterija učinkovitosti za takva dokazivanja te za rezultate uzoraka matrice s dodatkom standarda i laboratorijskih kontrolnih uzoraka.
Mnogi od sustava otapala opisanih u nastavku 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 jest olakšati ekstrakciju vlažnih krutih tvari omogućujući smjesi otapala da prodre kroz sloj vode na površini krutih čestica. Otapalo koje se ne miješa s vodom ekstrahira organske spojeve slične polarnosti. Stoga se nepolarno otapalo poput heksana često upotrebljava za nepolarne analite poput PCB-ova, dok se polarno otapalo poput metilen-klorida može upotrebljavati za polarne analite. Polarnost acetona također može pomoći pri ekstrakciji polarnih analita u sustavima miješanih otapala.
Tablica 1 daje primjere podataka o iskorištenju za odabrane poluhlapljive organske spojeve ekstrahirane iz standardnog referentnog materijala NIST-a (SRM) uporabom različitih sustava ekstrakcijskih otapala. Sljedeći odjeljci daju smjernice za izbor otapala za različite skupine analita.
Sva otapala trebaju biti kvalitete za analizu pesticida ili jednakovrijedne kvalitete. Otapala se mogu otpliniti prije uporabe.
7.4.1 Poluhlapljivi organski spojevi mogu se ekstrahirati smjesom acetona i heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili smjesom acetona i metilen-klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organoklorni pesticidi mogu se ekstrahirati smjesom acetona i heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ili smjesom acetona i metilen-klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB-ovi se mogu ekstrahirati smjesom acetona i heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), smjesom acetona i metilen-klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) ili heksanom (C6H14).
7.4.4 Mogu se upotrebljavati i drugi sustavi otapala, pod uvjetom da analitičar može dokazati odgovarajuću učinkovitost za ciljane analite pri ciljanim koncentracijama u matrici uzorka (vidjeti metodu 3500).
7.5 Zamjenska otapala – Pri uporabi nekih metoda određivanja ekstrakcijsko otapalo trebat će zamijeniti otapalom kompatibilnim s instrumentima koji se upotrebljavaju u toj metodi određivanja. Za izbor odgovarajućeg zamjenskog otapala pogledajte metodu određivanja koja će se upotrebljavati. Sva otapala moraju biti kvalitete za analizu pesticida ili jednakovrijedne kvalitete. Primjeri zamjenskih otapala 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
Zvučnoizolacijska kutija SPB-L znatno smanjuje kavitacijsku buku pri sonikaciji.
8. Prikupljanje, konzerviranje i pohrana uzoraka
8.1 Pogledajte uvodni tekst četvrtog poglavlja, „Organski analiti”, metodu 3500 i specifične metode određivanja koje će se primjenjivati.
8.2 Čvrste uzorke koji će se ekstrahirati ovim postupkom treba prikupljati i pohranjivati kao i sve ostale čvrste uzorke koji sadržavaju poluhlapljive organske spojeve.
9. Kontrola kvalitete
9.2 Početno dokazivanje osposobljenosti
Svaki laboratorij mora dokazati početnu osposobljenost za svaku kombinaciju pripreme uzorka i metode određivanja koju primjenjuje, dobivanjem podataka prihvatljive točnosti i preciznosti za ciljne analite u čistoj matrici. Laboratorij također mora ponoviti dokazivanje osposobljenosti svaki put kada se osposobljavaju novi članovi osoblja ili kada se uvedu značajne promjene u instrumentaciji. Informacije o tome kako provesti dokazivanje osposobljenosti potražite u metodi 8000.
9.3 Na početku, prije obrade bilo kojeg uzorka, analitičar bi trebao dokazati da svi dijelovi opreme koji dolaze u dodir s uzorkom i reagensima ne uzrokuju interferencije. To se postiže analizom slijepe probe postupka. Kao trajnu provjeru, svaki put kada se uzorci ekstrahiraju, pročišćavaju i analiziraju te kada se promijene reagensi, treba ekstrahirati i analizirati slijepu probu postupka na spojeve od interesa kao zaštitu od kronične laboratorijske kontaminacije.
