Guida all'estrazione a ultrasuoni EPA3550
estrazione ad ultrasuoni è un metodo di estrazione ecologico e rispettoso dell'ambiente che può essere applicato a piccoli campioni di laboratorio e all'estrazione di composti di valore su scala di produzione commerciale. L'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente (EPA) degli Stati Uniti raccomanda una serie di metodologie di chimica analitica e di test caratteristici, di campionamento e monitoraggio ambientale e di garanzia della qualità a sostegno del Resource Conservation and Recovery Act (RCRA). Per l'estrazione assistita da ultrasuoni, l'EPA ha pubblicato le seguenti linee guida:
METODO 3550C – estrazione ad ultrasuoni
1. Ambito e applicazione
Inoltre, i metodi SW-846, ad eccezione dell'uso del metodo richiesto per l'analisi dei parametri definiti dal metodo, sono intesi come metodi guida che contengono informazioni generali su come eseguire una procedura o una tecnica analitica che un laboratorio può utilizzare come punto di partenza per generare una propria procedura operativa standard (SOP) dettagliata, sia per uso generale che per un'applicazione specifica del progetto. I dati sulle prestazioni inclusi in questo metodo sono solo a scopo orientativo e non sono destinati e non devono essere utilizzati come criteri assoluti di accettazione del CQ ai fini dell'accreditamento del laboratorio.
1.1 Questo metodo descrive una procedura per l'estrazione di composti organici non volatili e semivolatili da solidi quali terreni, fanghi e rifiuti. Il processo a ultrasuoni assicura un contatto intimo della matrice del campione con il solvente di estrazione.
1.2 Questo metodo è suddiviso in due procedure, in base alla concentrazione prevista dei composti organici. La procedura a bassa concentrazione (punto 11.3) riguarda i singoli componenti organici previsti in quantità inferiore o uguale a 20 mg/kg e utilizza un campione di dimensioni maggiori e tre estrazioni in serie (le concentrazioni inferiori sono più difficili da estrarre). La procedura a media/alta concentrazione (Paragrafo 11.4) è per i singoli componenti organici previsti a più di 20 mg/kg e utilizza un campione più piccolo e una singola estrazione.
1.3 Si raccomanda vivamente di sottoporre gli estratti a una qualche forma di pulizia (ad esempio, utilizzando un metodo della serie 3600) prima dell'analisi.
1.4 È fondamentale che il metodo (comprese le istruzioni del produttore) sia seguito in modo esplicito, al fine di ottenere la massima efficienza di estrazione. Per una discussione sugli aspetti critici della procedura di estrazione, si veda la sezione 11.0. Consultare le istruzioni del produttore per quanto riguarda le impostazioni operative specifiche.
1.5 Il presente metodo descrive almeno tre sistemi di solventi di estrazione che possono essere utilizzati per diversi gruppi di analiti (vedi punto 7.4). È possibile impiegare altri sistemi di solventi, a condizione che si dimostrino prestazioni adeguate per gli analiti di interesse. La scelta del solvente di estrazione dipende dagli analiti di interesse e nessun solvente è universalmente applicabile a tutti i gruppi di analiti. A causa delle preoccupazioni sull'efficienza dell'estrazione a ultrasuoni, in particolare a concentrazioni prossime o inferiori a circa 10 μg/kg, è indispensabile che l'analista dimostri le prestazioni dello specifico sistema di solventi e delle condizioni operative per gli analiti di interesse e le concentrazioni di interesse. Questa dimostrazione si applica a qualsiasi sistema di solventi utilizzato, compresi quelli specificamente elencati in questo metodo. Come minimo, tale dimostrazione comprenderà la dimostrazione iniziale di competenza descritta nel metodo 3500, utilizzando una matrice di riferimento pulita. Il metodo 8000 descrive le procedure che possono essere utilizzate per sviluppare i criteri di prestazione per tali dimostrazioni, nonché per i risultati dei picchi di matrice e dei campioni di controllo del laboratorio.
1.6 L'EPA osserva che esistono pochi dati pubblicati sull'efficienza dell'estrazione a ultrasuoni per quanto riguarda i pesticidi organofosforici a basse concentrazioni di parti per miliardo (ppb) e inferiori. Di conseguenza, l'uso di questo metodo per questi composti in particolare dovrebbe essere supportato da dati sulle prestazioni come quelli discussi sopra e nel Metodo 3500.
1.7 Prima di utilizzare questo metodo, si consiglia agli analisti di consultare il metodo di base per ogni tipo di procedura che può essere impiegata nell'analisi complessiva (ad esempio, i metodi 3500, 3600, 5000 e 8000) per ulteriori informazioni sulle procedure di controllo della qualità, sullo sviluppo dei criteri di accettazione del CQ, sui calcoli e sulle indicazioni generali. Gli analisti devono inoltre consultare la dichiarazione di esclusione di responsabilità riportata nella parte anteriore del manuale e le informazioni contenute nel Capitolo 2 per ottenere indicazioni sulla flessibilità prevista nella scelta di metodi, apparecchiature, materiali, reagenti e forniture e sulle responsabilità dell'analista nel dimostrare che le tecniche impiegate sono appropriate per gli analiti di interesse, nella matrice di interesse e ai livelli di interesse.
