Panduan Ekstraksi Ultrasonik EPA3550
Ekstraksi ultrasonik adalah metode ekstraksi hijau yang ramah lingkungan, yang dapat diterapkan pada sampel laboratorium berukuran kecil maupun untuk mengekstraksi senyawa bernilai pada skala produksi komersial. Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (EPA) merekomendasikan berbagai metodologi kimia analitik dan pengujian karakteristik, pengambilan sampel dan pemantauan lingkungan, serta penjaminan mutu untuk mendukung Undang-Undang Konservasi dan Pemulihan Sumber Daya (RCRA). Untuk ekstraksi berbantuan ultrasonik, EPA menerbitkan panduan berikut:
METODE 3550C – Ekstraksi Ultrasonik
1. Ruang lingkup dan penerapan
Selain itu, metode SW-846, kecuali penggunaan metode yang diwajibkan untuk analisis parameter yang didefinisikan oleh metode, dimaksudkan sebagai metode panduan yang memuat informasi umum mengenai cara melakukan prosedur atau teknik analitik yang dapat digunakan laboratorium sebagai titik awal dasar untuk menyusun Prosedur Operasional Standar (SOP) terperincinya sendiri, baik untuk penggunaan umum di laboratorium tersebut maupun untuk penerapan pada proyek tertentu. Data kinerja yang disertakan dalam metode ini hanya ditujukan sebagai panduan, dan tidak dimaksudkan serta tidak boleh digunakan sebagai kriteria penerimaan QC yang mutlak untuk keperluan akreditasi laboratorium.
1.1 Metode ini menjelaskan prosedur untuk mengekstraksi senyawa organik nonvolatil dan semivolatil dari padatan seperti tanah, lumpur, dan limbah. Proses ultrasonik memastikan kontak yang erat antara matriks sampel dan pelarut ekstraksi.
1.2 Metode ini dibagi menjadi dua prosedur berdasarkan konsentrasi senyawa organik yang diperkirakan. Prosedur konsentrasi rendah (Bagian 11.3) ditujukan untuk masing-masing komponen organik yang diperkirakan memiliki konsentrasi kurang dari atau sama dengan 20 mg/kg dan menggunakan ukuran sampel yang lebih besar serta tiga ekstraksi berturut-turut (konsentrasi yang lebih rendah lebih sulit diekstraksi). Prosedur konsentrasi sedang/tinggi (Bagian 11.4) ditujukan untuk masing-masing komponen organik yang diperkirakan memiliki konsentrasi lebih dari 20 mg/kg dan menggunakan sampel yang lebih kecil serta satu kali ekstraksi.
1.3 Sangat disarankan agar ekstrak menjalani suatu bentuk pemurnian (misalnya, menggunakan metode dari seri 3600) sebelum dianalisis.
1.4 Metode ini (termasuk petunjuk produsen) sangat penting diikuti secara tepat untuk mencapai efisiensi ekstraksi maksimum. Lihat Bagian 11.0 untuk pembahasan aspek-aspek penting dalam prosedur ekstraksi. Rujuk petunjuk produsen mengenai pengaturan operasional tertentu.
1.5 Metode ini menjelaskan setidaknya tiga sistem pelarut ekstraksi yang dapat digunakan untuk kelompok analit yang berbeda (lihat Bagian 7.4). Sistem pelarut lain dapat digunakan, asalkan kinerja yang memadai dapat dibuktikan untuk analit yang dituju. Pemilihan pelarut ekstraksi akan bergantung pada analit yang dituju dan tidak ada satu pelarut pun yang berlaku secara universal untuk semua kelompok analit. Karena adanya kekhawatiran mengenai efisiensi ekstraksi ultrasonik, khususnya pada konsentrasi mendekati atau di bawah sekitar 10 μg/kg, analis wajib membuktikan kinerja sistem pelarut dan kondisi operasi tertentu untuk analit dan konsentrasi yang dituju. Pembuktian ini berlaku untuk setiap sistem pelarut yang digunakan, termasuk yang secara khusus tercantum dalam metode ini. Setidaknya, pembuktian tersebut harus mencakup pembuktian awal kecakapan yang dijelaskan dalam Metode 3500, menggunakan matriks acuan yang bersih. Metode 8000 menjelaskan prosedur yang dapat digunakan untuk mengembangkan kriteria kinerja bagi pembuktian tersebut serta bagi hasil sampel matriks yang ditambah analit standar dan sampel kontrol laboratorium.
1.6 EPA mencatat bahwa data terpublikasi mengenai efisiensi ekstraksi ultrasonik untuk pestisida organofosfor pada konsentrasi bagian per miliar (ppb) yang rendah dan di bawahnya masih terbatas. Oleh karena itu, penggunaan metode ini khususnya untuk senyawa tersebut harus didukung oleh data kinerja seperti yang dibahas di atas dan dalam Metode 3500.