9.4 Sve slijepe probe postupka, uzorke matrice s dodatkom standarda ili ponovljene uzorke treba podvrgnuti istim analitičkim postupcima (odjeljak 11.0) koji se primjenjuju na stvarnim uzorcima.
9.5 Pri primjeni ove metode treba se pridržavati standardnih postupaka osiguravanja kvalitete navedenih u odgovarajućim dokumentima sustavnog planiranja i laboratorijskim standardnim operativnim postupcima (SOP-ovima). Treba zabilježiti sve radne uvjete instrumenata.
9.6 Za postupke kontrole kvalitete ekstrakcije i pripreme uzoraka također pogledajte metodu 3500, a za postupke kontrole kvalitete određivanja pogledajte metode određivanja koje će se primjenjivati.
9.7 Kada je to navedeno u odgovarajućoj metodi određivanja, svim uzorcima prije ekstrakcije treba dodati surogatne standarde. Više informacija potražite u metodama 3500 i 8000 te u odgovarajućim metodama određivanja.
9.8 Kao što je prethodno navedeno, primjena bilo koje tehnike ekstrakcije, uključujući ultrazvučnu ekstrakciju, trebala bi biti potkrijepljena podacima koji dokazuju učinkovitost specifičnog sustava otapala i radnih uvjeta za analite od interesa, pri razinama od interesa, u matrici uzorka.
10. Umjeravanje i standardizacija
Nema koraka umjeravanja ili standardizacije izravno povezanih s ovim postupkom ekstrakcije uzorka.
11. Postupak
Kao što je navedeno u odjeljku 1.4, ultrazvučna ekstrakcija možda nije jednako temeljita metoda kao druge metode ekstrakcije tla/čvrstih tvari. Stoga je ključno strogo se pridržavati ove metode (uključujući upute proizvođača) kako bi se postigla najveća učinkovitost ekstrakcije. Za uspješnu primjenu ove tehnike potrebno je najmanje sljedeće:
11.1 Rukovanje uzorcima
11.1.2 Uzorci otpada – Uzorci koji se sastoje od više faza moraju se prije ekstrakcije pripremiti postupkom razdvajanja faza opisanim u drugom poglavlju. Ovaj postupak ekstrakcije namijenjen je samo krutim tvarima.
11.1.3 Uzorci suhog otpada prikladni za mljevenje – Sameljite ili na drugi način usitnite otpad tako da prolazi kroz sito s otvorima od 1 mm ili da se može istisnuti kroz otvor od 1 mm. U uređaj za mljevenje unesite dovoljno uzorka da nakon mljevenja dobijete najmanje 10 g.
OPREZ: Sušenje i mljevenje treba provoditi u digestoru kako bi se izbjegla kontaminacija laboratorija.
11.1.4 Gumasti, vlaknasti ili uljasti materijali koji nisu prikladni za mljevenje – Izrežite, isjeckajte ili na drugi način usitnite te materijale kako biste omogućili miješanje i najveću moguću izloženost površina uzorka ekstrakciji.
11.2 Određivanje postotka suhe tvari – Kada se rezultati za uzorak trebaju izračunati na osnovi suhe mase, zaseban dio uzorka treba odvagnuti istodobno s dijelom koji se upotrebljava za analitičko određivanje.
OPREZ: Sušionik treba biti smješten u digestoru ili opremljen odvodom zraka. Jako kontaminiran uzorak opasnog otpada može prouzročiti znatnu kontaminaciju laboratorija.
Odmah nakon vaganja alikvota uzorka namijenjenog ekstrakciji odvagnite dodatni alikvot uzorka od 5 do 10 g u tarirani lončić. Sušite taj alikvot preko noći pri 105 degC. Prije vaganja ostavite ga da se ohladi u eksikatoru.
Izračunajte postotak suhe tvari na sljedeći način:
% suhe tvari = (g suhog uzorka / g uzorka) x 100
Ovaj alikvot osušen u sušioniku ne upotrebljava se za ekstrakciju i treba ga odgovarajuće zbrinuti nakon određivanja suhe mase.
11.3 Postupak ekstrakcije za niske koncentracije
Ovaj se postupak primjenjuje na krute uzorke za koje se očekuje da sadrže najviše 20 mg/kg organskih analita.