Inoltre, si avvisano gli analisti e gli utilizzatori dei dati che, a meno che non sia esplicitamente specificato in una normativa, l'uso dei metodi SW-846 non è obbligatorio in risposta ai requisiti di test federali. Le informazioni contenute in questo metodo sono fornite dall'EPA come guida che l'analista e la comunità regolamentata devono utilizzare per formulare i giudizi necessari a generare risultati che soddisfino gli obiettivi di qualità dei dati per l'applicazione prevista.
1.8 L'uso di questo metodo è limitato all'uso da parte di analisti esperti e adeguatamente formati o sotto la loro supervisione. Ogni analista deve dimostrare di essere in grado di generare risultati accettabili con questo metodo. Come indicato in precedenza, tali dimostrazioni sono specifiche per gli analiti di interesse e il sistema di solventi utilizzato, nonché per le procedure per i campioni a bassa e media/alta concentrazione.
VialTweeter per la preparazione dei campioni a ultrasuoni
2. Sintesi del metodo
2.1 Procedura a bassa concentrazione — Il campione viene mescolato con solfato di sodio anidro per formare una polvere scorrevole. La miscela viene estratta con solvente per tre volte, utilizzando l'estrazione a ultrasuoni. L'estratto viene separato dal campione mediante filtrazione sotto vuoto o centrifugazione. L'estratto è pronto per la concentrazione finale, la pulizia e/o l'analisi.
2.2 Procedura a media/alta concentrazione — Il campione viene mescolato con solfato di sodio anidro per formare una polvere che scorre liberamente. Viene estratto con il solvente una volta, utilizzando l'estrazione a ultrasuoni. Una parte dell'estratto viene raccolta per la pulizia e/o l'analisi.
3. Definizioni
Per le definizioni che possono essere rilevanti per questo metodo, fare riferimento al Capitolo 1 e alle istruzioni del produttore.
4. Interferenze
4.1 Solventi, reagenti, vetreria e altro materiale per il trattamento dei campioni possono produrre artefatti e/o interferenze nell'analisi dei campioni. Tutti questi materiali devono essere dimostrati privi di interferenze nelle condizioni dell'analisi analizzando gli spazi vuoti del metodo.
Può essere necessaria una selezione specifica dei reagenti e la purificazione dei solventi mediante distillazione nei sistemi interamente in vetro. Fare riferimento a ciascun metodo da utilizzare per indicazioni specifiche sulle procedure di controllo della qualità e al Capitolo 4 per indicazioni generali sulla pulizia della vetreria.
4.2 Le interferenze sono solitamente specifiche degli analiti di interesse. Pertanto, fare riferimento al Metodo 3500 e ai metodi determinativi appropriati per una guida specifica sulle interferenze di estrazione.
5. Sicurezza
Questo metodo non affronta tutte le questioni di sicurezza associate al suo utilizzo. Il laboratorio è responsabile del mantenimento di un ambiente di lavoro sicuro e di un archivio aggiornato delle norme OSHA relative alla manipolazione sicura delle sostanze chimiche elencate in questo metodo. Un archivio di riferimento delle schede di sicurezza dei materiali (MSDS) deve essere a disposizione di tutto il personale coinvolto in queste analisi.
6. Attrezzature e forniture
La menzione di nomi commerciali o di prodotti commerciali in questo manuale è solo a scopo illustrativo e non costituisce un'approvazione dell'EPA o una raccomandazione esclusiva per l'uso. I prodotti e le impostazioni degli strumenti citati nei metodi SW-846 rappresentano i prodotti e le impostazioni utilizzati durante lo sviluppo del metodo o successivamente valutati dall'Agenzia. È possibile utilizzare vetreria, reagenti, forniture, apparecchiature e impostazioni diverse da quelle elencate nel presente manuale, purché siano state dimostrate e documentate le prestazioni del metodo adeguate all'applicazione prevista.
Questa sezione non elenca la comune vetreria da laboratorio (ad esempio, becher e matracci).
- – purificazione
- – Lisciviazione con i raggi sonici
- – Degradazione
6.2 Preparazione a ultrasuoni — È necessario utilizzare un dispositivo a tromba dotato di punta in titanio o un dispositivo che fornisca prestazioni adeguate. (es. UP200Ht o UP200St)
6.2.1 Disgregatore a ultrasuoni — Il disgregatore deve avere una potenza minima di 300 watt, con capacità di pulsare. Si raccomanda un dispositivo progettato per ridurre il suono della cavitazione. Seguire le istruzioni del produttore per preparare il disgregatore all'estrazione di campioni con concentrazioni basse e medio-alte. (es. UP400S)
6.2.2 Utilizzare un corno da 3/4 di pollice per la procedura del metodo a bassa concentrazione e un micropuntale conico da 1/8 di pollice collegato a un corno da 1/2 pollice per la procedura del metodo a media/alta concentrazione.