1.7 Sebelum menggunakan metode ini, analis disarankan merujuk metode dasar untuk setiap jenis prosedur yang mungkin digunakan dalam keseluruhan analisis (misalnya, Metode 3500, 3600, 5000, dan 8000) untuk informasi tambahan mengenai prosedur pengendalian mutu, pengembangan kriteria penerimaan QC, perhitungan, dan panduan umum. Analis juga harus merujuk pernyataan penafian di bagian depan manual dan informasi dalam Bab Dua untuk panduan mengenai fleksibilitas yang dimaksud dalam pemilihan metode, peralatan, bahan, reagen, dan perlengkapan, serta tanggung jawab analis untuk membuktikan bahwa teknik yang digunakan sesuai untuk analit yang dituju, dalam matriks yang dituju, dan pada kadar yang menjadi perhatian.
Selain itu, analis dan pengguna data diberi tahu bahwa, kecuali jika ditetapkan secara eksplisit dalam suatu peraturan, penggunaan metode SW-846 tidak diwajibkan untuk memenuhi persyaratan pengujian Federal. Informasi yang terkandung dalam metode ini disediakan oleh EPA sebagai panduan untuk digunakan oleh analis dan pihak yang diatur dalam membuat pertimbangan yang diperlukan guna menghasilkan hasil yang memenuhi sasaran mutu data untuk penerapan yang dimaksud.
1.8 Penggunaan metode ini dibatasi hanya oleh, atau di bawah pengawasan, analis yang berpengalaman dan terlatih secara memadai. Setiap analis harus membuktikan kemampuan untuk menghasilkan hasil yang dapat diterima dengan metode ini. Seperti disebutkan di atas, pembuktian tersebut bersifat spesifik untuk analit yang dituju dan sistem pelarut yang digunakan, serta untuk prosedur bagi sampel berkonsentrasi rendah dan sedang/tinggi.
Sonikator Multisampel “VialTweeter” untuk preparasi sampel secara simultan pada beberapa vial dan tabung reaksi tertutup rapat
2. Ringkasan Metode
2.1 Prosedur konsentrasi rendah – Sampel dicampur dengan natrium sulfat anhidrat hingga membentuk serbuk yang mengalir bebas. Campuran diekstraksi dengan pelarut sebanyak tiga kali menggunakan ekstraksi ultrasonik. Ekstrak dipisahkan dari sampel melalui filtrasi vakum atau sentrifugasi. Ekstrak siap untuk pemekatan akhir, pemurnian, dan/atau analisis.
2.2 Prosedur konsentrasi sedang / tinggi – Sampel dicampur dengan natrium sulfat anhidrat hingga membentuk serbuk yang mengalir bebas. Campuran ini diekstraksi dengan pelarut satu kali menggunakan ekstraksi ultrasonik. Sebagian ekstrak dikumpulkan untuk pemurnian dan/atau analisis.
3. Definisi
Rujuk Bab Satu dan petunjuk produsen untuk definisi yang mungkin relevan dengan metode ini.
4. Interferensi
4.1 Pelarut, reagen, peralatan gelas, dan perangkat pemrosesan sampel lainnya dapat menghasilkan artefak dan/atau interferensi pada analisis sampel. Semua bahan ini harus terbukti bebas dari interferensi pada kondisi analisis melalui analisis blanko metode.
Pemilihan reagen secara khusus dan pemurnian pelarut melalui distilasi dalam sistem yang seluruhnya terbuat dari kaca mungkin diperlukan. Rujuk setiap metode yang akan digunakan untuk panduan khusus mengenai prosedur pengendalian mutu dan Bab Empat untuk panduan umum mengenai pembersihan peralatan gelas.
4.2 Interferensi biasanya bersifat spesifik terhadap analit yang dituju. Oleh karena itu, rujuk Metode 3500 dan metode penetapan yang sesuai untuk panduan khusus mengenai interferensi ekstraksi.
5. Keselamatan
Metode ini tidak membahas semua masalah keselamatan yang terkait dengan penggunaannya. Laboratorium bertanggung jawab untuk menjaga lingkungan kerja yang aman serta berkas informasi terkini mengenai peraturan OSHA tentang penanganan yang aman terhadap bahan kimia yang tercantum dalam metode ini. Berkas acuan lembar data keselamatan bahan (MSDS) harus tersedia bagi semua personel yang terlibat dalam analisis ini.
6. Peralatan dan Perlengkapan
Penyebutan nama dagang atau produk komersial dalam manual ini hanya untuk tujuan ilustrasi, dan bukan merupakan dukungan EPA atau rekomendasi eksklusif untuk penggunaannya. Produk dan pengaturan instrumen yang disebutkan dalam metode SW-846 mewakili produk dan pengaturan yang digunakan selama pengembangan metode atau yang kemudian dievaluasi oleh Badan tersebut. Peralatan gelas, reagen, perlengkapan, peralatan, dan pengaturan selain yang tercantum dalam manual ini dapat digunakan asalkan kinerja metode yang sesuai untuk penerapan yang dimaksud telah dibuktikan dan didokumentasikan.
Bagian ini tidak mencantumkan peralatan gelas laboratorium yang umum (misalnya, gelas beker dan labu).
