EPA3550 útmutató az ultrahangos extrakcióhoz
Az ultrahangos extrakció zöld, környezetbarát extrakciós módszer, amely kis laboratóriumi mintákhoz és értékes vegyületek kereskedelmi termelési léptékű kinyeréséhez egyaránt alkalmazható. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) különféle analitikai kémiai és jellemzővizsgálati módszereket, környezeti mintavételt és monitorozást, valamint bevezetett minőségbiztosítási intézkedéseket ajánl az erőforrások megőrzéséről és visszanyeréséről szóló törvény (RCRA) végrehajtásának támogatására. Az ultrahanggal segített extrakcióhoz az EPA a következő útmutatást adta ki:
3550C MÓDSZER – Ultrahangos extrakció
1. Hatókör és alkalmazás
Az SW-846 módszerek továbbá – a módszer által meghatározott paraméterek elemzéséhez kötelezően alkalmazandó módszerek kivételével – útmutató módszereknek készültek, amelyek általános információkat tartalmaznak egy analitikai eljárás vagy technika végrehajtásáról. Ezeket a laboratórium alapvető kiindulópontként használhatja saját részletes szabványos műveleti eljárásának (SOP) kidolgozásához, akár saját általános használatra, akár egy adott projektben való alkalmazásra. Az ebben a módszerben szereplő teljesítményadatok kizárólag útmutatásként szolgálnak; nem abszolút minőség-ellenőrzési (QC) elfogadási kritériumoknak szánták őket, és laboratóriumi akkreditáció céljára ilyen kritériumokként nem használhatók.
1.1 Ez a módszer nem illékony és félig illékony szerves vegyületek szilárd anyagokból, például talajokból, iszapokból és hulladékokból történő extrakciójára szolgáló eljárást ír le. Az ultrahangos folyamat biztosítja a mintamátrix és az extrakciós oldószer szoros érintkezését.
1.2 Ez a módszer a szerves vegyületek várható koncentrációja alapján két eljárásra oszlik. Az alacsony koncentrációjú mintákhoz alkalmazott eljárás (11.3. szakasz) azokra az egyedi szerves komponensekre szolgál, amelyek várható koncentrációja legfeljebb 20 mg/kg; nagyobb mintamennyiséget és három egymást követő extrakciót alkalmaz (az alacsonyabb koncentrációban jelen lévő komponenseket nehezebb extrahálni). A közepes/magas koncentrációjú mintákhoz alkalmazott eljárás (11.4. szakasz) azokra az egyedi szerves komponensekre szolgál, amelyek várható koncentrációja meghaladja a 20 mg/kg értéket; kisebb mintamennyiséget és egyetlen extrakciót alkalmaz.
1.3 Nyomatékosan ajánlott, hogy az extraktumokat az elemzés előtt valamilyen tisztításnak vessék alá (például a 3600-as sorozat valamelyik módszerével).
1.4 A maximális extrakciós hatékonyság eléréséhez elengedhetetlen a módszer pontos betartása, beleértve a gyártó utasításait is. Az extrakciós eljárás kritikus szempontjainak ismertetését lásd a 11.0. szakaszban. A konkrét üzemeltetési beállításokkal kapcsolatban tekintse át a gyártó utasításait.
1.5 Ez a módszer legalább három extrakciós oldószerrendszert ír le, amelyek a meghatározandó komponensek különböző csoportjaihoz alkalmazhatók (lásd a 7.4. szakaszt). Más oldószerrendszerek is alkalmazhatók, feltéve, hogy a vizsgált komponensekre megfelelő teljesítmény igazolható. Az extrakciós oldószer megválasztása a vizsgált komponensektől függ, és egyetlen oldószer sem alkalmazható általánosan valamennyi komponenscsoportra. Az ultrahangos extrakció hatékonyságával kapcsolatos aggályok miatt, különösen a körülbelül 10 μg/kg értékhez közeli vagy annál alacsonyabb koncentrációknál, elengedhetetlen, hogy az analitikus igazolja az adott oldószerrendszer és üzemeltetési körülmények teljesítményét a vizsgált komponensekre és koncentrációkra vonatkozóan. Ez az igazolási követelmény minden alkalmazott oldószerrendszerre érvényes, beleértve az ebben a módszerben kifejezetten felsoroltakat is. Az ilyen igazolásnak legalább a 3500-as módszerben leírt kezdeti jártasságigazolást kell magában foglalnia, tiszta referenciamátrix használatával. A 8000-es módszer olyan eljárásokat ír le, amelyek az ilyen igazolásokhoz, valamint az adalékolt mátrixminták és a laboratóriumi kontrollminták eredményeihez tartozó teljesítménykritériumok kidolgozására használhatók.
1.6 Az EPA megjegyzi, hogy a szerves foszforvegyület-alapú peszticidek alacsony, milliárdod részben (ppb) megadott és annál kisebb koncentrációinál az ultrahangos extrakció hatékonyságáról csak korlátozott mennyiségű közzétett adat áll rendelkezésre. Emiatt e módszer alkalmazását különösen ezeknél a vegyületeknél olyan teljesítményadatokkal ajánlott alátámasztani, mint amilyeneket fent és a 3500-as módszerben tárgyalnak.
1.7 E módszer alkalmazása előtt az analitikusoknak ajánlott áttekinteniük az átfogó elemzés során alkalmazható valamennyi eljárástípus alapmódszerét (például a 3500-as, 3600-as, 5000-es és 8000-es módszereket) a minőség-ellenőrzési eljárásokra, a QC elfogadási kritériumok kidolgozására, a számításokra és az általános útmutatásra vonatkozó további információkért. Az analitikusoknak a kézikönyv elején található felelősségkizáró nyilatkozatot és a második fejezetben szereplő információkat is ajánlott áttekinteniük. Ezek útmutatást adnak a módszerek, készülékek, anyagok, reagensek és kellékek megválasztásában biztosítani kívánt rugalmasságról, valamint az analitikus felelősségéről annak igazolásában, hogy az alkalmazott technikák megfelelnek a vizsgált komponenseknek, az adott mátrixban és a releváns koncentrációszinteken.