Koraci prije sonikacije
11.3.1 Sljedeće korake treba izvesti brzo kako bi se izbjegao gubitak hlapljivijih tvari koje se mogu ekstrahirati.
11.3.1.1 Odvažite približno 30 g uzorka u čašu od 400 mL. Zabilježite masu s preciznošću od 0,1 g.
11.3.1.2 Uzorku odabranom za obogaćivanje u svakoj seriji dodajte 1,0 mL otopine za obogaćivanje matrice. Smjernice za odgovarajući odabir spojeva za obogaćivanje matrice i njihovih koncentracija potražite u Metodi 3500. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.3.1.3 Dodajte 1,0 mL otopine surogatnih standarda svim uzorcima, obogaćenim uzorcima, uzorcima za kontrolu kvalitete (QC) i slijepim probama. Smjernice za odgovarajući odabir surogatnih spojeva i njihovih koncentracija potražite u Metodi 3500. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.3.1.4 Ako će se primjenjivati pročišćavanje gel-permeacijskom kromatografijom (vidjeti Metodu 3640), analitičar treba dodati dvostruki volumen otopine surogatnih standarda za obogaćivanje (i otopine za obogaćivanje matrice, gdje je primjenjivo) ili koncentrirati konačni ekstrakt na polovinu uobičajenog volumena kako bi se nadoknadio gubitak polovine ekstrakta pri nanošenju na GPC kolonu. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.3.1.5 Neporozni ili mokri uzorci (gumasti ili glinasti) koji nemaju sipku pjeskovitu teksturu moraju se pomiješati sa 60 g bezvodnog natrijeva sulfata pomoću špatule. Ako je potrebno, može se dodati još natrijeva sulfata. Nakon dodavanja natrijeva sulfata uzorak treba biti sipak. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.3.1.6 Odmah dodajte 100 mL ekstrakcijskog otapala ili smjese otapala (informacije o odabiru otapala potražite u odjeljku 7.4 i tablici 2).
11.3.2 Postavite donju površinu vrha sonotrode uređaja za razaranje veličine 3/4 inča približno 1/2 inča ispod površine otapala, ali iznad sloja sedimenta.
NAPOMENA: Provjerite je li ultrazvučni nastavak / sonotroda pravilno montiran prema uputama proizvođača.
11.3.3 Ekstrahirajte uzorak ultrazvukom tijekom 3 min, uz izlaznu snagu postavljenu na 100% (puna snaga) ili na postavku snage koju preporučuje proizvođač, prekidač načina rada postavljen na Pulse (impulsno umjesto kontinuiranog dovođenja energije) i radni ciklus postavljen na 50% (energija se dovodi 50% vremena, a preostalih 50% vremena ne dovodi). Nemojte upotrebljavati sondu s mikrovrhom.
11.3.4 Dekantirajte ekstrakt i filtrirajte ga kroz filtarski papir (npr. Whatman br. 41 ili ekvivalentan) u Büchnerovu lijevku spojenom na čistu tikvicu za filtraciju od 500 mL. Alternativno, dekantirajte ekstrakt u bocu za centrifugiranje i centrifugirajte pri maloj brzini kako biste uklonili čestice.
11.3.5 Ponovite ekstrakciju još dva puta s dva dodatna obroka čistog otapala od po 100 mL. Dekantirajte otapalo nakon svake ultrazvučne ekstrakcije. Nakon posljednje ultrazvučne ekstrakcije izlijte cijeli uzorak u Büchnerov lijevak, isperite čašu ekstrakcijskim otapalom i dodajte tekućinu od ispiranja 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 odjeljak 11.7.
UP200St s mikrovrhom za sonikaciju uzoraka
11.4 Postupak ekstrakcije za 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 Uzorku iz svake serije odabranom za obogaćivanje dodajte 1,0 mL otopine za obogaćivanje matrice. Smjernice za odgovarajući odabir spojeva za obogaćivanje matrice i njihovih koncentracija potražite u Metodi 3500. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.4.3 Dodajte 1,0 mL otopine za obogaćivanje surogatnim standardima svim uzorcima, obogaćenim uzorcima, uzorcima za kontrolu kvalitete (QC) i slijepim probama. Smjernice za odgovarajući odabir spojeva za obogaćivanje matrice i njihovih koncentracija potražite u Metodi 3500. Pogledajte i napomenu u odjeljku 11.3.