6.2 Preparasi ultrasonik – Perangkat tipe horn yang dilengkapi ujung titanium, atau perangkat yang memberikan kinerja yang sesuai, harus digunakan. (misalnya, UP200Ht atau UP200St)
6.2.1 Disruptor ultrasonik – Disruptor harus memiliki daya minimum 300 watt, dengan kemampuan berpulsa. Perangkat yang dirancang untuk mengurangi suara kavitasi direkomendasikan. Ikuti petunjuk produsen untuk menyiapkan disruptor guna mengekstraksi sampel dengan konsentrasi rendah dan sedang/tinggi. (misalnya, UP400S)
6.2.2 Gunakan horn 3/4-inch untuk prosedur metode konsentrasi rendah dan ujung mikro meruncing 1/8-inch yang dipasang pada horn 1/2-inch untuk prosedur metode konsentrasi sedang/tinggi.
6.3 Kotak peredam suara – Untuk menghindari kerusakan pendengaran, penggunaan selungkup peredam suara (misalnya, kotak peredam suara SPB-L) direkomendasikan. Dengan demikian, kebisingan kavitasi dari proses sonikasi dapat dikurangi secara signifikan.
Peralatan tambahan
6.4.1 Oven pengering – Mampu mempertahankan suhu 105 degC.
6.4.2 Desikator.
6.4.3 Krus – Porselen atau aluminium sekali pakai.
6.5 Pipet Pasteur – 1-mL, kaca, sekali pakai.
6.7 Peralatan filtrasi vakum atau tekanan
6.7.1 Corong Buchner
6.7.2 Kertas saring
6.8 Peralatan Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tabung pemekat – 10-mL, berskala. Sumbat kaca asah digunakan untuk mencegah penguapan ekstrak.
6.8.2 Labu penguapan – 500-mL. Pasang labu pada tabung pemekat menggunakan pegas, klem, atau yang setara.
6.8.3 Kolom Snyder – Makro tiga bola.
6.8.4 Kolom Snyder – Mikro dua bola.
6.8.5 Pegas – 1/2-inch.
6.9 Sistem pemulihan uap pelarut.
CATATAN: Peralatan gelas ini direkomendasikan untuk pemulihan pelarut selama prosedur pemekatan yang memerlukan penggunaan pemekat evaporatif Kuderna-Danish. Penyertaan peralatan ini mungkin diwajibkan oleh peraturan Federal, negara bagian, atau pemerintah daerah setempat yang mengatur emisi senyawa organik volatil ke udara. EPA merekomendasikan penyertaan sistem pemulihan jenis ini sebagai metode untuk menerapkan program pengurangan emisi. Pemulihan pelarut merupakan sarana untuk memenuhi inisiatif minimalisasi limbah dan pencegahan pencemaran.
6.10 Batu didih – Telah diekstraksi dengan pelarut, sekitar 10/40 mesh (silikon karbida atau yang setara).
6.11 Penangas air – Berpemanas, dengan penutup cincin konsentris, mampu mengendalikan suhu hingga ± 5 degC. Penangas harus digunakan di dalam lemari asam.
6.12 Neraca – Dengan piring timbang di atas, mampu menimbang secara akurat hingga 0,01 g terdekat.
6.13 Vial – 2-mL, untuk autosampler GC, dilengkapi tutup ulir atau tutup krimp berlapis politetrafluoroetilena (PTFE).
6.14 Vial sintilasi kaca – 20-mL, dilengkapi tutup ulir berlapis PTFE.
6.15 Spatula – Baja tahan karat atau PTFE.
6.16 Kolom pengering – Kolom kromatografi kaca borosilikat dengan diameter dalam 20-mm dan wol kaca di bagian bawah.
CATATAN: Kolom dengan cakram kaca sinter sulit didekontaminasi setelah digunakan untuk mengeringkan ekstrak yang sangat terkontaminasi. Kolom tanpa frit dapat dibeli.
Gunakan bantalan kecil wol kaca untuk menahan adsorben. Cuci terlebih dahulu bantalan wol kaca dengan 50 mL aseton, diikuti 50 mL pelarut elusi sebelum mengisi kolom dengan adsorben.
6.17 Peralatan penguapan nitrogen (opsional) – N-Evap, 12 atau 24 posisi (Organomation Model 112, atau yang setara).
7. Reagen dan standar
7.2 Air reagen bebas senyawa organik. Semua penyebutan air dalam metode ini merujuk pada air reagen bebas senyawa organik, sebagaimana didefinisikan dalam Bab Satu.
7.3 Natrium sulfat (granular, anhidrat), Na2SO4. Murnikan dengan memanaskannya pada 400 degC selama 4 jam dalam baki dangkal, atau dengan membersihkan terlebih dahulu natrium sulfat menggunakan metilena klorida. Jika natrium sulfat dibersihkan terlebih dahulu dengan metilena klorida, blanko metode harus dianalisis untuk membuktikan bahwa tidak ada interferensi dari natrium sulfat.