Az analitikusok és az adatok felhasználói számára továbbá jelezzük, hogy – kivéve, ha valamely jogszabály ezt kifejezetten előírja – az SW-846 módszerek használata nem kötelező a szövetségi vizsgálati követelmények teljesítéséhez. Az e módszerben található információkat az EPA útmutatásként bocsátja rendelkezésre, hogy az analitikusok és a szabályozás hatálya alá tartozók felhasználhassák őket a tervezett alkalmazás adatminőségi célkitűzéseinek megfelelő eredmények előállításához szükséges döntések meghozatalában.
1.8 E módszert kizárólag megfelelő tapasztalattal és képzettséggel rendelkező analitikusok, illetve az ő felügyeletük alatt dolgozók alkalmazhatják. Minden analitikusnak igazolnia kell, hogy e módszerrel képes elfogadható eredményeket előállítani. Amint azt fent megjegyeztük, az ilyen igazolások a vizsgált komponensekre és az alkalmazott oldószerrendszerre, valamint az alacsony és a közepes/magas koncentrációjú mintákhoz alkalmazott eljárásokra vonatkoznak.
„VialTweeter” többmintás ultrahangos kezelőberendezés több lezárt mintafiola és kémcső egyidejű minta-előkészítéséhez
2. A módszer összefoglalása
2.1 Eljárás alacsony koncentrációjú mintákhoz – A mintát vízmentes nátrium-szulfáttal keverik össze, hogy szabadon folyó por keletkezzen. A keveréket ultrahangos extrakcióval háromszor extrahálják oldószerrel. Az extraktumot vákuumszűréssel vagy centrifugálással választják el a mintától. Az extraktum készen áll a végső besűrítésre, tisztításra és/vagy elemzésre.
2.2 Eljárás közepes / magas koncentrációjú mintákhoz – A mintát vízmentes nátrium-szulfáttal keverik össze, hogy szabadon folyó por keletkezzen. Ezt ultrahangos extrakcióval egyszer extrahálják oldószerrel. Az extraktum egy részét tisztítás és/vagy elemzés céljára gyűjtik össze.
3. Fogalommeghatározások
Az e módszer szempontjából releváns fogalommeghatározásokért tekintse át az első fejezetet és a gyártó utasításait.
4. Zavaró hatások
4.1 Az oldószerek, reagensek, üvegeszközök és egyéb mintafeldolgozó eszközök műtermékeket és/vagy zavaró hatásokat okozhatnak a minta elemzése során. Eljárási vakminták elemzésével igazolni kell, hogy az elemzés körülményei között ezen anyagok egyike sem okoz zavaró hatást.
Szükség lehet a reagensek körültekintő kiválasztására és az oldószerek kizárólag üvegből álló rendszerekben végzett desztillációval történő tisztítására. A minőség-ellenőrzési eljárásokra vonatkozó konkrét útmutatásért tekintse át az alkalmazandó módszereket, az üvegeszközök tisztítására vonatkozó általános útmutatásért pedig a negyedik fejezetet.
4.2 A zavaró hatások általában a vizsgált komponensekre jellemzőek. Ezért az extrakciót zavaró hatásokkal kapcsolatos konkrét útmutatásért tekintse át a 3500-as módszert és a megfelelő meghatározási módszereket.
5. Biztonság
Ez a módszer nem tér ki az alkalmazásával kapcsolatos valamennyi biztonsági kérdésre. A laboratórium felelős a biztonságos munkakörnyezet fenntartásáért, valamint az e módszerben felsorolt vegyi anyagok biztonságos kezelésére vonatkozó OSHA-előírások naprakész tájékoztató dokumentációjának vezetéséért. Az anyagbiztonsági adatlapokat (MSDS) tartalmazó referencia-dokumentációnak az ezekben az elemzésekben részt vevő valamennyi munkatárs számára hozzáférhetőnek kellene lennie.
6. Berendezések és kellékek
A kereskedelmi nevek vagy kereskedelmi termékek említése ebben a kézikönyvben kizárólag szemléltetési célokat szolgál, és nem jelenti az EPA jóváhagyását vagy kizárólagos ajánlását azok használatára. Az SW-846 módszerekben hivatkozott termékek és műszerbeállítások a módszerfejlesztés során használt vagy az Ügynökség által később értékelt termékeket és beállításokat képviselik. Az ebben a kézikönyvben felsoroltaktól eltérő üvegeszközök, reagensek, kellékek, berendezések és beállítások is alkalmazhatók, feltéve, hogy a módszer tervezett alkalmazásnak megfelelő teljesítményét igazolták és dokumentálták.
Ez a szakasz nem sorolja fel az általánosan használt laboratóriumi üvegeszközöket (például a főzőpoharakat és lombikokat).
6.2 Ultrahangos előkészítés – Titánheggyel ellátott, szonotródás készüléket vagy megfelelő teljesítményt nyújtó készüléket kell használni. (pl. UP200Ht vagy UP200St)
6.2.1 Ultrahangos feltáróberendezés – A feltáróberendezésnek legalább 300 watt teljesítménnyel és impulzusüzemre való képességgel kell rendelkeznie. A kavitációs zaj csökkentésére tervezett készülék használata ajánlott. Az alacsony és közepes/magas koncentrációjú minták extrakciójához szükséges feltáróberendezés előkészítésekor kövesse a gyártó utasításait. (pl. UP400S)
6.2.2 Az alacsony koncentrációjú mintákhoz alkalmazott eljáráshoz használjon 3/4 hüvelykes szonotródát, a közepes/magas koncentrációjú mintákhoz alkalmazott eljáráshoz pedig 1/2 hüvelykes szonotródához csatlakoztatott, 1/8 hüvelykes, kúpos mikrohegyet.