11.4.4 Ako će se primjenjivati pročišćavanje gel-permeacijskom kromatografijom (vidjeti Metodu 3640), analitičar bi trebao dodati dvostruki volumen otopine za obogaćivanje surogatnim standardima (i otopine za obogaćivanje matrice, gdje je primjenjivo) ili koncentrirati konačni ekstrakt na polovinu uobičajenog volumena kako bi nadoknadio polovinu ekstrakta koja se gubi pri nanošenju na GPC kolonu.
11.4.5 Neporozni ili mokri uzorci (gumasti ili glinasti) koji nemaju sipku pjeskovitu teksturu moraju se lopaticom pomiješati s 2 g bezvodnog natrijeva sulfata. Prema potrebi može se dodati još natrijeva sulfata. Nakon dodavanja natrijeva sulfata uzorak bi trebao biti sipak (vidjeti napomenu u odjeljku 11.3).
11.4.6 Odmah dodajte onoliki volumen otapala koliko je potrebno da konačni volumen bude 10,0 mL, uzimajući u obzir dodani volumen surogatnih standarda i dodataka za obogaćivanje matrice (informacije o izboru otapala potražite u odjeljku 7.4 i tablici 2).
11.4.7 Ekstrahirajte uzorak ultrazvučnom sondom s konusnim mikrovrhom od 1/8 inča tijekom 2 min, uz regulator izlazne snage postavljen na 5, prekidač načina rada postavljen na pulsni rad i radni ciklus od 50%.
11.4.8 Labavo ispunite jednokratnu Pasteurovu pipetu slojem staklene vune duljine 2 do 3 cm. Filtrirajte ekstrakt uzorka kroz staklenu vunu i prikupite ekstrakt u prikladnu posudu. Iz uzorka nije moguće prikupiti svih 10 mL ekstrakcijskog otapala. Stoga bi analitičar trebao prikupiti volumen primjeren osjetljivosti metode određivanja koja će se primjenjivati. Primjerice, za metode koje ne zahtijevaju daljnje koncentriranje ekstrakta (npr. Metoda 8081 obično primjenjuje konačni volumen ekstrakta od 10 mL), ekstrakt se može prikupiti u scintilacijsku bočicu ili drugu posudu koja se može zatvoriti. Za ekstrakte koji će zahtijevati daljnje koncentriranje preporučljivo je prikupiti standardni volumen za sve takve uzorke kako bi se pojednostavnio izračun konačnih rezultata uzoraka. Primjerice, prikupite 5,0 mL ekstrakta u čistu epruvetu za koncentriranje. Taj volumen predstavlja točno polovinu ukupnog volumena izvornog ekstrakta uzorka. Prema potrebi, u konačnim izračunima rezultata uzoraka uzmite u obzir „gubitak” polovine ekstrakta ili koncentrirajte konačni ekstrakt na polovinu nazivnog konačnog volumena (npr. 0,5 mL u odnosu na 1,0 mL) kako biste nadoknadili gubitak.
11.4.9 Prema potrebi koncentrirajte ekstrakt prije analize slijedeći postupak u odjeljku 11.5 ili odjeljku 11.6. U suprotnom prijeđite na odjeljak 11.7.
Tehnike koncentriranja
Kada je to potrebno radi ispunjavanja kriterija osjetljivosti, ekstrakti uzoraka dobiveni postupkom ekstrakcije za niske koncentracije ili postupkom za srednje/visoke koncentracije mogu se koncentrirati do konačnog volumena potrebnog za metodu određivanja i specifičnu primjenu koja će se koristiti, primjenom tehnike K-D ili uparavanjem u struji dušika.
11.5.1 Sastavite koncentrator Kuderna-Danish (K-D) spajanjem epruvete za koncentriranje volumena 10 mL s tikvicom za uparavanje odgovarajuće veličine.
11.5.2 Osušite ekstrakt propuštanjem kroz kolonu za sušenje koja sadrži oko 10 g bezvodnog natrijeva sulfata. Sakupite osušeni ekstrakt u koncentrator K-D.