6.3 Box di protezione acustica - Per evitare danni all'udito, si raccomanda l'uso di un box di protezione acustica (ad esempio, il box di protezione acustica SPB-L). In questo modo, il rumore cavitazionale del processo di sonicazione può essere ridotto in modo sostanziale.
Ulteriori attrezzature
6.4.1 Forno di essiccazione — In grado di mantenere 105°C.
6.4.2 Essiccatore.
6.4.3 Crogioli — Porcellana o alluminio monouso.
6,5 Pipette Pasteur — 1 ml, vetro, monouso.
6.7 Apparecchiatura di filtrazione a vuoto o a pressione
6.7.1 Imbuto di Buchner
6.7.2 Carta da filtro
6.8 Apparecchio Kuderna-Danese (K-D)
6.8.1 Tubo concentratore — 10 ml, graduato. Per evitare l'evaporazione degli estratti si utilizza un tappo di vetro smerigliato.
6.8.2 Pallone di evaporazione — 500 ml. Fissare il matraccio alla provetta del concentratore con molle, morsetti o altro.
6.8.3 Colonna Snyder — Macro a tre sfere.
6.8.4 Colonna Snyder — Micro a due sfere.
6.8.5 Molle — 1/2 pollice.
6.9 Sistema di recupero dei vapori di solvente.
NOTA: Questa vetreria è consigliata per il recupero dei solventi durante le procedure di concentrazione che richiedono l'uso di concentratori evaporativi Kuderna-Danish. L'installazione di questa apparecchiatura può essere richiesta dalle normative federali, statali o comunali che regolano le emissioni nell'aria di sostanze organiche volatili. L'EPA raccomanda l'incorporazione di questo tipo di sistema di recupero come metodo per implementare un programma di riduzione delle emissioni. Il recupero dei solventi è un mezzo per conformarsi alle iniziative di minimizzazione dei rifiuti e di prevenzione dell'inquinamento.
6.10 Patatine bollenti — Estratto con solvente, circa 10/40 mesh (carburo di silicio o equivalente).
6.11 Bagno d'acqua — Riscaldato, con un coperchio ad anello concentrico, in grado di controllare la temperatura fino a ± 5 gradi centigradi. Il bagno deve essere utilizzato in una cappa di aspirazione.
6.12 Equilibrio — Caricamento dall'alto, in grado di pesare con precisione con un'approssimazione di 0,01 g.
6.13 Fiale — 2-mL, per autocampionatore GC, dotati di tappi a vite rivestiti in politetrafluoroetilene (PTFE) o di tappi a crimpare.
6.14 Fiale a scintillazione in vetro — 20 ml, dotati di tappi a vite rivestiti in PTFE.
6,15 Spatola — Acciaio inossidabile o PTFE.
6.16 Colonna di essiccazione — Colonna cromatografica in vetro borosilicato da 20 mm di diametro con lana di vetro sul fondo.
NOTA: Le colonne con dischi di vetro fritti sono difficili da decontaminare dopo essere state utilizzate per essiccare estratti altamente contaminati. È possibile acquistare colonne senza fritte.
Utilizzare un piccolo tampone di lana di vetro per trattenere l'adsorbente. Prima di confezionare la colonna con l'adsorbente, lavare il tampone di lana di vetro con 50 mL di acetone e 50 mL del solvente di eluizione.
6.17 Apparecchio per l'evaporazione dell'azoto (opzionale) — N-Evap, a 12 o 24 posizioni (Modello 112 di Organomation o equivalente).
7. Reagenti e standard
7.2 Acqua reagente priva di sostanze organiche. Tutti i riferimenti all'acqua in questo metodo si riferiscono all'acqua reagente priva di sostanze organiche, come definito nel primo capitolo.
7.3 Solfato di sodio (granulare, anidro), Na2SO4. Purificare riscaldando a 400°C per 4 ore in un vassoio poco profondo o pre-pulendo il solfato di sodio con cloruro di metilene. Se il solfato di sodio viene pre-pulito con cloruro di metilene, è necessario analizzare un bianco del metodo per dimostrare che non ci sono interferenze da parte del solfato di sodio.
7.4 Solventi di estrazione
I campioni devono essere estratti utilizzando un sistema di solventi che fornisca un recupero ottimale e riproducibile degli analiti di interesse dalla matrice del campione, alle concentrazioni di interesse. La scelta del solvente di estrazione dipende dagli analiti di interesse e nessun solvente è universalmente applicabile a tutti i gruppi di analiti. Qualunque sia il sistema di solventi utilizzato, compresi quelli specificamente elencati in questo metodo, l'analista deve dimostrare di avere prestazioni adeguate per gli analiti di interesse, ai livelli di interesse. Come minimo, tale dimostrazione comprenderà la dimostrazione iniziale di competenza descritta nel metodo 3500, utilizzando una matrice di riferimento pulita. Il metodo 8000 descrive le procedure che possono essere utilizzate per sviluppare i criteri di prestazione per tali dimostrazioni, nonché per i risultati dei picchi di matrice e dei campioni di controllo del laboratorio.
