EPA3550 ultraskaņas ekstrakcijas ceļvedis
Ultraskaņas ekstrakcija ir ekoloģiska, videi draudzīga ekstrakcijas metode, ko var izmantot gan nelieliem laboratorijas paraugiem, gan vērtīgu savienojumu ekstrakcijai komerciālās ražošanas mērogā. Amerikas Savienoto Valstu Vides aizsardzības aģentūra (EPA) iesaka dažādas analītiskās ķīmijas un raksturlielumu testēšanas metodikas, vides paraugu ņemšanu un monitoringu, kā arī kvalitātes nodrošināšanas pasākumus, lai atbalstītu Resursu saglabāšanas un atgūšanas likuma (RCRA) īstenošanu. Ekstrakcijai ar ultraskaņas palīdzību EPA ir izdevusi šādas vadlīnijas:
METODE 3550C – Ultraskaņas ekstrakcija
1. Darbības joma un pielietojums
Turklāt SW-846 metodes, izņemot gadījumus, kad metodes izmantošana ir obligāta ar metodi definētu parametru analīzei, ir paredzētas kā vadlīniju metodes, kas ietver vispārīgu informāciju par analītiskas procedūras vai paņēmiena īstenošanu un ko laboratorija var izmantot kā pamatu savas detalizētas standarta darbības procedūras (SOP) izstrādei gan vispārīgai lietošanai, gan konkrēta projekta vajadzībām. Šajā metodē iekļautie veiktspējas dati ir paredzēti tikai kā norādījumi, un tie nav paredzēti un tos nedrīkst izmantot kā absolūtus kvalitātes kontroles (QC) pieņemšanas kritērijus laboratoriju akreditācijas vajadzībām.
1.1 Šī metode apraksta procedūru negaistošu un daļēji gaistošu organisko savienojumu ekstrahēšanai no cietiem materiāliem, piemēram, augsnes, dūņām un atkritumiem. Ultraskaņas process nodrošina ciešu parauga matricas saskari ar ekstrakcijas šķīdinātāju.
1.2 Šī metode ir sadalīta divās procedūrās atkarībā no paredzamās organisko savienojumu koncentrācijas. Zemas koncentrācijas procedūra (11.3. sadaļa) ir paredzēta atsevišķiem organiskajiem komponentiem, kuru paredzamā koncentrācija ir mazāka par vai vienāda ar 20 mg/kg, un tajā izmanto lielāku parauga daudzumu un trīs secīgas ekstrakcijas (zemākās koncentrācijās ekstrahēšana ir grūtāka). Vidējas/augstas koncentrācijas procedūra (11.4. sadaļa) ir paredzēta atsevišķiem organiskajiem komponentiem, kuru paredzamā koncentrācija pārsniedz 20 mg/kg, un tajā izmanto mazāku paraugu un vienu ekstrakciju.
1.3 Ir ļoti ieteicams pirms analīzes veikt kādu ekstraktu attīrīšanas procedūru (piemēram, izmantojot kādu no 3600. sērijas metodēm).
1.4 Lai sasniegtu maksimālu ekstrakcijas efektivitāti, ir būtiski precīzi ievērot metodi (tostarp ražotāja norādījumus). Ekstrakcijas procedūras būtiskie aspekti ir aplūkoti 11.0. sadaļā. Konkrētus darbības iestatījumus skatiet ražotāja norādījumos.
1.5 Šī metode apraksta vismaz trīs ekstrakcijas šķīdinātāju sistēmas, kuras var izmantot dažādām analītu grupām (skatīt 7.4. sadaļu). Var izmantot arī citas šķīdinātāju sistēmas, ja var pierādīt to atbilstošu veiktspēju attiecībā uz interesējošajiem analītiem. Ekstrakcijas šķīdinātāja izvēle ir atkarīga no interesējošajiem analītiem, un neviens šķīdinātājs nav universāli piemērots visām analītu grupām. Tā kā pastāv bažas par ultraskaņas ekstrakcijas efektivitāti, īpaši koncentrācijās, kas ir tuvas aptuveni 10 μg/kg vai zemākas, analītiķim obligāti jāpierāda konkrētās šķīdinātāju sistēmas un darbības apstākļu veiktspēja attiecībā uz interesējošajiem analītiem un interesējošajām koncentrācijām. Šī pierādīšanas prasība attiecas uz jebkuru izmantoto šķīdinātāju sistēmu, tostarp uz tām, kas konkrēti norādītas šajā metodē. Šādai pierādīšanai jāietver vismaz 3500. metodē aprakstītā sākotnējā kompetences pierādīšana, izmantojot tīru references matricu. 8000. metode apraksta procedūras, kuras var izmantot, lai izstrādātu veiktspējas kritērijus šādai pierādīšanai, kā arī rezultātiem, kas iegūti matricas paraugiem ar zināmu analītu piedevu un laboratorijas kontroles paraugiem.