11.5.3 Isperite sabirnu epruvetu i kolonu za sušenje dodatnim obrokom otapala od 20 mL u tikvicu K-D kako biste postigli kvantitativni prijenos.
11.5.4 Dodajte jedan ili dva čista kamenčića za vrenje u tikvicu i pričvrstite Snyderovu kolonu s tri kuglice. Slijedeći upute proizvođača, na Snyderovu kolonu aparature K-D pričvrstite staklenu aparaturu za povrat para otapala (kondenzator i uređaj za sakupljanje, vidjeti odjeljak 6.9). Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem oko 1 mL metilen-klorida (ili drugog prikladnog otapala) na vrh kolone. Postavite aparaturu K-D na vruću vodenu kupelj (15 – 20 EC iznad vrelišta otapala) tako da je epruveta za koncentriranje djelomično uronjena u vruću vodu, a cijela donja zaobljena površina tikvice obavijena vrućom parom. Prema potrebi prilagodite okomiti položaj aparature i temperaturu vode kako biste dovršili koncentriranje za 10 – 20 min. Pri odgovarajućoj brzini destilacije kuglice u koloni živahno će zveckati, ali se komore neće preplaviti. Kada prividni volumen tekućine dosegne 1 mL, uklonite aparaturu K-D iz vodene kupelji i ostavite je da se ocijedi i hladi najmanje 10 min.
OPREZ: Nemojte dopustiti da ekstrakt ispari do suha jer će to dovesti do velikih gubitaka nekih analita. Organofosforni pesticidi osobito su podložni takvim gubitcima.
11.5.4.1 Ako je potrebna zamjena otapala (kako je navedeno u tablici 2 ili odgovarajućoj metodi određivanja), nakratko uklonite Snyderovu kolonu, dodajte 50 mL otapala za zamjenu i novi kamenčić za vrenje.
11.5.4.2 Ponovno pričvrstite Snyderovu kolonu. Koncentrirajte ekstrakt, prema potrebi povisujući temperaturu vodene kupelji kako biste održali odgovarajuću brzinu destilacije.
11.5.5 Uklonite Snyderovu kolonu. Isperite tikvicu K-D i donje spojeve Snyderove kolone s 1 – 2 mL otapala u epruvetu za koncentriranje. Ekstrakt se može dodatno koncentrirati jednom od tehnika opisanih u odjeljku 11.6 ili mu se volumen može podesiti na konačnih 5,0 – 10,0 mL prikladnim otapalom (vidjeti tablicu 2 ili odgovarajuću metodu određivanja). Ako su prisutni kristali sumpora, provedite pročišćavanje prema metodi 3660.
11.6 Ako je potrebno dodatno koncentriranje, primijenite tehniku s mikro-Snyderovom kolonom (vidjeti odjeljak 11.6.1) ili tehniku uparavanja u struji dušika (vidjeti odjeljak 11.6.2).
11.6.1 Tehnika s mikro-Snyderovom kolonom
11.6.1.1 Dodajte novi čisti kamenčić za vrenje u epruvetu za koncentriranje i izravno na nju pričvrstite mikro-Snyderovu kolonu s dvije kuglice. Slijedeći upute proizvođača, na mikro-Snyderovu kolonu aparature K-D pričvrstite staklenu aparaturu za povrat para otapala (kondenzator i uređaj za sakupljanje). Prethodno navlažite Snyderovu kolonu dodavanjem 0,5 mL metilen-klorida ili otapala za zamjenu na vrh kolone. Postavite aparaturu za mikrokoncentriranje u vruću vodenu kupelj tako da je epruveta za koncentriranje djelomično uronjena u vruću vodu. Prema potrebi prilagodite okomiti položaj aparature i temperaturu vode kako biste dovršili koncentriranje za 5 – 10 min. Pri odgovarajućoj brzini destilacije kuglice u koloni živahno će zveckati, ali se komore neće preplaviti.
11.6.1.2 Kada prividni volumen tekućine dosegne 0,5 mL, uklonite aparaturu iz vodene kupelji i ostavite je da se ocijedi i hladi najmanje 10 min. Uklonite Snyderovu kolonu i isperite njezine donje spojeve s 0,2 mL otapala u epruvetu za koncentriranje. Podesite konačni volumen ekstrakta na 1,0 – 2,0 mL.