Molti dei sistemi di solventi descritti di seguito prevedono la combinazione di un solvente miscibile con l'acqua, come l'acetone, e di un solvente immiscibile con l'acqua, come il cloruro di metilene o l'esano. Lo scopo del solvente miscibile con l'acqua è quello di facilitare l'estrazione di solidi umidi, consentendo al solvente miscelato di penetrare nello strato d'acqua della superficie delle particelle solide. Il solvente immiscibile in acqua estrae composti organici con polarità simili. Pertanto, un solvente non polare come l'esano viene spesso utilizzato per analiti non polari come i PCB, mentre un solvente polare come il cloruro di metilene può essere utilizzato per analiti polari. La polarità dell'acetone può anche aiutare a estrarre gli analiti polari in sistemi di solventi misti.
La Tabella 1 fornisce esempi di dati di recupero per alcuni composti organici semivolatili estratti da un SRM NIST utilizzando vari sistemi di solventi di estrazione. Le sezioni seguenti forniscono indicazioni sulla scelta dei solventi per le varie classi di analiti.
Tutti i solventi devono essere di qualità antiparassitaria o equivalente. I solventi possono essere degassati prima dell'uso.
7.4.1 Gli organici semivolatili possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 I pesticidi organoclorurati possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 I PCB possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), o acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2), o esano (C6H14).
7.4.4 Possono essere impiegati altri sistemi di solventi, a condizione che l'analista possa dimostrare di avere prestazioni adeguate per gli analiti di interesse, alle concentrazioni di interesse, nella matrice del campione (vedi Metodo 3500).
7.5 Solventi di scambio — Con l'uso di alcuni metodi determinativi, il solvente di estrazione dovrà essere scambiato con un solvente compatibile con la strumentazione utilizzata in quel metodo determinativo. Per la scelta del solvente di scambio appropriato, fare riferimento al metodo determinativo da utilizzare. Tutti i solventi devono essere di qualità antiparassitaria o equivalente. Di seguito sono riportati alcuni esempi di solventi di scambio.
7.5.1 Esano, C6H14
7.5.2 2-Propanolo, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cicloesano, C6H12
7.5.4 Acetonitrile, CH3CN
7.5.5 Metanolo, CH3OH
Il box di protezione acustica SPB-L riduce notevolmente il rumore cavitazionale della sonicazione.
8. Raccolta, conservazione e stoccaggio dei campioni
8.1 Si veda il materiale introduttivo al Capitolo 4, “Analiti organici” Metodo 3500, e i metodi determinativi specifici da impiegare.
8.2 I campioni solidi da estrarre con questa procedura devono essere raccolti e conservati come qualsiasi altro campione solido contenente sostanze organiche semivolatili.
9. Controllo qualità
9.2 Dimostrazione iniziale di competenza
Ogni laboratorio deve dimostrare la competenza iniziale con ogni combinazione di metodi di preparazione del campione e di metodi determinativi che utilizza, generando dati di accuratezza e precisione accettabili per gli analiti target in una matrice pulita. Il laboratorio deve inoltre ripetere la dimostrazione di competenza ogni volta che viene addestrato nuovo personale o vengono apportate modifiche significative alla strumentazione. Per informazioni su come effettuare la dimostrazione di idoneità, consultare il Metodo 8000.
9.3 Inizialmente, prima di elaborare qualsiasi campione, l'analista deve dimostrare che tutte le parti dell'apparecchiatura a contatto con il campione e i reagenti sono prive di interferenze. Ciò si ottiene attraverso l'analisi di un bianco del metodo. Come controllo continuo, ogni volta che i campioni vengono estratti, puliti e analizzati e quando si cambia il reagente, si deve estrarre un bianco del metodo e analizzarlo per i composti di interesse, come salvaguardia contro la contaminazione cronica del laboratorio.
9.4 Tutti gli spazi vuoti del metodo, i campioni di picco della matrice o i campioni replicati devono essere sottoposti alle stesse procedure analitiche (Sezione 11.0) utilizzate per i campioni reali.
9.5 Con questo metodo devono essere utilizzate le pratiche standard di assicurazione della qualità, incluse nei documenti di pianificazione sistematica e nelle SOP del laboratorio. Tutte le condizioni operative dello strumento devono essere registrate.
9.6 Fare riferimento anche al Metodo 3500 per le procedure di controllo di qualità dell'estrazione e della preparazione del campione e per i metodi determinativi da utilizzare per le procedure di CQ determinativo.