7.4 Pelarut ekstraksi
Sampel harus diekstraksi menggunakan sistem pelarut yang memberikan perolehan kembali analit yang dituju secara optimum dan dapat direproduksi dari matriks sampel, pada konsentrasi yang dituju. Pemilihan pelarut ekstraksi akan bergantung pada analit yang dituju dan tidak ada satu pelarut pun yang berlaku secara universal untuk semua kelompok analit. Apa pun sistem pelarut yang digunakan, termasuk yang secara khusus tercantum dalam metode ini, analis harus membuktikan kinerja yang memadai untuk analit yang dituju, pada kadar yang dituju. Setidaknya, pembuktian tersebut harus mencakup pembuktian awal kecakapan yang dijelaskan dalam Metode 3500, menggunakan matriks acuan yang bersih. Metode 8000 menjelaskan prosedur yang dapat digunakan untuk mengembangkan kriteria kinerja bagi pembuktian tersebut serta bagi hasil sampel matriks yang ditambah analit standar dan sampel kontrol laboratorium.
Banyak sistem pelarut yang dijelaskan di bawah ini mencakup kombinasi pelarut yang dapat bercampur dengan air, seperti aseton, dan pelarut yang tidak dapat bercampur dengan air, seperti metilena klorida atau heksana. Tujuan pelarut yang dapat bercampur dengan air adalah memudahkan ekstraksi padatan basah dengan memungkinkan pelarut campuran menembus lapisan air pada permukaan partikel padat. Pelarut yang tidak dapat bercampur dengan air mengekstraksi senyawa organik dengan polaritas serupa. Dengan demikian, pelarut nonpolar seperti heksana sering digunakan untuk analit nonpolar seperti PCB, sedangkan pelarut polar seperti metilena klorida dapat digunakan untuk analit polar. Polaritas aseton juga dapat membantu mengekstraksi analit polar dalam sistem pelarut campuran.
Tabel 1 memberikan contoh data perolehan kembali untuk senyawa organik semivolatil terpilih yang diekstraksi dari NIST SRM menggunakan berbagai sistem pelarut ekstraksi. Bagian berikut memberikan panduan pemilihan pelarut untuk berbagai golongan analit.
Semua pelarut harus bermutu untuk analisis pestisida atau yang setara. Pelarut dapat dihilangkan gasnya sebelum digunakan.
7.4.1 Senyawa organik semivolatil dapat diekstraksi dengan aseton/heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), atau aseton/metilena klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Pestisida organoklorin dapat diekstraksi dengan aseton/heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), atau aseton/metilena klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB dapat diekstraksi dengan aseton/heksana (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), atau aseton/metilena klorida (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2), atau heksana (C6H14).
7.4.4 Sistem pelarut lain dapat digunakan, asalkan analis dapat membuktikan kinerja yang memadai untuk analit yang dituju, pada konsentrasi yang dituju, dalam matriks sampel (lihat Metode 3500).
7.5 Pelarut pengganti – Dalam penggunaan beberapa metode penetapan, pelarut ekstraksi perlu diganti dengan pelarut yang kompatibel dengan instrumentasi yang digunakan dalam metode penetapan tersebut. Rujuk metode penetapan yang akan digunakan untuk memilih pelarut pengganti yang sesuai. Semua pelarut harus bermutu untuk analisis pestisida atau yang setara. Contoh pelarut pengganti diberikan di bawah ini.
7.5.1 Heksana, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Sikloheksana, C6H12
7.5.4 Asetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Kotak peredam suara SPB-L mengurangi kebisingan kavitasi dari sonikasi secara signifikan.
8. Pengambilan, Pengawetan, dan Penyimpanan Sampel
8.1 Lihat materi pengantar Bab Empat, “Analit Organik”, Metode 3500, dan metode penetapan spesifik yang akan digunakan.
8.2 Sampel padat yang akan diekstraksi dengan prosedur ini harus diambil dan disimpan seperti sampel padat lain yang mengandung senyawa organik semivolatil.
9. Pengendalian mutu
9.2 Pembuktian awal kecakapan
Setiap laboratorium harus membuktikan kecakapan awal dengan setiap kombinasi metode preparasi sampel dan metode penetapan yang digunakannya dengan menghasilkan data yang memiliki akurasi dan presisi yang dapat diterima untuk analit target dalam matriks bersih. Laboratorium juga harus mengulangi pembuktian kecakapan setiap kali anggota staf baru dilatih atau dilakukan perubahan signifikan pada instrumentasi. Lihat Metode 8000 untuk informasi tentang cara melaksanakan pembuktian kecakapan.
9.3 Pada awalnya, sebelum memproses sampel apa pun, analis harus membuktikan bahwa semua bagian peralatan yang bersentuhan dengan sampel dan reagen bebas dari interferensi. Hal ini dilakukan melalui analisis blanko metode. Sebagai pemeriksaan berkelanjutan, setiap kali sampel diekstraksi, dimurnikan, dan dianalisis, serta ketika terjadi perubahan reagen, blanko metode harus diekstraksi dan dianalisis untuk senyawa yang dituju sebagai perlindungan terhadap kontaminasi laboratorium yang kronis.
9.4 Setiap blanko metode, sampel matriks yang ditambah analit standar, atau sampel replikat harus menjalani prosedur analitik yang sama (Bagian 11.0) dengan yang digunakan pada sampel sebenarnya.
9.5 Praktik penjaminan mutu standar harus digunakan bersama metode ini sebagaimana tercantum dalam dokumen perencanaan sistematis yang sesuai dan SOP laboratorium. Semua kondisi operasi instrumen harus dicatat.