6.3 Hangvédő doboz – A halláskárosodás elkerülése érdekében hangvédő burkolat (például SPB-L hangvédő doboz) használata ajánlott. Ezáltal az ultrahangos kezelés kavitációs zaja jelentősen csökkenthető.
További berendezések
6.4.1 Szárítószekrény – Képes 105 degC hőmérséklet fenntartására.
6.4.2 Exszikkátor.
6.4.3 Tégelyek – Porcelánból vagy egyszer használatos alumíniumból.
6.5 Pasteur-pipetták – 1-mL-es, üvegből készült, egyszer használatos pipetták.
6.7 Vákuum- vagy nyomásszűrő berendezés
6.7.1 Büchner-tölcsér
6.7.2 Szűrőpapír
6.8 Kuderna-Danish (K-D) készülék
6.8.1 Besűrítőcső – 10-mL-es, beosztással ellátott. Az extraktumok elpárolgásának megakadályozására csiszolt üvegdugót használnak.
6.8.2 Bepárlólombik – 500-mL-es. Rögzítse a lombikot a besűrítőcsőhöz rugókkal, bilincsekkel vagy ezekkel egyenértékű rögzítőelemekkel.
6.8.3 Snyder-oszlop – Háromgolyós makrooszlop.
6.8.4 Snyder-oszlop – Kétgolyós mikrooszlop.
6.8.5 Rugók – 1/2 hüvelykesek.
6.9 Oldószergőz-visszanyerő rendszer.
MEGJEGYZÉS: Ez az üvegberendezés a Kuderna-Danish bepárlásos besűrítőket igénylő besűrítési eljárások során az oldószer visszanyerésére ajánlott. E berendezés beépítését az illékony szerves vegyületek légköri kibocsátását szabályozó szövetségi, állami vagy helyi önkormányzati előírások megkövetelhetik. Az EPA az ilyen típusú visszanyerő rendszer beépítését a kibocsátáscsökkentési program megvalósításának egyik módjaként ajánlja. Az oldószer-visszanyerés a hulladékminimalizálási és szennyezésmegelőzési kezdeményezésekhez való igazodás egyik eszköze.
6.10 Forráskövek – Oldószerrel extrahált, körülbelül 10/40 mesh szemcseméretű kövek (szilícium-karbid vagy azzal egyenértékű anyag).
6.11 Vízfürdő – Fűthető, koncentrikus gyűrűkből álló fedéllel, ± 5 degC pontosságú hőmérséklet-szabályozásra képes. A fürdőt ajánlott vegyifülkében használni.
6.12 Mérleg – Felső serpenyős, 0,01 g pontosságú mérésre képes.
6.13 Mintafiolák – 2-mL-esek, GC automata mintavevőhöz, politetrafluor-etilénnel (PTFE) bélelt csavaros kupakkal vagy peremezhető zárókupakkal ellátva.
6.14 Üveg szcintillációs fiolák – 20-mL-esek, PTFE-bélésű csavaros kupakkal ellátva.
6.15 Spatula – Rozsdamentes acélból vagy PTFE-ből.
6.16 Szárítóoszlop – 20-mm belső átmérőjű, boroszilikát üvegből készült kromatográfiás oszlop, az alján üveggyapottal.
MEGJEGYZÉS: Az üvegfritt-korongokkal ellátott oszlopokat nehéz szennyezésmentesíteni, miután erősen szennyezett extraktumok szárítására használták őket. Fritt nélküli oszlopok is beszerezhetők.
Az adszorbens megtartásához használjon kis üveggyapotdugót. Az oszlop adszorbenssel való megtöltése előtt mossa elő az üveggyapotdugót 50 mL acetonnal, majd 50 mL elúciós oldószerrel.
6.17 Nitrogénes bepárlóberendezés (opcionális) – N-Evap, 12 vagy 24 pozíciós (Organomation Model 112 vagy azzal egyenértékű).
7. Reagensek és standardok
7.2 Szerves anyagoktól mentes reagensvíz. E módszerben a vízre történő minden hivatkozás az első fejezetben meghatározott, szerves anyagoktól mentes reagensvízre vonatkozik.
7.3 Nátrium-szulfát (szemcsés, vízmentes), Na2SO4. Tisztítsa sekély tálcán, 400 degC hőmérsékleten 4 órán át végzett hevítéssel, vagy a nátrium-szulfát metilén-kloriddal történő előtisztításával. Ha a nátrium-szulfátot metilén-kloriddal előtisztítják, ajánlott eljárási vakmintát elemezni annak igazolására, hogy a nátrium-szulfát nem okoz zavaró hatást.
7.4 Extrakciós oldószerek
A mintákat olyan oldószerrendszerrel ajánlott extrahálni, amely a vizsgált koncentrációknál optimális, reprodukálható visszanyerést biztosít a vizsgált komponensek mintamátrixból történő kinyeréséhez. Az extrakciós oldószer megválasztása a vizsgált komponensektől függ, és egyetlen oldószer sem alkalmazható általánosan valamennyi komponenscsoportra. Bármilyen oldószerrendszert alkalmaznak, beleértve az ebben a módszerben kifejezetten felsoroltakat is, az analitikusnak igazolnia kell annak megfelelő teljesítményét a vizsgált komponensekre, a vizsgált koncentrációszinteken. Az ilyen igazolásnak legalább a 3500-as módszerben leírt kezdeti jártasságigazolást kell magában foglalnia, tiszta referenciamátrix használatával. A 8000-es módszer olyan eljárásokat ír le, amelyek az ilyen igazolásokhoz, valamint az adalékolt mátrixminták és a laboratóriumi kontrollminták eredményeihez tartozó teljesítménykritériumok kidolgozására használhatók.