9.7 Se elencati nel metodo determinativo appropriato, gli standard surrogati devono essere aggiunti a tutti i campioni prima dell'estrazione. Per ulteriori informazioni, consultare i metodi 3500 e 8000 e i metodi determinativi appropriati.
9.8 Come già detto, l'uso di qualsiasi tecnica di estrazione, compresa l'estrazione a ultrasuoni, deve essere supportato da dati che dimostrino le prestazioni dello specifico sistema di solventi e delle condizioni operative per gli analiti di interesse, ai livelli di interesse, nella matrice del campione.
10. Calibrazione e standardizzazione
Non ci sono fasi di calibrazione o standardizzazione direttamente associate a questa procedura di estrazione del campione.
11. Procedura
Come indicato nella sezione 1.4, l'estrazione a ultrasuoni potrebbe non essere un metodo rigoroso come altri metodi di estrazione per terreni/solidi. Pertanto, è fondamentale che questo metodo sia seguito esplicitamente (comprese le istruzioni del produttore) per ottenere la massima efficienza di estrazione. Come minimo, per un utilizzo efficace di questa tecnica:
11.1 Gestione dei campioni
11.1.2 Campioni di rifiuti — I campioni costituiti da più fasi devono essere preparati prima dell'estrazione con la procedura di separazione di fase descritta nel Capitolo 2. Questa procedura è solo per i solidi. Questa procedura di estrazione riguarda solo i solidi.
11.1.3 Campioni di rifiuti secchi suscettibili di macinazione — Macinare o suddividere in altro modo i rifiuti in modo che passino attraverso un setaccio da 1 mm o possano essere estrusi attraverso un foro da 1 mm. Introdurre nell'apparecchio di macinazione una quantità di campione sufficiente a produrre almeno 10 g dopo la macinazione.
ATTENZIONE: l'asciugatura e la macinazione devono essere eseguite in una cappa, per evitare la contaminazione del laboratorio.
11.1.4 Materiali gommosi, fibrosi o oleosi non adatti alla macinazione — Tagliare, sminuzzare o ridurre in altro modo le dimensioni di questi materiali per consentire la miscelazione e la massima esposizione delle superfici del campione per l'estrazione.
11.2 Determinazione della percentuale di peso secco — Quando i risultati del campione devono essere calcolati in base al peso secco, una porzione separata di campione deve essere pesata contemporaneamente alla porzione utilizzata per la determinazione analitica.
ATTENZIONE: il forno di essiccazione deve essere contenuto in una cappa o ventilato. Una contaminazione significativa del laboratorio può derivare da un campione di rifiuti pericolosi fortemente contaminato.
Subito dopo aver pesato l'aliquota di campione da estrarre, pesare un'ulteriore aliquota di 5-10 g di campione in un crogiolo tarato. Essiccare questa aliquota per una notte a 105°C. Lasciare raffreddare in un essiccatore prima di pesare.
Calcolare la percentuale di peso secco come segue:
% di peso secco = (g di campione secco / g di campione) x 100
Questa aliquota essiccata in forno non viene utilizzata per l'estrazione e deve essere smaltita in modo appropriato una volta determinato il peso secco.
11.3 Procedura di estrazione a bassa concentrazione
Questa procedura si applica ai campioni solidi che si prevede contengano meno di 20 mg/kg di analisi organiche.
Fasi precedenti alla sonicazione
11.3.1 Le fasi seguenti devono essere eseguite rapidamente per evitare la perdita degli estraibili più volatili.
11.3.1.1 Pesare circa 30 g di campione in un becher da 400 ml. Registrare il peso con l'approssimazione di 0,1 g.
11.3.1.2 Per il campione di ciascun lotto selezionato per il prelievo, aggiungere 1,0 ml di soluzione di prelievo della matrice. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti e delle concentrazioni della matrice. Si veda anche la nota nella sezione 11.3.
11.3.1.3 Aggiungere 1,0 mL della soluzione standard surrogata a tutti i campioni, ai campioni con spike, ai campioni QC e ai bianchi. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti surrogati e delle concentrazioni. Si veda anche la nota nella sezione 11.3.
11.3.1.4 Se si utilizza la pulizia per gel permeazione (vedi Metodo 3640), l'analista deve aggiungere il doppio del volume della soluzione di dosaggio del surrogato (e della soluzione di dosaggio della matrice, se applicabile), oppure concentrare l'estratto finale a metà del volume normale, per compensare la metà dell'estratto che viene persa a causa del caricamento della colonna GPC. Vedere anche la nota nella sezione 11.3.
11.3.1.5 I campioni non porosi o umidi (di tipo gommoso o argilloso) che non hanno una consistenza sabbiosa scorrevole devono essere mescolati con 60 g di solfato di sodio anidro, utilizzando una spatola. Se necessario, si può aggiungere altro solfato di sodio. Dopo l'aggiunta del solfato di sodio, il campione deve essere scorrevole. Si veda anche la nota nella sezione 11.3.