9.6 Rujuk juga Metode 3500 untuk prosedur pengendalian mutu ekstraksi dan preparasi sampel serta metode penetapan yang akan digunakan untuk prosedur QC penetapan.
9.7 Jika tercantum dalam metode penetapan yang sesuai, standar surrogat harus ditambahkan ke semua sampel sebelum ekstraksi. Lihat Metode 3500 dan 8000, serta metode penetapan yang sesuai untuk informasi lebih lanjut.
9.8 Seperti disebutkan sebelumnya, penggunaan teknik ekstraksi apa pun, termasuk ekstraksi ultrasonik, harus didukung oleh data yang membuktikan kinerja sistem pelarut dan kondisi operasi tertentu untuk analit yang dituju, pada kadar yang dituju, dalam matriks sampel.
10. Kalibrasi dan Standardisasi
Tidak ada langkah kalibrasi atau standardisasi yang secara langsung terkait dengan prosedur ekstraksi sampel ini.
11. Prosedur
Seperti disebutkan dalam Bagian 1.4, ekstraksi ultrasonik mungkin tidak mengekstraksi secara menyeluruh seperti metode ekstraksi lainnya untuk tanah/padatan. Oleh karena itu, metode ini sangat penting diikuti secara tepat (termasuk petunjuk produsen) untuk mencapai efisiensi ekstraksi maksimum. Setidaknya, agar teknik ini berhasil digunakan:
11.1 Penanganan sampel
11.1.2 Sampel limbah – Sampel yang terdiri dari beberapa fase harus disiapkan sebelum ekstraksi melalui prosedur pemisahan fase yang dijelaskan dalam Bab Dua. Prosedur ekstraksi ini hanya untuk padatan.
11.1.3 Sampel limbah kering yang dapat digiling – Giling atau perkecil limbah dengan cara lain sehingga dapat melewati ayakan 1-mm atau dapat diekstrusi melalui lubang 1-mm. Masukkan sampel dalam jumlah yang cukup ke dalam peralatan penggiling untuk menghasilkan setidaknya 10 g setelah penggilingan.
PERHATIAN: Pengeringan dan penggilingan harus dilakukan di dalam lemari asam untuk menghindari kontaminasi laboratorium.
11.1.4 Bahan lengket, berserat, atau berminyak yang tidak dapat digiling – Potong, cacah, atau perkecil ukuran bahan ini dengan cara lain agar dapat dicampur dan permukaan sampel terpapar secara maksimum untuk ekstraksi.
11.2 Penentuan persentase berat kering – Jika hasil sampel akan dihitung berdasarkan berat kering, bagian sampel yang terpisah harus ditimbang bersamaan dengan bagian yang digunakan untuk penetapan analitik.
PERHATIAN: Oven pengering harus ditempatkan di dalam lemari asam atau dilengkapi ventilasi. Kontaminasi laboratorium yang signifikan dapat terjadi akibat sampel limbah berbahaya yang sangat terkontaminasi.
Segera setelah menimbang alikuot sampel yang akan diekstraksi, timbang alikuot sampel tambahan sebanyak 5–10 g ke dalam krus yang telah ditara. Keringkan alikuot ini semalaman pada 105 degC. Biarkan dingin dalam desikator sebelum ditimbang.
Hitung persentase berat kering sebagai berikut:
% berat kering = (g sampel kering / g sampel) x 100
Alikuot yang dikeringkan dengan oven ini tidak digunakan untuk ekstraksi dan harus dibuang dengan cara yang sesuai setelah berat kering ditentukan.
11.3 Prosedur ekstraksi konsentrasi rendah
Prosedur ini berlaku untuk sampel padat yang diperkirakan mengandung analit organik kurang dari atau sama dengan 20 mg/kg.
Langkah sebelum sonikasi
11.3.1 Langkah-langkah berikut harus dilakukan dengan cepat untuk menghindari kehilangan komponen terekstraksi yang lebih volatil.
11.3.1.1 Timbang sekitar 30 g sampel ke dalam gelas beker 400-mL. Catat berat hingga 0,1 g terdekat.
11.3.1.2 Untuk sampel dalam setiap kelompok yang dipilih untuk penambahan standar, tambahkan 1,0 mL larutan standar untuk penambahan pada matriks. Rujuk Metode 3500 untuk panduan pemilihan senyawa dan konsentrasi standar yang sesuai untuk penambahan pada matriks. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.3.1.3 Tambahkan 1,0 mL larutan standar surrogat ke semua sampel, sampel yang ditambah standar, sampel QC, dan blanko. Rujuk Metode 3500 untuk panduan pemilihan senyawa dan konsentrasi surrogat yang sesuai. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.3.1.4 Jika pemurnian dengan permeasi gel (lihat Metode 3640) akan digunakan, analis harus menambahkan dua kali volume larutan surrogat tambahan (dan larutan standar untuk penambahan pada matriks, jika berlaku), atau memekatkan ekstrak akhir hingga setengah volume normal, untuk mengompensasi separuh ekstrak yang hilang akibat pemuatan kolom GPC. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.3.1.5 Sampel tidak berpori atau basah (jenis lengket atau lempung) yang tidak memiliki tekstur berpasir yang mengalir bebas harus dicampur dengan 60 g natrium sulfat anhidrat menggunakan spatula. Jika diperlukan, natrium sulfat dapat ditambahkan lebih banyak. Setelah penambahan natrium sulfat, sampel harus mengalir bebas. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.3.1.6 Segera tambahkan 100 mL pelarut ekstraksi atau campuran pelarut (lihat Bagian 7.4 dan Tabel 2 untuk informasi tentang pemilihan pelarut).