Az alább ismertetett oldószerrendszerek közül sok egy vízzel elegyedő oldószer, például aceton, és egy vízzel nem elegyedő oldószer, például metilén-klorid vagy hexán kombinációját tartalmazza. A vízzel elegyedő oldószer célja a nedves szilárd anyagok extrakciójának elősegítése azáltal, hogy lehetővé teszi az oldószerelegy behatolását a szilárd részecskék felületén lévő vízrétegbe. A vízzel nem elegyedő oldószer a hozzá hasonló polaritású szerves vegyületeket extrahálja. Ezért az apoláris oldószereket, például a hexánt, gyakran apoláris komponensekhez, például PCB-khez használják, míg a poláris oldószerek, például a metilén-klorid, poláris komponensekhez alkalmazhatók. Az aceton polaritása szintén elősegítheti a poláris komponensek extrakcióját az oldószerelegyekben.
Az 1. táblázat példaként visszanyerési adatokat közöl egy NIST SRM-ből különféle extrakciós oldószerrendszerekkel extrahált, kiválasztott félig illékony szerves vegyületekről. A következő szakaszok útmutatást adnak az oldószerek kiválasztásához a vizsgált komponensek különböző osztályai esetében.
Valamennyi oldószernek ajánlott peszticidanalitikai vagy azzal egyenértékű minőségűnek lennie. Az oldószerek használat előtt gázmentesíthetők.
7.4.1 A félig illékony szerves vegyületek aceton/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) vagy aceton/metilén-klorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) eleggyel extrahálhatók.
7.4.2 A szerves klórvegyület-alapú peszticidek aceton/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) vagy aceton/metilén-klorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) eleggyel extrahálhatók.
7.4.3 A PCB-k aceton/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) vagy aceton/metilén-klorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) eleggyel, illetve hexánnal (C6H14) extrahálhatók.
7.4.4 Más oldószerrendszerek is alkalmazhatók, feltéve, hogy az analitikus igazolni tudja a megfelelő teljesítményt a vizsgált komponensekre, a vizsgált koncentrációknál, a mintamátrixban (lásd a 3500-as módszert).
7.5 Oldószercseréhez használt oldószerek – Egyes meghatározási módszerek alkalmazásakor az extrakciós oldószert az adott meghatározási módszerben használt műszerekkel kompatibilis oldószerre kell cserélni. A megfelelő csereoldószer kiválasztásához tekintse át az alkalmazandó meghatározási módszert. Valamennyi oldószernek peszticidanalitikai vagy azzal egyenértékű minőségűnek kell lennie. Az alábbiakban példák találhatók az oldószercseréhez használható oldószerekre.
7.5.1 Hexán, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Ciklohexán, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Az SPB-L hangvédő doboz jelentősen csökkenti az ultrahangos kezelés kavitációs zaját.
8. Mintavétel, mintatartósítás és mintatárolás
8.1 Lásd a negyedik fejezet („Szerves komponensek”) bevezető anyagát, a 3500-as módszert és az alkalmazandó konkrét meghatározási módszereket.
8.2 Az ezzel az eljárással extrahálandó szilárd mintákat ugyanúgy ajánlott gyűjteni és tárolni, mint bármely más, félig illékony szerves vegyületeket tartalmazó szilárd mintát.
9. Minőség-ellenőrzés
9.2 Kezdeti jártasságigazolás
Minden laboratóriumnak igazolnia kell kezdeti jártasságát az általa alkalmazott valamennyi minta-előkészítési és meghatározási módszerkombinációban, a célkomponensekre tiszta mátrixban elfogadható pontosságú és precizitású adatok előállításával. A laboratóriumnak akkor is meg kell ismételnie a jártasságigazolást, amikor új munkatársakat képeznek ki, vagy jelentős változtatásokat hajtanak végre a műszerezettségben. A jártasságigazolás elvégzésére vonatkozó információkért lásd a 8000-es módszert.
9.3 Kezdetben, bármely minta feldolgozása előtt, az analitikusnak ajánlott igazolnia, hogy a berendezés mintával és reagensekkel érintkező valamennyi része mentes a zavaró hatásoktól. Ez eljárási vakminta elemzésével valósítható meg. Folyamatos ellenőrzésként minden alkalommal, amikor mintákat extrahálnak, tisztítanak és elemeznek, valamint a reagensek változásakor, ajánlott eljárási vakmintát extrahálni és a vizsgált vegyületekre elemezni, a tartós laboratóriumi szennyeződés elleni védekezés részeként.
9.4 Valamennyi eljárási vakmintát, adalékolt mátrixmintát és párhuzamos mintát ugyanazoknak az analitikai eljárásoknak (11.0. szakasz) ajánlott alávetni, mint a tényleges mintákat.
9.5 E módszerhez a megfelelő szisztematikus tervezési dokumentumokban és a laboratóriumi SOP-kban szereplő szabványos minőségbiztosítási gyakorlatokat ajánlott alkalmazni. A műszerek valamennyi üzemeltetési körülményét ajánlott rögzíteni.
9.6 Az extrakció és a minta-előkészítés minőség-ellenőrzési eljárásaihoz tekintse át a 3500-as módszert is, a meghatározás QC-eljárásaihoz pedig az alkalmazandó meghatározási módszereket.