11.3.1.6 Aggiungere immediatamente 100 mL del solvente di estrazione o della miscela di solventi (vedere la sezione 7.4 e la tabella 2 per informazioni sulla scelta dei solventi).
11.3.2 Posizionare la superficie inferiore della punta del corno del disgregatore da 3/4 di pollice a circa 1/2 pollice sotto la superficie del solvente, ma sopra lo strato di sedimenti.
NOTA: Assicurarsi che la tromba a ultrasuoni/il sonotrodo sia montato correttamente secondo le istruzioni del produttore.
11.3.3 Estrarre il campione a ultrasuoni per 3 minuti, con il controllo dell'uscita impostato al 100% (piena potenza) o all'impostazione di potenza raccomandata dal produttore, l'interruttore di modalità su Pulse (energia pulsante anziché continua) e il ciclo di lavoro percentuale impostato al 50% (energia accesa per il 50% del tempo e spenta per il 50% del tempo). Non utilizzare la sonda microtip.
11.3.4 Decantare l'estratto e filtrarlo attraverso carta da filtro (ad es. Whatman n. 41 o equivalente) in un imbuto Buchner collegato a un pallone di filtrazione pulito da 500 ml. In alternativa, decantare l'estratto in una bottiglia da centrifuga e centrifugare a bassa velocità per rimuovere le particelle.
11.3.5 Ripetere l'estrazione altre due volte con altre due porzioni da 100 ml di solvente pulito. Decantare il solvente dopo ogni estrazione a ultrasuoni. Dopo l'ultima estrazione a ultrasuoni, versare l'intero campione nell'imbuto Buchner, sciacquare il becher con il solvente di estrazione e aggiungere il risciacquo all'imbuto.
Fasi successive alla sonicazione
11.3.6 Se necessario, concentrare l'estratto prima dell'analisi seguendo la procedura di cui al punto 11.5. Altrimenti, procedere alla sezione 11.7.
UP200St con micropunta per la sonicazione dei campioni
11.4 Procedura di estrazione a media/alta concentrazione
Questa procedura si applica ai campioni solidi che si prevede contengano più di 20 mg/kg di analiti organici.
Fasi precedenti alla sonicazione
11.4.2 Per il campione di ciascun lotto selezionato per il prelievo, aggiungere 1,0 mL di soluzione di prelievo della matrice. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti di matrice e delle concentrazioni. Si veda anche la nota nella sezione 11.3.
11.4.3 Aggiungere 1,0 mL di soluzione surrogata di spike a tutti i campioni, ai campioni spiked, ai campioni QC e ai bianchi. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti e delle concentrazioni della matrice da spillare. Vedere anche la nota nella sezione 11.3.
11.4.4 Se si deve ricorrere alla pulizia per gel permeazione (vedi Metodo 3640), l'analista deve aggiungere il doppio del volume della soluzione di dosaggio del surrogato (e della soluzione di dosaggio della matrice, se applicabile), oppure concentrare l'estratto finale a metà del volume normale, per compensare la metà dell'estratto che viene persa a causa del caricamento della colonna GPC.
11.4.5 I campioni non porosi o umidi (di tipo gommoso o argilloso) che non hanno una consistenza sabbiosa e scorrevole devono essere mescolati con 2 g di solfato di sodio anidro, utilizzando una spatola. Se necessario, si può aggiungere altro solfato di sodio. Dopo l'aggiunta del solfato di sodio, il campione deve essere scorrevole (si veda la nota nella sezione 11.3).
11.4.6 Aggiungere immediatamente il volume di solvente necessario per portare il volume finale a 10,0 mL, tenendo conto del volume aggiunto dei surrogati e dei picchi della matrice (vedere la sezione 7.4 e la tabella 2 per informazioni sulla scelta dei solventi).
11.4.7 Estrarre il campione con la sonda a ultrasuoni con punta conica da 1/8 di pollice per 2 minuti all'impostazione 5 del controllo di uscita e con l'interruttore di modalità su impulso e ciclo di lavoro percentuale al 50%.
11.4.8 Confezionare una pipetta Pasteur monouso con 2 o 3 cm di lana di vetro. Filtrare l'estratto del campione attraverso la lana di vetro e raccogliere l'estratto in un contenitore adatto. Non è possibile recuperare tutti i 10 ml di solvente di estrazione dal campione. Pertanto, l'analista deve raccogliere un volume adeguato alla sensibilità del metodo determinativo da utilizzare. Ad esempio, per i metodi che non richiedono un'ulteriore concentrazione dell'estratto (ad esempio, il metodo 8081 impiega in genere un volume di estratto finale di 10 mL), l'estratto può essere raccolto in una fiala di scintillazione o in un altro contenitore sigillabile. Per gli estratti che dovranno essere ulteriormente concentrati, è consigliabile raccogliere un volume standard per tutti i campioni, in modo da semplificare il calcolo dei risultati finali del campione. Ad esempio, raccogliere 5,0 mL di estratto in una provetta concentratrice pulita. Questo volume rappresenta esattamente la metà del volume totale dell'estratto del campione originale. Se necessario, tenere conto del “perdita” di metà dell'estratto nei calcoli del campione finale, oppure concentrare l'estratto finale a metà del volume finale nominale (ad esempio, 0,5 mL contro 1,0 mL) per compensare la perdita.