1.6 EPA norāda, ka ir pieejams ierobežots publicētu datu apjoms par ultraskaņas ekstrakcijas efektivitāti attiecībā uz fosfororganiskajiem pesticīdiem zemās miljarddaļās (ppb) izteiktās koncentrācijās un vēl zemākās koncentrācijās. Tādēļ šīs metodes izmantošana jo īpaši šiem savienojumiem būtu jāpamato ar veiktspējas datiem, piemēram, tādiem, kas aplūkoti iepriekš un 3500. metodē.
1.7 Pirms šīs metodes izmantošanas analītiķiem ieteicams iepazīties ar katra procedūras veida, ko var izmantot kopējā analīzē, pamatmetodi (piemēram, 3500., 3600., 5000. un 8000. metodi), lai iegūtu papildu informāciju par kvalitātes kontroles procedūrām, QC pieņemšanas kritēriju izstrādi, aprēķiniem un vispārīgiem norādījumiem. Analītiķiem būtu jāiepazīstas arī ar atrunu rokasgrāmatas sākumā un otrajā nodaļā sniegto informāciju, lai iegūtu norādījumus par paredzēto elastību metožu, aparatūras, materiālu, reaģentu un piederumu izvēlē, kā arī par analītiķa pienākumiem pierādīt, ka izmantotie paņēmieni ir piemēroti interesējošajiem analītiem attiecīgajā matricā un attiecīgajos koncentrācijas līmeņos.
Turklāt analītiķiem un datu lietotājiem jāņem vērā, ka SW-846 metožu izmantošana federālo testēšanas prasību izpildei nav obligāta, izņemot gadījumus, kad tas ir skaidri noteikts normatīvajā aktā. Šajā metodē ietverto informāciju EPA sniedz kā vadlīnijas, ko analītiķi un regulējumam pakļautās personas var izmantot, pieņemot lēmumus, kas nepieciešami, lai iegūtu paredzētā lietojuma datu kvalitātes mērķiem atbilstošus rezultātus.
1.8 Šo metodi drīkst izmantot tikai analītiķi ar atbilstošu pieredzi un apmācību vai personas viņu uzraudzībā. Katram analītiķim jāpierāda spēja ar šo metodi iegūt pieņemamus rezultātus. Kā norādīts iepriekš, šādi pierādījumi attiecas tieši uz nosakāmajām vielām un izmantoto šķīdinātāju sistēmu, kā arī uz procedūrām paraugiem ar zemu un vidēju/augstu koncentrāciju.
Vairāku paraugu sonikators “VialTweeter” vairāku hermētiski noslēgtās pudelītēs un mēģenēs esošu paraugu vienlaicīgai sagatavošanai
2. Metodes kopsavilkums
2.1 Procedūra zemai koncentrācijai – paraugu sajauc ar bezūdens nātrija sulfātu, lai iegūtu brīvi birstošu pulveri. Maisījumu trīs reizes ekstrahē ar šķīdinātāju, izmantojot ultraskaņas ekstrakciju. Ekstraktu atdala no parauga ar vakuumfiltrēšanu vai centrifugēšanu. Ekstrakts ir gatavs galīgajai koncentrēšanai, attīrīšanai un/vai analīzei.
2.2 Procedūra vidējai / augstai koncentrācijai – paraugu sajauc ar bezūdens nātrija sulfātu, lai iegūtu brīvi birstošu pulveri. To vienu reizi ekstrahē ar šķīdinātāju, izmantojot ultraskaņas ekstrakciju. Daļu ekstrakta savāc attīrīšanai un/vai analīzei.
3. Definīcijas
Definīcijas, kas var būt attiecināmas uz šo metodi, skatiet pirmajā nodaļā un ražotāja norādījumos.
4. Traucējošā ietekme
4.1 Šķīdinātāji, reaģenti, stikla trauki un cits paraugu apstrādes aprīkojums var radīt artefaktus un/vai traucējošu ietekmi paraugu analīzē. Analizējot metodes tukšos paraugus, jāpierāda, ka analīzes apstākļos neviens no šiem materiāliem nerada traucējošu ietekmi.