9.7 Ha a megfelelő meghatározási módszer felsorolja őket, az extrakció előtt minden mintához ajánlott helyettesítő standardokat adni. További információkért lásd a 3500-as és 8000-es módszert, valamint a megfelelő meghatározási módszereket.
9.8 Amint azt korábban megjegyeztük, bármely extrakciós technika alkalmazását, beleértve az ultrahangos extrakciót is, olyan adatokkal ajánlott alátámasztani, amelyek igazolják az adott oldószerrendszer és üzemeltetési körülmények teljesítményét a vizsgált komponensekre, a vizsgált koncentrációszinteken, a mintamátrixban.
10. Kalibrálás és standardizálás
Ehhez a mintaextrakciós eljáráshoz közvetlenül nem kapcsolódnak kalibrálási vagy standardizálási lépések.
11. Eljárás
Amint azt az 1.4. szakasz megjegyzi, az ultrahangos extrakció nem feltétlenül olyan alapos módszer, mint a talajokhoz/szilárd anyagokhoz alkalmazott más extrakciós módszerek. Ezért a maximális extrakciós hatékonyság eléréséhez elengedhetetlen a módszer pontos betartása, beleértve a gyártó utasításait is. E technika sikeres alkalmazásához legalább a következők szükségesek:
11.1 Mintakezelés
11.1.2 Hulladékminták – A több fázisból álló mintákat az extrakció előtt a második fejezetben leírt fázisszétválasztási eljárással kell előkészíteni. Ez az extrakciós eljárás kizárólag szilárd anyagokhoz használható.
11.1.3 Őrölhető száraz hulladékminták – Őrölje meg vagy más módon aprítsa fel a hulladékot úgy, hogy átjusson egy 1-mm-es szitán, vagy átpréselhető legyen egy 1- mm-es nyíláson. Helyezzen elegendő mintát az őrlőberendezésbe ahhoz, hogy az őrlés után legalább 10 g álljon rendelkezésre.
FIGYELEM: A szárítást és az őrlést ajánlott vegyifülkében végezni a laboratórium szennyeződésének elkerülése érdekében.
11.1.4 Nem őrölhető, ragacsos, rostos vagy olajos anyagok – Vágja fel, aprítsa össze vagy más módon csökkentse ezen anyagok méretét, hogy lehetővé váljon a keverés, és a minta felületei a lehető legnagyobb mértékben hozzáférhetővé váljanak az extrakcióhoz.
11.2 A szárazanyag-tartalom százalékos meghatározása – Ha a minta eredményeit száraz tömegre vonatkoztatva kell kiszámítani, az analitikai meghatározáshoz használt mintarész bemérésével egyidejűleg ajánlott egy külön mintarészt is bemérni.
FIGYELEM: A szárítószekrényt ajánlott vegyifülkében elhelyezni vagy elszívással ellátni. Az erősen szennyezett veszélyeshulladék-minta jelentős laboratóriumi szennyeződést okozhat.
Közvetlenül az extrahálandó mintarész bemérése után mérjen be a mintából egy további, 5–10 g-os részt egy tárázott tégelybe. Szárítsa ezt a mintarészt egy éjszakán át 105 degC hőmérsékleten. Mérés előtt hagyja exszikkátorban lehűlni.
A szárazanyag-tartalom százalékos értékét a következőképpen számítsa ki:
szárazanyag-tartalom (%) = (száraz minta tömege g-ban / minta tömege g-ban) x 100
Ezt a szárítószekrényben szárított mintarészt nem használják az extrakcióhoz, és a száraz tömeg meghatározása után ajánlott megfelelő módon ártalmatlanítani.
11.3 Extrakciós eljárás alacsony koncentrációjú mintákhoz
Ez az eljárás azokra a szilárd mintákra alkalmazható, amelyek várhatóan legfeljebb 20 mg/kg mennyiségben tartalmaznak szerves komponenseket.
Az ultrahangos kezelés előtti lépések
11.3.1 A következő lépéseket ajánlott gyorsan elvégezni az illékonyabb extrahálható anyagok elvesztésének elkerülése érdekében.
11.3.1.1 Mérjen be körülbelül 30 g mintát egy 400-mL-es főzőpohárba. Jegyezze fel a tömeget 0,1 g pontossággal.
11.3.1.2 Minden mintatételben az adalékolásra kiválasztott mintához adjon 1,0 mL mátrixadalékoló oldatot. A mátrixadalékoláshoz használt vegyületek és koncentrációk megfelelő megválasztására vonatkozó útmutatásért tekintse át a 3500-as módszert. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.3.1.3 Adjon 1,0 mL helyettesítőstandard-oldatot minden mintához, adalékolt mintához, QC-mintához és vakmintához. A helyettesítő vegyületek és koncentrációk megfelelő megválasztására vonatkozó útmutatásért tekintse át a 3500-as módszert. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.3.1.4 Ha gélpermeációs tisztítást alkalmaznak (lásd a 3640-es módszert), az analitikusnak ajánlott vagy kétszeres térfogatú helyettesítőstandard-adalékoló oldatot (és adott esetben mátrixadalékoló oldatot) hozzáadnia, vagy a végső extraktumot a szokásos térfogat felére besűrítenie, hogy kompenzálja az extraktum felének a GPC-oszlopra történő felvitel miatt bekövetkező elvesztését. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.3.1.5 A nem porózus vagy nedves (ragacsos vagy agyagszerű) mintákat, amelyeknek nincs szabadon folyó, homokszerű állaguk, spatula segítségével össze kell keverni 60 g vízmentes nátrium-szulfáttal. Szükség esetén további nátrium-szulfát adható hozzá. A nátrium-szulfát hozzáadása után a mintának ajánlott szabadon folyónak lennie. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.3.1.6 Azonnal adjon hozzá 100 mL extrakciós oldószert vagy oldószerelegyet (az oldószerek megválasztására vonatkozó információkért lásd a 7.4. szakaszt és a 2. táblázatot).