OPREZ: Nemojte dopustiti da ekstrakt ispari do suha jer će to dovesti do velikih gubitaka nekih analita. Organofosforni pesticidi osobito su podložni takvim gubitcima.
11.6.2 Tehnika uparavanja u struji dušika
11.6.2.1 Postavite epruvetu za koncentriranje u toplu kupelj (30 degC) i smanjite volumen otapala uparavanjem na 0,5 mL blagom strujom čistog, suhog dušika (filtriranog kroz kolonu s aktivnim ugljenom).
OPREZ: Između hvataljke s aktivnim ugljenom i uzorka ne smiju se koristiti nove plastične cijevi jer mogu uzrokovati interferencije zbog ftalata.
11.6.2.2 Tijekom koncentriranja nekoliko puta isperite unutarnju stijenku epruvete za koncentriranje otapalom. Tijekom uparavanja postavite epruvetu za koncentriranje tako da se izbjegne kondenzacija vode u ekstrakt. Pri uobičajenim postupcima ne smije se dopustiti da ekstrakt ispari do suha.
OPREZ: Nemojte dopustiti da ekstrakt ispari do suha jer će to dovesti do velikih gubitaka nekih analita. Organofosforni pesticidi osobito su podložni takvim gubitcima.
11.7 Ekstrakt se sada može podvrgnuti postupcima pročišćavanja ili analizirati na ciljne analite odgovarajućom tehnikom odnosno tehnikama određivanja. Ako se daljnja obrada ekstrakta neće provesti odmah, zatvorite epruvetu za koncentriranje čepom i pohranite je u hladnjak. Ako će se ekstrakt čuvati dulje od 2 dana, treba ga prenijeti u bočicu s navojnim čepom obloženim PTFE-om i primjereno označiti.
12. Analiza podataka i izračuni
S ovim postupkom ekstrakcije nisu izričito povezani nikakvi izračuni. Za izračun konačnih rezultata za uzorke pogledajte odgovarajuću metodu određivanja.
13. Izvedbene značajke metode
14. Sprječavanje onečišćenja
14.1 Sprječavanje onečišćenja obuhvaća svaku tehniku koja smanjuje ili uklanja količinu i/ili toksičnost otpada na mjestu njegova nastanka. U radu laboratorija postoje brojne mogućnosti za sprječavanje onečišćenja. EPA je uspostavila preporučenu hijerarhiju tehnika upravljanja okolišem u kojoj je sprječavanje onečišćenja prvi izbor. Kad god je to izvedivo, laboratorijsko osoblje treba primjenjivati tehnike sprječavanja onečišćenja kako bi smanjilo nastajanje otpada. Kada smanjenje otpada na izvoru nije izvedivo, Agencija preporučuje recikliranje kao sljedeću najbolju mogućnost.
14.2 Za informacije o sprječavanju onečišćenja koje mogu biti primjenjive na laboratorije i istraživačke ustanove pogledajte publikaciju Manje je bolje: upravljanje laboratorijskim kemikalijama radi smanjenja otpada, dostupnu pri Odjelu za odnose s državnim tijelima i znanstvenu politiku Američkog kemijskog društva, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gospodarenje otpadom
digestora i pri radu na laboratorijskim stolovima, poštovanjem slova i duha svih dozvola i propisa o ispuštanju u kanalizaciju te pridržavanjem svih propisa o krutom i opasnom otpadu, osobito pravila o identifikaciji opasnog otpada i ograničenja odlaganja na tlo i u tlo. Za dodatne informacije o gospodarenju otpadom pogledajte Priručnik za gospodarenje otpadom za laboratorijsko osoblje, dostupan pri Američkom kemijskom društvu na adresi navedenoj u odjeljku 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.
Korisne činjenice
Ultrazvučni homogenizatori tkiva često se nazivaju sonikatorima sa sondom, soničnim lizatorima, ultrazvučnim razaračima, ultrazvučnim mlinovima, sonoruptorima, sonifikatorima, soničnim dezintegratorima, razaračima stanica, ultrazvučnim dispergatorima ili uređajima za otapanje. Različiti nazivi proizlaze iz različitih primjena koje se mogu ostvariti sonikacijom.
Različite veličine sonotroda za UP200Ht