Var būt nepieciešama īpaša reaģentu atlase un šķīdinātāju attīrīšana, destilējot sistēmās, kas pilnībā izgatavotas no stikla. Konkrētus norādījumus par kvalitātes kontroles procedūrām skatiet katrā izmantojamajā metodē, bet vispārīgus norādījumus par stikla trauku tīrīšanu – ceturtajā nodaļā.
4.2 Traucējošā ietekme parasti ir specifiska nosakāmajām vielām. Tādēļ konkrētus norādījumus par ekstrakcijas traucējošo ietekmi skatiet 3500. metodē un attiecīgajās noteikšanas metodēs.
5. Drošība
Šajā metodē nav aplūkoti visi ar tās izmantošanu saistītie drošības jautājumi. Laboratorija ir atbildīga par drošas darba vides uzturēšanu un aktuāla OSHA noteikumu krājuma uzturēšanu attiecībā uz drošu rīcību ar šajā metodē minētajām ķīmiskajām vielām. Visiem darbiniekiem, kuri piedalās šajās analīzēs, jābūt pieejamam materiālu drošības datu lapu (MSDS) uzziņu krājumam.
6. Iekārtas un piederumi
Tirdzniecības nosaukumu vai komerciālu produktu pieminēšana šajā rokasgrāmatā ir paredzēta tikai ilustratīviem nolūkiem un nenozīmē EPA apstiprinājumu vai ekskluzīvu ieteikumu tos izmantot. SW-846 metodēs minētie produkti un instrumentu iestatījumi ir tie, kas izmantoti metožu izstrādē vai ko aģentūra vēlāk novērtējusi. Var izmantot arī citus stikla traukus, reaģentus, piederumus, iekārtas un iestatījumus, kas nav minēti šajā rokasgrāmatā, ja ir pierādīta un dokumentēta paredzētajam lietojumam atbilstoša metodes veiktspēja.
Šajā sadaļā nav uzskaitīti parastie laboratorijas stikla trauki (piem., vārglāzes un kolbas).
6.2 Sagatavošana ar ultraskaņu – jāizmanto sonotrodes tipa ierīce ar titāna uzgali vai ierīce, kas nodrošina atbilstošu veiktspēju. (piem. UP200Ht vai UP200St)
6.2.1 Ultraskaņas dezintegrators – dezintegratora jaudai jābūt vismaz 300 vatiem, un tam jāspēj darboties impulsu režīmā. Ieteicama ierīce, kas paredzēta kavitācijas radītās skaņas mazināšanai. Sagatavojot dezintegratoru zemas un vidējas/augstas koncentrācijas paraugu ekstrakcijai, ievērojiet ražotāja norādījumus. (piem., UP400S)
6.2.2 Zemas koncentrācijas metodes procedūrai izmantojiet 3/4 collu sonotrodi, savukārt vidējas/augstas koncentrācijas metodes procedūrai – 1/8 collu konisku mikrouzgali, kas piestiprināts pie 1/2 collu sonotrodes.
6.3 Skaņas izolācijas kaste – lai izvairītos no dzirdes bojājumiem, ieteicams izmantot skaņas izolācijas apvalku (piem., skaņas izolācijas kasti SPB-L). Tādējādi var būtiski samazināt kavitācijas radīto troksni apstrādes ar ultraskaņu laikā.
Papildu aprīkojums
6.4.1 Žāvēšanas skapis – spēj uzturēt 105 degC temperatūru.
6.4.2 Eksikators.
6.4.3 Tīģeļi – porcelāna vai vienreizlietojami alumīnija tīģeļi.
6.5 Pastēra pipetes – 1-mL, stikla, vienreizlietojamas.
6.7 Vakuuma vai spiediena filtrēšanas iekārta
6.7.1 Bihnera piltuve
6.7.2 Filtrpapīrs
6.8 Kuderna-Danish (K-D) aparāts
6.8.1 Koncentrēšanas mēģene – 10-mL, graduēta. Lai novērstu ekstraktu iztvaikošanu, izmanto pieslīpēta stikla aizbāzni.
6.8.2 Iztvaicēšanas kolba – 500-mL. Piestipriniet kolbu pie koncentrēšanas mēģenes ar atsperēm, skavām vai līdzvērtīgiem stiprinājumiem.