11.4.9 Se necessario, concentrare l'estratto prima dell'analisi seguendo la procedura di cui alla Sezione 11.5 o alla Sezione 11.6. Altrimenti procedere alla Sezione 11.7. Altrimenti, procedere al punto 11.7.
Tecniche di concentrazione
Se necessario per soddisfare i criteri di sensibilità, gli estratti di campione provenienti dalla procedura di estrazione a bassa concentrazione o a media/alta concentrazione possono essere concentrati al volume finale necessario per il metodo determinativo e l'applicazione specifica da utilizzare, utilizzando la tecnica K-D o l'evaporazione dell'azoto.
11.5.1 Assemblare un concentratore Kuderna-Danish (K-D) collegando un tubo concentratore da 10 ml a un pallone di evaporazione di dimensioni adeguate.
11.5.2 Essiccare l'estratto facendolo passare attraverso una colonna di essiccazione contenente circa 10 g di solfato di sodio anidro. Raccogliere l'estratto essiccato nel concentratore K-D.
11.5.3 Risciacquare la provetta di raccolta e la colonna di essiccazione nel matraccio K-D con un'ulteriore porzione di solvente da 20 ml per ottenere un trasferimento quantitativo.
11.5.4 Aggiungere uno o due trucioli bollenti puliti al matraccio e collegare una colonna Snyder a tre sfere. Collegare la vetreria per il recupero dei vapori di solvente (condensatore e dispositivo di raccolta, vedere Paragrafo 6.9) alla colonna Snyder dell'apparato K-D, seguendo le istruzioni del produttore. Pre-umidificare la colonna Snyder aggiungendo circa 1 mL di cloruro di metilene (o altro solvente adatto) alla parte superiore della colonna. Posizionare l'apparato K-D su un bagno di acqua calda (15 – 20 EC sopra il punto di ebollizione del solvente) in modo che il tubo del concentratore sia parzialmente immerso nell'acqua calda e l'intera superficie inferiore arrotondata del matraccio sia bagnata dal vapore caldo. Regolare la posizione verticale dell'apparecchiatura e la temperatura dell'acqua secondo le necessità per completare la concentrazione in 10 – 20 min. Alla giusta velocità di distillazione, le sfere della colonna si muoveranno attivamente, ma le camere non si allagheranno. Quando il volume apparente del liquido raggiunge 1 mL, rimuovere l'apparato K-D dal bagno d'acqua e lasciarlo scolare e raffreddare per almeno 10 minuti.
ATTENZIONE: non lasciare che l'estratto raggiunga l'essiccazione, poiché ciò comporta una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente sensibili a tali perdite.
11.5.4.1 Se è necessario uno scambio di solventi (come indicato nella Tabella 2 o nel metodo determinativo appropriato), rimuovere momentaneamente la colonna Snyder, aggiungere 50 mL di solvente di scambio e un nuovo chip di bollitura.
11.5.4.2 Riattaccare la colonna Snyder. Concentrare l'estratto, aumentando la temperatura del bagno d'acqua, se necessario, per mantenere una velocità di distillazione adeguata.
11.5.5 Rimuovere la colonna Snyder. Risciacquare il matraccio K-D e le giunzioni inferiori della colonna Snyder nella provetta del concentratore con 1 – 2 mL di solvente. L'estratto può essere ulteriormente concentrato utilizzando una delle tecniche descritte nella sezione 11.6, oppure regolato a un volume finale di 5,0 – 10,0 mL utilizzando un solvente appropriato (vedi Tabella 2 o il metodo determinativo appropriato). Se sono presenti cristalli di zolfo, procedere al metodo 3660 per la pulizia.
11.6 Se è necessaria un'ulteriore concentrazione, utilizzare la tecnica della microcolonna di Snyder (vedi punto 11.6.1) o la tecnica dell'evaporazione dell'azoto (vedi punto 11.6.2).
11.6.1 Tecnica della colonna Micro-Snyder
11.6.1.1 Aggiungere un truciolo di ebollizione fresco e pulito alla provetta del concentratore e collegare una colonna micro-Snyder a due sfere direttamente alla provetta del concentratore. Collegare la vetreria per il recupero dei vapori di solvente (condensatore e dispositivo di raccolta) alla micro-colonna Snyder dell'apparato K-D, seguendo le istruzioni del produttore. Pre-umidificare la colonna Snyder aggiungendo 0,5 mL di cloruro di metilene o del solvente di scambio alla parte superiore della colonna. Posizionare l'apparato di microconcentrazione in un bagno di acqua calda in modo che il tubo concentratore sia parzialmente immerso nell'acqua calda. Regolare la posizione verticale dell'apparecchio e la temperatura dell'acqua, se necessario, per completare la concentrazione in 5 minuti. – 10 min. Alla giusta velocità di distillazione, le sfere della colonna si muoveranno attivamente, ma le camere non si allagheranno.