11.3.2 Tempatkan permukaan bawah ujung horn disruptor 3/4-inch sekitar 1/2-inch di bawah permukaan pelarut, tetapi di atas lapisan sedimen.
CATATAN: Pastikan horn ultrasonik / sonotrode dipasang dengan benar sesuai petunjuk produsen.
11.3.3 Ekstraksi sampel secara ultrasonik selama 3 min, dengan kontrol keluaran diatur pada 100% (daya penuh) atau pada pengaturan daya yang direkomendasikan produsen, sakelar mode pada Pulse (energi berpulsa, bukan energi kontinu), dan persentase siklus kerja diatur pada 50% (energi aktif selama 50% waktu dan nonaktif selama 50% waktu). Jangan gunakan probe berujung mikro.
11.3.4 Dekantasi ekstrak dan saring melalui kertas saring (misalnya, Whatman No. 41 atau yang setara) dalam corong Buchner yang terpasang pada labu filtrasi 500-mL yang bersih. Sebagai alternatif, dekantasi ekstrak ke dalam botol sentrifus dan sentrifugasi pada kecepatan rendah untuk menghilangkan partikel.
11.3.5 Ulangi ekstraksi dua kali lagi dengan dua porsi tambahan pelarut bersih, masing-masing 100-mL. Dekantasi pelarut setelah setiap ekstraksi ultrasonik. Setelah ekstraksi ultrasonik terakhir, tuangkan seluruh sampel ke dalam corong Buchner, bilas gelas beker dengan pelarut ekstraksi, dan tambahkan cairan bilasan ke corong.
Langkah setelah sonikasi
11.3.6 Jika diperlukan, pekatkan ekstrak sebelum analisis dengan mengikuti prosedur dalam Bagian 11.5. Jika tidak, lanjutkan ke Bagian 11.7.
UP200St dengan ujung mikro untuk sonikasi sampel
11.4 Prosedur ekstraksi konsentrasi sedang / tinggi
Prosedur ini berlaku untuk sampel padat yang diperkirakan mengandung analit organik lebih dari 20 mg/kg.
Langkah sebelum sonikasi
11.4.2 Untuk sampel dalam setiap kelompok yang dipilih untuk penambahan standar, tambahkan 1,0 mL larutan standar untuk penambahan pada matriks. Rujuk Metode 3500 untuk panduan pemilihan senyawa dan konsentrasi standar yang sesuai untuk penambahan pada matriks. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.4.3 Tambahkan 1,0 mL larutan surrogat tambahan ke semua sampel, sampel yang ditambah standar, sampel QC, dan blanko. Rujuk Metode 3500 untuk panduan pemilihan senyawa dan konsentrasi standar yang sesuai untuk penambahan pada matriks. Lihat juga catatan dalam Bagian 11.3.
11.4.4 Jika pemurnian dengan permeasi gel (lihat Metode 3640) akan digunakan, analis harus menambahkan dua kali volume larutan surrogat tambahan (dan larutan standar untuk penambahan pada matriks, jika berlaku), atau memekatkan ekstrak akhir hingga setengah volume normal, untuk mengompensasi separuh ekstrak yang hilang akibat pemuatan kolom GPC.
11.4.5 Sampel tidak berpori atau basah (jenis lengket atau lempung) yang tidak memiliki tekstur berpasir yang mengalir bebas harus dicampur dengan 2 g natrium sulfat anhidrat menggunakan spatula. Jika diperlukan, natrium sulfat dapat ditambahkan lebih banyak. Setelah penambahan natrium sulfat, sampel harus mengalir bebas (lihat catatan dalam Bagian 11.3).
11.4.6 Segera tambahkan pelarut sebanyak yang diperlukan untuk mencapai volume akhir 10,0 mL, dengan memperhitungkan volume surrogat dan standar matriks yang ditambahkan (lihat Bagian 7.4 dan Tabel 2 untuk informasi tentang pemilihan pelarut).
11.4.7 Ekstraksi sampel dengan probe ultrasonik berujung mikro meruncing 1/8-inch selama 2 min pada pengaturan kontrol keluaran 5, dengan sakelar mode pada pulsa dan persentase siklus kerja pada 50%.