6.8.3 Snaidera kolonna – makrokolonna ar trim lodītēm.
6.8.4 Snaidera kolonna – mikrokolonna ar divām lodītēm.
6.8.5 Atsperes – 1/2 collu.
6.9 Šķīdinātāja tvaiku atgūšanas sistēma.
PIEZĪME. Šie stikla trauki ir ieteicami šķīdinātāja atgūšanai koncentrēšanas procedūrās, kurās nepieciešams izmantot Kuderna-Danish iztvaicēšanas koncentratorus. Šī aparāta iekļaušanu var prasīt federālie, štata vai vietējās pašvaldības noteikumi, kas reglamentē gaistošo organisko savienojumu emisijas gaisā. EPA iesaka iekļaut šāda veida atgūšanas sistēmu kā paņēmienu emisiju samazināšanas programmas īstenošanai. Šķīdinātāja atgūšana ir līdzeklis, lai ievērotu atkritumu daudzuma samazināšanas un piesārņojuma novēršanas iniciatīvas.
6.10 Vārīšanās akmentiņi – ekstrahēti ar šķīdinātāju, aptuveni 10/40 mesh (silīcija karbīds vai līdzvērtīgs materiāls).
6.11 Ūdens vanna – apsildāma, ar koncentrisku gredzenu vāku, ar iespēju regulēt temperatūru ar precizitāti ± 5 degC. Vanna jālieto velkmes skapī.
6.12 Svari – ar augšējo noslodzi, spēj precīzi svērt ar soli 0,01 g.
6.13 Flakoni – 2-mL, gāzu hromatogrāfa automātiskajam paraugu padevējam, aprīkoti ar skrūvējamiem vai valcējamiem vāciņiem ar politetrafluoretilēna (PTFE) oderējumu.
6.14 Stikla scintilācijas flakoni – 20-mL, aprīkoti ar skrūvējamiem vāciņiem ar PTFE oderējumu.
6.15 Lāpstiņa – no nerūsējošā tērauda vai PTFE.
6.16 Žāvēšanas kolonna – borosilikāta stikla hromatogrāfijas kolonna ar 20-mm iekšējo diametru un stikla vati apakšā.
PIEZĪME. Kolonnas ar saķepināta stikla diskiem ir grūti attīrīt no piesārņojuma pēc tam, kad tās izmantotas stipri piesārņotu ekstraktu žāvēšanai. Var iegādāties kolonnas bez saķepināta stikla diskiem.
Adsorbenta aizturēšanai izmantojiet nelielu stikla vates slāni. Pirms kolonnas piepildīšanas ar adsorbentu iepriekš izskalojiet stikla vates slāni ar 50 mL acetona un pēc tam ar 50 mL eluēšanas šķīdinātāja.
6.17 Iztvaicēšanas aparāts ar slāpekli (pēc izvēles) – N-Evap, ar 12 vai 24 pozīcijām (Organomation Model 112 vai līdzvērtīgs).
7. Reaģenti un standartvielas
7.2 No organiskajām vielām brīvs reaģentu ūdens. Visas atsauces uz ūdeni šajā metodē attiecas uz no organiskajām vielām brīvu reaģentu ūdeni, kā definēts pirmajā nodaļā.
7.3 Nātrija sulfāts (granulēts, bezūdens), Na2SO4. Attīra, karsējot seklā paplātē 400 degC temperatūrā 4 stundas vai iepriekš attīrot nātrija sulfātu ar metilēnhlorīdu. Ja nātrija sulfātu iepriekš attīra ar metilēnhlorīdu, jāanalizē metodes tukšais paraugs, lai pierādītu, ka nātrija sulfāts nerada traucējumus.
7.4 Ekstrakcijas šķīdinātāji
Paraugi jāekstrahē, izmantojot šķīdinātāju sistēmu, kas nodrošina optimālu, reproducējamu interesējošo analītu atgūstamību no parauga matricas interesējošajās koncentrācijās. Ekstrakcijas šķīdinātāja izvēle būs atkarīga no interesējošajiem analītiem, un neviens šķīdinātājs nav universāli piemērojams visām analītu grupām. Neatkarīgi no izmantotās šķīdinātāju sistēmas, tostarp šajā metodē īpaši uzskaitītajām sistēmām, analītiķim jāpierāda atbilstoša veiktspēja interesējošajiem analītiem interesējošajos koncentrācijas līmeņos. Šādā pierādīšanā jāietver vismaz metodē 3500 aprakstītā sākotnējā kompetences pierādīšana, izmantojot tīru references matricu. Metodē 8000 aprakstītas procedūras, ko var izmantot, lai izstrādātu veiktspējas kritērijus šādai pierādīšanai, kā arī matricas paraugu ar piedevu un laboratorijas kontroles paraugu rezultātiem.