11.6.1.2 Quando il volume apparente del liquido raggiunge 0,5 mL, rimuovere l'apparecchiatura dal bagno d'acqua e lasciarla scolare e raffreddare per almeno 10 minuti. Rimuovere la colonna Snyder e sciacquare le sue giunzioni inferiori nella provetta del concentratore con 0,2 mL di solvente. Regolare il volume finale dell'estratto a 1,0 – 2,0 mL.
ATTENZIONE: non lasciare che l'estratto raggiunga l'essiccazione, poiché ciò comporta una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente sensibili a tali perdite.
11.6.2 Tecnica di evaporazione dell'azoto
11.6.2.1 Porre la provetta del concentratore in un bagno caldo (30°C) e far evaporare il volume del solvente a 0,5 mL usando un flusso delicato di azoto pulito e secco (filtrato attraverso una colonna di carbone attivo).
ATTENZIONE: non utilizzare tubi di plastica nuovi tra la trappola al carbonio e il campione, poiché potrebbero introdurre interferenze di ftalati.
11.6.2.2 Durante la concentrazione, sciacquare più volte la parete interna della provetta del concentratore con il solvente. Durante l'evaporazione, posizionare la provetta del concentratore per evitare la condensazione dell'acqua nell'estratto. Nelle procedure normali, l'estratto non deve diventare secco.
ATTENZIONE: non lasciare che l'estratto raggiunga l'essiccazione, poiché ciò comporta una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente sensibili a tali perdite.
11.7 L'estratto può ora essere sottoposto a procedure di pulizia o analizzato per gli analiti target utilizzando le tecniche determinative appropriate. Se l'ulteriore manipolazione dell'estratto non sarà effettuata immediatamente, chiudere la provetta del concentratore e conservarla in frigorifero. Se l'estratto verrà conservato per più di 2 giorni, deve essere trasferito in una fiala dotata di tappo a vite rivestito in PTFE ed etichettato in modo appropriato.
12. Analisi dei dati e calcoli
Non ci sono calcoli esplicitamente associati a questa procedura di estrazione. Per il calcolo dei risultati finali del campione, consultare il metodo determinativo appropriato.
13. Prestazioni del metodo
14. Prevenzione dell'inquinamento
14.1 La prevenzione dell'inquinamento comprende qualsiasi tecnica che riduca o elimini la quantità e/o la tossicità dei rifiuti nel punto di generazione. Le attività di laboratorio offrono numerose opportunità di prevenzione dell'inquinamento. L'EPA ha stabilito una gerarchia preferenziale di tecniche di gestione ambientale che pone la prevenzione dell'inquinamento come opzione di gestione di prima scelta. Quando è possibile, il personale di laboratorio deve utilizzare tecniche di prevenzione dell'inquinamento per affrontare la produzione di rifiuti. Quando non è possibile ridurre i rifiuti alla fonte, l'Agenzia raccomanda il riciclaggio come opzione successiva.
14.2 Per informazioni sulla prevenzione dell'inquinamento applicabili ai laboratori e agli istituti di ricerca, consultare Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction disponibile presso il Department of Government Relations and Science Policy dell'American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestione dei rifiuti
cappe e banchi di lavoro, rispettando la lettera e lo spirito di tutti i permessi e le normative per lo scarico delle acque reflue e rispettando tutte le normative sui rifiuti solidi e pericolosi, in particolare le regole per l'identificazione dei rifiuti pericolosi e le restrizioni per lo smaltimento nel terreno. Per ulteriori informazioni sulla gestione dei rifiuti, consultare il Manuale di gestione dei rifiuti per il personale di laboratorio, disponibile presso l'American Chemical Society all'indirizzo indicato al punto 14.2.
16. Riferimenti
- U.S. EPA, “Studio di confronto interlaboratorio: Metodi per i composti volatili e semivolatili,” 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, “Valutazione dei metodi 3540 (Soxhlet) e 3550 (sonicazione) per la valutazione degli analiti dell'Appendice IX da campioni solidi,” S-CUBED, relazione per il contratto EPA 68-03-33-75, incarico di lavoro n. 03, documento n. SSS-R- 88-9436, ottobre 1988.
Particolarità / Cose da sapere
Gli omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni sono spesso indicati come sonicatore a sonda, lisatore sonico, disgregatore a ultrasuoni, macinatore a ultrasuoni, sono-ruptor, sonificatore, smembratore sonico, disgregatore cellulare, dispersore o dissolutore a ultrasuoni. I diversi termini derivano dalle varie applicazioni che possono essere realizzate con la sonicazione.
Diverse dimensioni del sonotrodo per UP200Ht