11.4.8 Isi pipet Pasteur sekali pakai secara longgar dengan wol kaca sepanjang 2 hingga 3 cm. Saring ekstrak sampel melalui wol kaca dan kumpulkan ekstrak dalam wadah yang sesuai. Seluruh 10 mL pelarut ekstraksi tidak dapat diperoleh kembali dari sampel. Oleh karena itu, analis harus mengumpulkan volume yang sesuai dengan sensitivitas metode penetapan yang akan digunakan. Misalnya, untuk metode yang tidak memerlukan pemekatan ekstrak lebih lanjut (misalnya, Metode 8081 biasanya menggunakan volume ekstrak akhir 10 mL), ekstrak dapat dikumpulkan dalam vial sintilasi atau wadah lain yang dapat ditutup rapat. Untuk ekstrak yang memerlukan pemekatan lebih lanjut, disarankan untuk mengumpulkan volume standar bagi semua sampel tersebut guna menyederhanakan perhitungan hasil akhir sampel. Misalnya, kumpulkan 5,0 mL ekstrak dalam tabung pemekat yang bersih. Volume ini mewakili tepat separuh dari total volume ekstrak sampel awal. Jika diperlukan, perhitungkan “kehilangan” separuh ekstrak dalam perhitungan akhir sampel, atau pekatkan ekstrak akhir hingga setengah volume akhir nominal (misalnya, 0,5 mL dibandingkan 1,0 mL) untuk mengompensasi kehilangan tersebut.
11.4.9 Jika diperlukan, pekatkan ekstrak sebelum analisis dengan mengikuti prosedur dalam Bagian 11.5 atau Bagian 11.6. Jika tidak, lanjutkan ke Bagian 11.7.
Teknik pemekatan
Jika diperlukan untuk memenuhi kriteria sensitivitas, ekstrak sampel dari prosedur ekstraksi konsentrasi rendah maupun konsentrasi sedang/tinggi dapat dipekatkan hingga volume akhir yang diperlukan untuk metode penetapan dan penerapan spesifik yang akan digunakan, dengan teknik K-D atau penguapan nitrogen.
11.5.1 Rakit pemekat Kuderna-Danish (K-D) dengan memasang tabung pemekat 10-mL pada labu penguapan berukuran sesuai.
11.5.2 Keringkan ekstrak dengan melewatkannya melalui kolom pengering yang berisi sekitar 10 g natrium sulfat anhidrat. Kumpulkan ekstrak yang telah dikeringkan dalam pemekat K-D.
11.5.3 Bilas tabung pengumpul dan kolom pengering dengan tambahan 20-mL pelarut, tampung bilasan ke dalam labu K-D untuk mencapai pemindahan kuantitatif.
11.5.4 Tambahkan satu atau dua batu didih bersih ke labu dan pasang kolom Snyder tiga bola. Pasang peralatan gelas pemulihan uap pelarut (kondensor dan perangkat pengumpul, lihat Bagian 6.9) pada kolom Snyder dari peralatan K-D, mengikuti petunjuk produsen. Basahi terlebih dahulu kolom Snyder dengan menambahkan sekitar 1 mL metilena klorida (atau pelarut lain yang sesuai) ke bagian atas kolom. Tempatkan peralatan K-D pada penangas air panas (15–20 EC di atas titik didih pelarut) sehingga tabung pemekat terendam sebagian dalam air panas dan seluruh permukaan bawah labu yang membulat terkena uap panas. Sesuaikan posisi vertikal peralatan dan suhu air sesuai kebutuhan untuk menyelesaikan pemekatan dalam 10–20 min. Pada laju distilasi yang tepat, bola-bola kolom akan bergetar aktif, tetapi ruang-ruangnya tidak akan tergenang. Ketika volume cairan yang terlihat mencapai 1 mL, angkat peralatan K-D dari penangas air dan biarkan cairannya mengalir turun serta mendingin selama setidaknya 10 min.
PERHATIAN: Jangan biarkan ekstrak mengering, karena hal ini akan menyebabkan kehilangan besar pada sebagian analit. Pestisida organofosfor sangat rentan terhadap kehilangan tersebut.
11.5.4.1 Jika penggantian pelarut diperlukan (sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 2 atau metode penetapan yang sesuai), lepaskan kolom Snyder sebentar, tambahkan 50 mL pelarut pengganti dan satu batu didih baru.
11.5.4.2 Pasang kembali kolom Snyder. Pekatkan ekstrak, dengan menaikkan suhu penangas air jika diperlukan untuk mempertahankan laju distilasi yang tepat.
11.5.5 Lepaskan kolom Snyder. Bilas labu K-D dan sambungan bawah kolom Snyder dengan 1–2 mL pelarut, tampung bilasan ke dalam tabung pemekat. Ekstrak dapat dipekatkan lebih lanjut menggunakan salah satu teknik yang diuraikan dalam Bagian 11.6, atau disesuaikan hingga volume akhir 5,0–10,0 mL menggunakan pelarut yang sesuai (lihat Tabel 2 atau metode penetapan yang sesuai). Jika terdapat kristal sulfur, lanjutkan ke Metode 3660 untuk pemurnian.
11.6 Jika pemekatan lebih lanjut diperlukan, gunakan teknik kolom mikro-Snyder (lihat Bagian 11.6.1) atau teknik penguapan nitrogen (lihat Bagian 11.6.2).