Daudzās tālāk aprakstītajās šķīdinātāju sistēmās ir apvienots ar ūdeni sajaucams šķīdinātājs, piemēram, acetons, un ar ūdeni nesajaucams šķīdinātājs, piemēram, metilēnhlorīds vai heksāns. Ar ūdeni sajaucamā šķīdinātāja uzdevums ir atvieglot mitru cietvielu ekstrakciju, ļaujot šķīdinātāju maisījumam iekļūt ūdens slānī uz cieto daļiņu virsmas. Ar ūdeni nesajaucamais šķīdinātājs ekstrahē organiskos savienojumus ar līdzīgu polaritāti. Tādējādi nepolāru šķīdinātāju, piemēram, heksānu, bieži izmanto nepolāriem analītiem, piemēram, polihlorbifeniliem (PCB), savukārt polāriem analītiem var izmantot polāru šķīdinātāju, piemēram, metilēnhlorīdu. Arī acetona polaritāte var palīdzēt ekstrahēt polārus analītus jauktās šķīdinātāju sistēmās.
1. tabulā sniegti atgūstamības datu piemēri atlasītiem daļēji gaistošiem organiskiem savienojumiem, kas ekstrahēti no NIST standarta references materiāla (SRM), izmantojot dažādas ekstrakcijas šķīdinātāju sistēmas. Turpmākajās sadaļās sniegti norādījumi par šķīdinātāju izvēli dažādām analītu klasēm.
Visiem šķīdinātājiem jābūt pesticīdu analīzei atbilstošas vai līdzvērtīgas tīrības pakāpes. Pirms lietošanas šķīdinātājus var degazēt.
7.4.1 Daļēji gaistošus organiskos savienojumus var ekstrahēt ar acetonu/heksānu (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) vai acetonu/metilēnhlorīdu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Hlororganiskos pesticīdus var ekstrahēt ar acetonu/heksānu (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) vai acetonu/metilēnhlorīdu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB var ekstrahēt ar acetonu/heksānu (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetonu/metilēnhlorīdu (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) vai heksānu (C6H14).
7.4.4 Var izmantot citas šķīdinātāju sistēmas, ja analītiķis var pierādīt atbilstošu veiktspēju interesējošajiem analītiem interesējošajās koncentrācijās parauga matricā (skatīt metodi 3500).
7.5 Aizvietošanas šķīdinātāji – Izmantojot dažas noteikšanas metodes, ekstrakcijas šķīdinātājs būs jāaizstāj ar šķīdinātāju, kas ir saderīgs ar attiecīgajā noteikšanas metodē izmantoto aparatūru. Norādījumus par piemērota aizvietošanas šķīdinātāja izvēli skatīt izmantojamajā noteikšanas metodē. Visiem šķīdinātājiem jābūt pesticīdu analīzei atbilstošas vai līdzvērtīgas tīrības pakāpes. Tālāk sniegti aizvietošanas šķīdinātāju piemēri.
7.5.1 Heksāns, C6H14
7.5.2 2-propanols, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cikloheksāns, C6H12
7.5.4 Acetonitrils, CH3CN
7.5.5 Metanols, CH3OH
Skaņas izolācijas kaste SPB-L būtiski samazina kavitācijas radīto troksni apstrādes ar ultraskaņu laikā.
8. Paraugu ņemšana, konservēšana un uzglabāšana
8.1 Skatiet ceturtās nodaļas “Organiskie analīti” ievadmateriālus, 3500. metodi un konkrētās izmantojamās noteikšanas metodes.
8.2 Cietie paraugi, kas ekstrahējami ar šo procedūru, jāņem un jāuzglabā tāpat kā jebkuri citi cietie paraugi, kas satur daļēji gaistošus organiskos savienojumus.
9. Kvalitātes kontrole
9.2 Sākotnējā kompetences apliecināšana
Katrai laboratorijai jāapliecina sākotnējā kompetence attiecībā uz katru izmantoto paraugu sagatavošanas un noteikšanas metožu kombināciju, iegūstot datus ar pieņemamu pareizību un precizitāti par mērķa analītiem tīrā matricā. Laboratorijai arī jāatkārto kompetences apliecināšana ikreiz, kad tiek apmācīti jauni darbinieki vai tiek veiktas būtiskas izmaiņas instrumentu aprīkojumā. Informāciju par kompetences apliecināšanu skatiet 8000. metodē.