11.3.2 Helyezze a 3/4 hüvelykes feltáró szonotróda hegyének alsó felületét körülbelül 1/2 hüvelykkel az oldószer felszíne alá, de az üledékréteg fölé.
MEGJEGYZÉS: Győződjön meg arról, hogy az ultrahangos szonotróda a gyártó utasításainak megfelelően van felszerelve.
11.3.3 Extrahálja a mintát ultrahanggal 3 min időtartamig, a kimeneti teljesítmény szabályozóját 100%-ra (teljes teljesítményre) vagy a gyártó által ajánlott teljesítménybeállításra, az üzemmódkapcsolót impulzusüzemre (folyamatos energiaközlés helyett impulzusos energiaközlésre), a kitöltési tényezőt pedig 50%-ra állítva (az energiaközlés az idő 50%-ában bekapcsolt, 50%-ában kikapcsolt állapotban van). Ne használja a mikrohegyes szondát.
11.3.4 Dekantálja az extraktumot, és szűrje át szűrőpapíron (például Whatman No. 41 vagy azzal egyenértékű papíron) egy tiszta, 500-mL-es szűrőlombikhoz csatlakoztatott Büchner-tölcsérben. Másik lehetőségként dekantálja az extraktumot centrifugapalackba, és centrifugálja alacsony fordulatszámon a részecskék eltávolítása érdekében.
11.3.5 Ismételje meg az extrakciót még kétszer, két további, egyenként 100-mL-es tiszta oldószeradaggal. Minden ultrahangos extrakció után dekantálja az oldószert. Az utolsó ultrahangos extrakció után öntse a teljes mintát a Büchner-tölcsérbe, öblítse ki a főzőpoharat extrakciós oldószerrel, és az öblítőfolyadékot is öntse a tölcsérbe.
Az ultrahangos kezelés utáni lépések
11.3.6 Szükség esetén az elemzés előtt sűrítse be az extraktumot a 11.5. szakaszban leírt eljárás szerint. Ellenkező esetben folytassa a 11.7. szakasszal.
UP200St mikroheggyel a minták ultrahangos kezeléséhez
11.4 Extrakciós eljárás közepes / magas koncentrációjú mintákhoz
Ez az eljárás azokra a szilárd mintákra alkalmazható, amelyek várhatóan 20 mg/kg-nál nagyobb mennyiségben tartalmaznak szerves komponenseket.
Az ultrahangos kezelés előtti lépések
11.4.2 Minden mintatételben az adalékolásra kiválasztott mintához adjon 1,0 mL mátrixadalékoló oldatot. A mátrixadalékoláshoz használt vegyületek és koncentrációk megfelelő megválasztására vonatkozó útmutatásért tekintse át a 3500-as módszert. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.4.3 Adjon 1,0 mL helyettesítőstandard-adalékoló oldatot minden mintához, adalékolt mintához, QC-mintához és vakmintához. A mátrixadalékoláshoz használt vegyületek és koncentrációk megfelelő megválasztására vonatkozó útmutatásért tekintse át a 3500-as módszert. Lásd még a 11.3. szakasz megjegyzését.
11.4.4 Ha gélpermeációs tisztítást alkalmaznak (lásd a 3640-es módszert), az analitikusnak ajánlott vagy kétszeres térfogatú helyettesítőstandard-adalékoló oldatot (és adott esetben mátrixadalékoló oldatot) hozzáadnia, vagy a végső extraktumot a szokásos térfogat felére besűrítenie, hogy kompenzálja az extraktum felének a GPC-oszlopra történő felvitel miatt bekövetkező elvesztését.
11.4.5 A nem porózus vagy nedves (ragacsos vagy agyagszerű) mintákat, amelyeknek nincs szabadon folyó, homokszerű állaguk, spatula segítségével össze kell keverni 2 g vízmentes nátrium-szulfáttal. Szükség esetén további nátrium-szulfát adható hozzá. A nátrium-szulfát hozzáadása után a mintának ajánlott szabadon folyónak lennie (lásd a 11.3. szakasz megjegyzését).
11.4.6 Azonnal adjon hozzá annyi oldószert, amennyi a végső térfogat 10,0 mL-re történő beállításához szükséges, figyelembe véve a hozzáadott helyettesítő standardok és mátrixadalékok térfogatát (az oldószerek megválasztására vonatkozó információkért lásd a 7.4. szakaszt és a 2. táblázatot).
11.4.7 Extrahálja a mintát az 1/8 hüvelykes, kúpos mikrohegyes ultrahangos szondával 2 min időtartamig, a kimeneti teljesítmény szabályozóját az 5-ös beállításra, az üzemmódkapcsolót impulzusüzemre, a kitöltési tényezőt pedig 50%-ra állítva.
11.4.8 Lazán töltsön meg egy egyszer használatos Pasteur-pipettát 2–3 cm üveggyapottal. Szűrje át a minta extraktumát az üveggyapoton, és gyűjtse össze az extraktumot megfelelő edényben. A teljes 10 mL extrakciós oldószer nem nyerhető vissza a mintából. Ezért az analitikusnak ajánlott az alkalmazandó meghatározási módszer érzékenységének megfelelő térfogatot összegyűjtenie. Például azoknál a módszereknél, amelyekhez az extraktum további besűrítése nem szükséges (például a 8081-es módszer jellemzően 10 mL végső extraktumtérfogatot alkalmaz), az extraktum szcintillációs fiolában vagy más lezárható edényben gyűjthető össze. A további besűrítést igénylő extraktumok esetében célszerű minden ilyen mintából azonos térfogatot összegyűjteni a végső mintaeredmények kiszámításának egyszerűsítése érdekében. Például gyűjtsön össze 5,0 mL extraktumot egy tiszta besűrítőcsőben. Ez a térfogat az eredeti mintaextraktum teljes térfogatának pontosan a fele. Szükség szerint a végső mintaszámítások során vegye figyelembe az extraktum felének „elvesztését”, vagy a veszteség kompenzálására sűrítse be a végső extraktumot a névleges végső térfogat felére (például 1,0 mL helyett 0,5 mL-re).