11.6.1 Teknik kolom mikro-Snyder
11.6.1.1 Tambahkan satu batu didih baru yang bersih ke tabung pemekat dan pasang kolom mikro-Snyder dua bola langsung pada tabung pemekat. Pasang peralatan gelas pemulihan uap pelarut (kondensor dan perangkat pengumpul) pada kolom mikro-Snyder dari peralatan K-D, mengikuti petunjuk produsen. Basahi terlebih dahulu kolom Snyder dengan menambahkan 0,5 mL metilena klorida atau pelarut pengganti ke bagian atas kolom. Tempatkan peralatan pemekatan mikro dalam penangas air panas sehingga tabung pemekat terendam sebagian dalam air panas. Sesuaikan posisi vertikal peralatan dan suhu air sesuai kebutuhan untuk menyelesaikan pemekatan dalam 5–10 min. Pada laju distilasi yang tepat, bola-bola kolom akan bergetar aktif, tetapi ruang-ruangnya tidak akan tergenang.
11.6.1.2 Ketika volume cairan yang terlihat mencapai 0,5 mL, angkat peralatan dari penangas air dan biarkan cairannya mengalir turun serta mendingin selama setidaknya 10 min. Lepaskan kolom Snyder dan bilas sambungan bawahnya dengan 0,2 mL pelarut, tampung bilasan ke dalam tabung pemekat. Sesuaikan volume ekstrak akhir menjadi 1,0–2,0 mL.
PERHATIAN: Jangan biarkan ekstrak mengering, karena hal ini akan menyebabkan kehilangan besar pada sebagian analit. Pestisida organofosfor sangat rentan terhadap kehilangan tersebut.
11.6.2 Teknik penguapan nitrogen
11.6.2.1 Tempatkan tabung pemekat dalam penangas hangat (30 degC) dan uapkan pelarut hingga volumenya menjadi 0,5 mL menggunakan aliran perlahan nitrogen bersih dan kering (disaring melalui kolom karbon aktif).
PERHATIAN: Selang plastik baru tidak boleh digunakan di antara perangkap karbon dan sampel, karena dapat menimbulkan interferensi ftalat.
11.6.2.2 Bilas dinding bagian dalam tabung pemekat beberapa kali dengan pelarut selama pemekatan. Selama penguapan, posisikan tabung pemekat untuk menghindari kondensasi air ke dalam ekstrak. Dalam prosedur normal, ekstrak tidak boleh dibiarkan mengering.
PERHATIAN: Jangan biarkan ekstrak mengering, karena hal ini akan menyebabkan kehilangan besar pada sebagian analit. Pestisida organofosfor sangat rentan terhadap kehilangan tersebut.
11.7 Ekstrak kini dapat menjalani prosedur pemurnian atau dianalisis untuk analit target menggunakan teknik penetapan yang sesuai. Jika penanganan ekstrak lebih lanjut tidak akan segera dilakukan, tutup tabung pemekat dengan sumbat dan simpan dalam lemari pendingin. Jika ekstrak akan disimpan lebih dari 2 hari, ekstrak harus dipindahkan ke vial yang dilengkapi tutup ulir berlapis PTFE dan diberi label yang sesuai.
12. Analisis Data dan Perhitungan
Tidak ada perhitungan yang secara eksplisit terkait dengan prosedur ekstraksi ini. Lihat metode penetapan yang sesuai untuk perhitungan hasil akhir sampel.
13. Kinerja metode
14. Pencegahan pencemaran
14.1 Pencegahan pencemaran mencakup setiap teknik yang mengurangi atau menghilangkan kuantitas dan/atau toksisitas limbah pada titik pembentukannya. Terdapat banyak peluang untuk pencegahan pencemaran dalam pengoperasian laboratorium. EPA telah menetapkan hierarki teknik pengelolaan lingkungan yang diutamakan, yang menempatkan pencegahan pencemaran sebagai pilihan pengelolaan pertama. Bila memungkinkan, personel laboratorium harus menggunakan teknik pencegahan pencemaran untuk menangani timbulan limbah mereka. Jika limbah tidak dapat dikurangi secara layak pada sumbernya, Badan tersebut merekomendasikan daur ulang sebagai pilihan terbaik berikutnya.
14.2 Untuk informasi tentang pencegahan pencemaran yang mungkin dapat diterapkan pada laboratorium dan lembaga penelitian, rujuk Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction yang tersedia dari Department of Government Relations and Science Policy, American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Pengelolaan limbah
lemari asam dan kegiatan di meja laboratorium, mematuhi ketentuan tertulis serta maksud dari setiap izin dan peraturan pembuangan ke saluran air limbah, dan mematuhi semua peraturan limbah padat dan berbahaya, khususnya aturan identifikasi limbah berbahaya dan pembatasan pembuangan di lahan. Untuk informasi lebih lanjut mengenai pengelolaan limbah, rujuk The Waste Management Manual for Laboratory Personnel yang tersedia dari American Chemical Society pada alamat yang tercantum dalam Bagian 14.2.
Literatur/Referensi
- 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.
Fakta yang Perlu Diketahui
Homogenizer jaringan ultrasonik sering disebut sebagai sonikator probe, pelisis sonik, disruptor ultrasonik, penggiling ultrasonik, sono-ruptor, sonifier, penghancur sonik, disruptor sel, pendispersi ultrasonik, atau pelarut ultrasonik. Berbagai istilah tersebut berasal dari beragam aplikasi yang dapat dilakukan melalui sonikasi.
Berbagai ukuran sonotrode untuk UP200Ht