9.3 Sākumā, pirms jebkādu paraugu apstrādes, analītiķim jāapliecina, ka visas aprīkojuma daļas, kas saskaras ar paraugu un reaģentiem, nerada traucējumus. To veic, analizējot metodes tukšo paraugu. Pastāvīgas kontroles nolūkā ikreiz, kad paraugi tiek ekstrahēti, attīrīti un analizēti, kā arī mainoties reaģentiem, jāekstrahē metodes tukšais paraugs un jāanalizē tajā interesējošie savienojumi, lai nodrošinātos pret pastāvīgu laboratorijas piesārņojumu.
9.4 Visiem metodes tukšajiem paraugiem, matricas paraugiem ar piedevu vai atkārtotajiem paraugiem jāpiemēro tās pašas analītiskās procedūras (11.0. sadaļa), kuras izmanto faktiskajiem paraugiem.
9.5 Izmantojot šo metodi, jāievēro standarta kvalitātes nodrošināšanas prakse, kas ietverta attiecīgajos sistemātiskās plānošanas dokumentos un laboratorijas standarta darba procedūrās (SOP). Jāreģistrē visi instrumentu darbības apstākļi.
9.6 Norādījumus par ekstrakcijas un paraugu sagatavošanas kvalitātes kontroles procedūrām skatiet arī 3500. metodē, bet norādījumus par noteikšanas kvalitātes kontroles procedūrām – izmantojamajās noteikšanas metodēs.
9.7 Ja attiecīgajā noteikšanas metodē ir norādīti aizstājējstandarti, tie jāpievieno visiem paraugiem pirms ekstrakcijas. Papildu informāciju skatiet 3500. un 8000. metodē, kā arī attiecīgajās noteikšanas metodēs.
9.8 Kā norādīts iepriekš, jebkura ekstrakcijas paņēmiena, tostarp ultraskaņas ekstrakcijas, izmantošana jāpamato ar datiem, kas apliecina konkrētās šķīdinātāju sistēmas un darbības apstākļu veiktspēju attiecībā uz interesējošajiem analītiem to interesējošajos koncentrācijas līmeņos parauga matricā.
10. Kalibrēšana un standartizēšana
Ar šo paraugu ekstrakcijas procedūru nav tieši saistīti kalibrēšanas vai standartizēšanas posmi.
11. Procedūra
Kā norādīts 1.4. sadaļā, ultraskaņas ekstrakcija var nebūt tik iedarbīga metode kā citas augsnes vai cietu materiālu ekstrakcijas metodes. Tādēļ, lai sasniegtu maksimālu ekstrakcijas efektivitāti, ir ārkārtīgi svarīgi precīzi ievērot šo metodi (tostarp ražotāja norādījumus). Lai sekmīgi izmantotu šo paņēmienu, jāievēro vismaz šādas prasības:
11.1 Rīkošanās ar paraugiem
11.1.2 Atkritumu paraugi – Paraugi, kas sastāv no vairākām fāzēm, pirms ekstrakcijas jāsagatavo, izmantojot otrajā nodaļā aprakstīto fāžu atdalīšanas procedūru. Šī ekstrakcijas procedūra ir paredzēta tikai cietām vielām.
11.1.3 Sausu atkritumu paraugi, kas ir piemēroti malšanai – Samaliet vai citādi sasmalciniet atkritumus tā, lai tie izietu caur 1 mm sietu vai tos varētu izspiest caur 1 mm atveri. Ievietojiet malšanas ierīcē pietiekamu parauga daudzumu, lai pēc malšanas iegūtu vismaz 10 g.
UZMANĪBU: Žāvēšana un malšana jāveic velkmes skapī, lai nepieļautu laboratorijas piesārņošanu.
11.1.4 Sveķaini, šķiedraini vai eļļaini materiāli, kas nav piemēroti malšanai – Sagrieziet, sasmalciniet vai citādi samaziniet šo materiālu izmēru, lai nodrošinātu sajaukšanu un maksimālu parauga virsmu pieejamību ekstrakcijai.