11.4.9 Szükség esetén az elemzés előtt sűrítse be az extraktumot a 11.5. vagy a 11.6. szakaszban leírt eljárás szerint. Ellenkező esetben folytassa a 11.7. szakasszal.
Töményítési technikák
Ha az érzékenységi kritériumok teljesítéséhez szükséges, az alacsony vagy a közepes/magas koncentrációjú mintákhoz alkalmazott extrakciós eljárásból származó mintaextraktumok a K-D technikával vagy nitrogénes bepárlással besűríthetők az alkalmazandó meghatározási módszerhez és az adott alkalmazáshoz szükséges végső térfogatra.
11.5.1 Állítson össze egy Kuderna-Danish (K-D) besűrítőkészüléket úgy, hogy egy 10-mL-es besűrítőcsövet megfelelő méretű bepárlólombikhoz csatlakoztat.
11.5.2 Szárítsa az extraktumot úgy, hogy átvezeti egy körülbelül 10 g vízmentes nátrium-szulfátot tartalmazó szárítóoszlopon. Gyűjtse össze a szárított extraktumot a K-D besűrítőkészülékben.
11.5.3 A mennyiségi átvitel biztosítása érdekében egy további, 20-mL-es oldószeradaggal öblítse át a gyűjtőcső és a szárítóoszlop tartalmát a K-D lombikba.
11.5.4 Tegyen egy vagy két tiszta forráskövet a lombikba, és csatlakoztasson hozzá egy háromgolyós Snyder-oszlopot. A gyártó utasításait követve csatlakoztassa az oldószergőz-visszanyerő üvegberendezést (kondenzátor és gyűjtőeszköz, lásd a 6.9. szakaszt) a K-D készülék Snyder-oszlopához. Nedvesítse elő a Snyder-oszlopot úgy, hogy körülbelül 1 mL metilén-kloridot (vagy más megfelelő oldószert) ad az oszlop tetejére. Helyezze a K-D készüléket forró vízfürdőre (az oldószer forráspontjánál 15–20 EC-kel magasabb hőmérsékleten) úgy, hogy a besűrítőcső részben a forró vízbe merüljön, és a lombik teljes alsó, lekerekített felületét forró gőz vegye körül. Szükség szerint állítsa be a készülék függőleges helyzetét és a víz hőmérsékletét úgy, hogy a besűrítés 10–20 min alatt befejeződjön. Megfelelő desztillációs sebességnél az oszlop golyói élénken zörögnek, de a kamrák nem telnek meg folyadékkal. Amikor a látszólagos folyadéktérfogat eléri az 1 mL-t, vegye le a K-D készüléket a vízfürdőről, és legalább 10 min ideig hagyja lecsurogni és lehűlni.
FIGYELEM: Ne hagyja az extraktumot szárazra párolódni, mert ez egyes vizsgált komponensek jelentős elvesztéséhez vezet. A szerves foszforvegyület-alapú peszticidek különösen érzékenyek az ilyen veszteségekre.
11.5.4.1 Ha oldószercsere szükséges (a 2. táblázatban vagy a megfelelő meghatározási módszerben jelzettek szerint), rövid időre távolítsa el a Snyder-oszlopot, adjon hozzá 50 mL csereoldószert és egy új forráskövet.
11.5.4.2 Csatlakoztassa vissza a Snyder-oszlopot. Sűrítse be az extraktumot, szükség esetén a vízfürdő hőmérsékletének emelésével fenntartva a megfelelő desztillációs sebességet.
11.5.5 Távolítsa el a Snyder-oszlopot. Öblítse a K-D lombik és a Snyder-oszlop alsó csatlakozásainak tartalmát a besűrítőcsőbe 1–2 mL oldószerrel. Az extraktum tovább besűríthető a 11.6. szakaszban ismertetett technikák valamelyikével, vagy megfelelő oldószerrel 5,0–10,0 mL végső térfogatra állítható be (lásd a 2. táblázatot vagy a megfelelő meghatározási módszert). Ha kénkristályok vannak jelen, a tisztításhoz folytassa a 3660-as módszerrel.
11.6 Ha további besűrítés szükséges, alkalmazza a mikro-Snyder-oszlopos technikát (lásd a 11.6.1. szakaszt) vagy a nitrogénes bepárlási technikát (lásd a 11.6.2. szakaszt).
11.6.1 Mikro-Snyder-oszlopos technika
11.6.1.1 Tegyen egy új, tiszta forráskövet a besűrítőcsőbe, és közvetlenül a besűrítőcsőhöz csatlakoztasson egy kétgolyós mikro-Snyder-oszlopot. A gyártó utasításait követve csatlakoztassa az oldószergőz-visszanyerő üvegberendezést (kondenzátor és gyűjtőeszköz) a K-D készülék mikro-Snyder-oszlopához. Nedvesítse elő a Snyder-oszlopot úgy, hogy 0,5 mL metilén-kloridot vagy csereoldószert ad az oszlop tetejére. Helyezze a mikrobesűrítő készüléket forró vízfürdőbe úgy, hogy a besűrítőcső részben a forró vízbe merüljön. Szükség szerint állítsa be a készülék függőleges helyzetét és a víz hőmérsékletét úgy, hogy a besűrítés 5–10 min alatt befejeződjön. Megfelelő desztillációs sebességnél az oszlop golyói élénken zörögnek, de a kamrák nem telnek meg folyadékkal.