11.2 Sausnas masas procentuālās daļas noteikšana – Ja parauga rezultāti jāaprēķina attiecībā pret sausnas masu, vienlaikus ar analītiskajai noteikšanai izmantoto porciju jāiesver atsevišķa parauga porcija.
UZMANĪBU: Žāvēšanas skapim jāatrodas velkmes skapī vai jābūt aprīkotam ar nosūces ventilāciju. Stipri piesārņots bīstamo atkritumu paraugs var izraisīt būtisku laboratorijas piesārņojumu.
Tūlīt pēc ekstrahējamās parauga alikvotas iesvēršanas iesveriet tarētā tīģelī vēl vienu 5–10 g parauga alikvotu. Žāvējiet šo alikvotu pa nakti 105 degC temperatūrā. Pirms svēršanas ļaujiet tai atdzist eksikatorā.
Aprēķiniet sausnas masas procentuālo daļu šādi:
sausnas masas % = (sausa parauga masa g / parauga masa g) x 100
Šo žāvēšanas skapī izžāvēto alikvotu neizmanto ekstrakcijai, un pēc sausnas masas noteikšanas tā atbilstoši jāutilizē.
11.3 Zemas koncentrācijas paraugu ekstrakcijas procedūra
Šī procedūra attiecas uz cietiem paraugiem, kuros paredzamais organisko analītu saturs ir mazāks par vai vienāds ar 20 mg/kg.
Darbības pirms apstrādes ar ultraskaņu
11.3.1 Turpmākās darbības jāveic ātri, lai izvairītos no gaistošāko ekstrahējamo vielu zudumiem.
11.3.1.1 Iesveriet aptuveni 30 g parauga 400-mL vārglāzē. Reģistrējiet masu ar precizitāti līdz 0,1 g.
11.3.1.2 Katras paraugu sērijas paraugam, kas izvēlēts piedevu pievienošanai, pievienojiet 1,0 mL matricas bagātināšanas šķīduma. Norādījumus par piemērotu matricas bagātināšanas savienojumu un to koncentrāciju izvēli skatiet 3500. metodē. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.3.1.3 Visiem paraugiem, paraugiem ar piedevām, kvalitātes kontroles paraugiem un tukšajiem paraugiem pievienojiet 1,0 mL aizstājējstandarta šķīduma. Norādījumus par piemērotu aizstājējvielu un to koncentrāciju izvēli skatiet 3500. metodē. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.3.1.4 Ja paredzēts veikt attīrīšanu ar gēlcaurlaidības hromatogrāfiju (skatiet 3640. metodi), analītiķim jāpievieno divkāršs aizstājējvielu piedevu šķīduma tilpums (un attiecīgos gadījumos arī matricas bagātināšanas šķīduma tilpums) vai jākoncentrē gala ekstrakts līdz pusei no parastā tilpuma, lai kompensētu pusi ekstrakta, kas tiek zaudēta, ievadot paraugu GPC kolonnā. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.3.1.5 Neporaini vai mitri paraugi (gumijveida vai mālveida), kuriem nav brīvi birstošas, smilšainas struktūras, ar lāpstiņu jāsajauc ar 60 g bezūdens nātrija sulfāta. Ja nepieciešams, var pievienot vairāk nātrija sulfāta. Pēc nātrija sulfāta pievienošanas paraugam jābūt brīvi birstošam. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.3.1.6 Nekavējoties pievienojiet 100 mL ekstrakcijas šķīdinātāja vai šķīdinātāju maisījuma (informāciju par šķīdinātāju izvēli skatiet 7.4. sadaļā un 2. tabulā).
11.3.2 Novietojiet sagraušanas ierīces 3/4 collu rupora gala apakšējo virsmu aptuveni 1/2 collu zem šķīdinātāja virsmas, bet virs nogulšņu slāņa.
PIEZĪME: Pārliecinieties, ka ultraskaņas rupors / sonotrode ir pareizi uzstādīts atbilstoši ražotāja norādījumiem.
11.3.3 Ekstrahējiet paraugu ar ultraskaņu 3 min, iestatot izejas jaudas regulatoru uz 100% (pilnu jaudu) vai ražotāja ieteikto jaudas iestatījumu, režīma slēdzi iestatot impulsu režīmā (enerģijas padeve impulsos, nevis nepārtraukti) un darba ciklu iestatot uz 50% (enerģijas padeve ieslēgta 50% laika un izslēgta 50% laika). Neizmantojiet zondi ar mikrouzgali.