11.6.1.2 Amikor a látszólagos folyadéktérfogat eléri a 0,5 mL-t, vegye ki a készüléket a vízfürdőből, és legalább 10 min ideig hagyja lecsurogni és lehűlni. Távolítsa el a Snyder-oszlopot, és öblítse az alsó csatlakozásainak tartalmát a besűrítőcsőbe 0,2 mL oldószerrel. Állítsa be az extraktum végső térfogatát 1,0–2,0 mL-re.
FIGYELEM: Ne hagyja az extraktumot szárazra párolódni, mert ez egyes vizsgált komponensek jelentős elvesztéséhez vezet. A szerves foszforvegyület-alapú peszticidek különösen érzékenyek az ilyen veszteségekre.
11.6.2 Nitrogénes bepárlási technika
11.6.2.1 Helyezze a besűrítőcsövet meleg fürdőbe (30 degC), és tiszta, száraz, aktívszén-oszlopon átszűrt nitrogén gyenge áramával párologtassa el az oldószert, amíg térfogata 0,5 mL-re csökken.
FIGYELEM: Az aktívszenes csapda és a minta között nem szabad új műanyag csövet használni, mert az zavaró hatást okozó ftalátokat juttathat a mintába.
11.6.2.2 A besűrítés során többször öblítse le oldószerrel a besűrítőcső belső falát. A bepárlás során úgy helyezze el a besűrítőcsövet, hogy ne csapódjon le víz az extraktumba. A szokásos eljárások során nem szabad hagyni, hogy az extraktum kiszáradjon.
FIGYELEM: Ne hagyja az extraktumot szárazra párolódni, mert ez egyes vizsgált komponensek jelentős elvesztéséhez vezet. A szerves foszforvegyület-alapú peszticidek különösen érzékenyek az ilyen veszteségekre.
11.7 Az extraktum most tisztítási eljárásoknak vethető alá, vagy a megfelelő meghatározási technikával, illetve technikákkal elemezhető a célkomponensekre. Ha az extraktum további kezelését nem végzik el azonnal, zárja le dugóval a besűrítőcsövet, és tárolja hűtőszekrényben. Ha az extraktumot 2 napnál hosszabb ideig tárolják, ajánlott PTFE-bélésű csavaros kupakkal ellátott fiolába átvinni és megfelelően felcímkézni.
12. Adatelemzés és számítások
Ehhez az extrakciós eljáráshoz nem kapcsolódnak kifejezetten számítások. A végső mintaeredmények kiszámításához lásd a megfelelő meghatározási módszert.
13. A módszer teljesítményjellemzői
14. A környezetszennyezés megelőzése
14.1 A szennyezés megelőzése minden olyan technikát magában foglal, amely a keletkezés helyén csökkenti vagy megszünteti a hulladék mennyiségét és/vagy toxicitását. A laboratóriumi működés során számos lehetőség kínálkozik a szennyezés megelőzésére. Az EPA meghatározta a környezetgazdálkodási technikák előnyben részesített hierarchiáját, amely a szennyezés megelőzését helyezi az elsőként választandó kezelési lehetőség helyére. Amikor megvalósítható, a laboratóriumi munkatársaknak ajánlott szennyezésmegelőzési technikákat alkalmazniuk a hulladék keletkezésének kezelésére. Ha a hulladék mennyisége a keletkezés helyén észszerűen nem csökkenthető, az Ügynökség az újrafeldolgozást ajánlja a következő legjobb lehetőségként.
14.2 A laboratóriumokban és kutatóintézetekben alkalmazható szennyezésmegelőzéssel kapcsolatos információkért tekintse át a „A kevesebb jobb: laboratóriumi vegyszerkezelés a hulladék csökkentésére” című kiadványt, amely az American Chemical Society kormányzati kapcsolatokkal és tudománypolitikával foglalkozó osztályától szerezhető be, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Hulladékkezelés
vegyifülkékből és a laborasztalon végzett műveletekből származó valamennyi kibocsátás minimalizálásával és ellenőrzésével, a csatornába történő kibocsátásra vonatkozó valamennyi engedély és előírás betűjének és szellemének betartásával, valamint a szilárd és veszélyes hulladékokra vonatkozó valamennyi előírás, különösen a veszélyes hulladékok azonosítására vonatkozó szabályok és a szárazföldi ártalmatlanítás korlátozásainak betartásával. A hulladékkezelésre vonatkozó további információkért tekintse át a „Hulladékkezelési kézikönyv laboratóriumi munkatársak számára” című kiadványt, amely az American Chemical Society szervezettől szerezhető be a 14.2. szakaszban megadott címen.
Szakirodalom/Hivatkozások
- 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.
Tudnivalók
Az ultrahangos szövethomogenizátorokat gyakran szondás ultrahangos kezelőberendezésnek, ultrahangos lizálóberendezésnek, ultrahangos feltáróberendezésnek, ultrahangos őrlőberendezésnek, ultrahangos roncsolóberendezésnek, ultrahangos kezelőberendezésnek, ultrahangos dezintegrátornak, sejtfeltáró berendezésnek, ultrahangos diszpergálóberendezésnek vagy oldóberendezésnek is nevezik. A különböző elnevezések az ultrahangos kezeléssel megvalósítható különféle alkalmazásokból erednek.
Különböző szonotródaméretek az UP200Ht készülékhez