11.3.4 Dekantējiet ekstraktu un filtrējiet to caur filtrpapīru (piemēram, Whatman Nr. 41 vai līdzvērtīgu) Bīhnera piltuvē, kas pievienota tīrai 500-mL filtrēšanas kolbai. Kā alternatīvu dekantējiet ekstraktu centrifugēšanas pudelē un centrifugējiet ar mazu ātrumu, lai atdalītu daļiņas.
11.3.5 Atkārtojiet ekstrakciju vēl divas reizes, izmantojot divas papildu 100-mL tīra šķīdinātāja porcijas. Pēc katras ekstrakcijas ar ultraskaņu dekantējiet šķīdinātāju. Pēc pēdējās ekstrakcijas ar ultraskaņu ielejiet visu paraugu Bīhnera piltuvē, izskalojiet vārglāzi ar ekstrakcijas šķīdinātāju un pievienojiet skalojumu piltuves saturam.
Darbības pēc apstrādes ar ultraskaņu
11.3.6 Ja nepieciešams, pirms analīzes koncentrējiet ekstraktu saskaņā ar 11.5. sadaļā aprakstīto procedūru. Pretējā gadījumā pārejiet uz 11.7. sadaļu.
UP200St ar mikrouzgali paraugu apstrādei ar ultraskaņu
11.4 Ekstrakcijas procedūra vidējas / augstas koncentrācijas paraugiem
Šī procedūra attiecas uz cietiem paraugiem, kuros paredzamais organisko analītu saturs pārsniedz 20 mg/kg.
Darbības pirms apstrādes ar ultraskaņu
11.4.2 Katrā partijā paraugam, kas izvēlēts piedevas pievienošanai, pievienojiet 1,0 mL matricas piedevu šķīduma. Norādījumus par piemērotu matricas piedevu savienojumu un koncentrāciju izvēli skatiet 3500. metodē. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.4.3 Visiem paraugiem, paraugiem ar piedevām, kvalitātes kontroles (QC) paraugiem un tukšajiem paraugiem pievienojiet 1,0 mL aizstājējstandartu piedevu šķīduma. Norādījumus par piemērotu aizstājējstandartu savienojumu un koncentrāciju izvēli skatiet 3500. metodē. Skatiet arī piezīmi 11.3. sadaļā.
11.4.4 Ja paredzēts veikt attīrīšanu ar gēlcaurlaidības hromatogrāfiju (skatiet 3640. metodi), analītiķim jāpievieno vai nu divreiz lielāks aizstājējstandartu piedevu šķīduma tilpums (un attiecīgā gadījumā arī matricas piedevu šķīduma tilpums), vai arī gala ekstrakts jākoncentrē līdz pusei no parastā tilpuma, lai kompensētu ekstrakta puses zudumu, kas rodas, ievadot ekstraktu GPC kolonnā.
11.4.5 Neporaini vai mitri paraugi (sveķveidīgi vai mālveidīgi), kuriem nav birstošas, smilšainas struktūras, ar lāpstiņu jāsajauc ar 2 g bezūdens nātrija sulfāta. Ja nepieciešams, var pievienot vairāk nātrija sulfāta. Pēc nātrija sulfāta pievienošanas paraugam jābūt birstošam (skatiet piezīmi 11.3. sadaļā).
11.4.6 Nekavējoties pievienojiet tik daudz šķīdinātāja, cik nepieciešams, lai gala tilpums būtu 10,0 mL, ņemot vērā pievienoto aizstājējstandartu un matricas piedevu tilpumu (informāciju par šķīdinātāju izvēli skatiet 7.4. sadaļā un 2. tabulā).
11.4.7 Ekstrahējiet paraugu ar ultraskaņas zondi, kurai ir konisks 1/8 collas mikrouzgalis, 2 min, iestatot izejas jaudas regulatoru uz 5, režīma slēdzi pārslēdzot impulsu režīmā un iestatot darba ciklu uz 50%.
11.4.8 Vienreizlietojamā Pastēra pipetē vaļīgi iepildiet stikla vati 2 līdz 3 cm garā slānī. Filtrējiet parauga ekstraktu caur stikla vati un savāciet ekstraktu piemērotā traukā. Visus 10 mL ekstrakcijas šķīdinātāja no parauga atgūt nav iespējams. Tādēļ analītiķim jāsavāc tilpums, kas atbilst izmantojamās noteikšanas metodes jutībai. Piemēram, metodēm, kurām nav nepieciešama turpmāka ekstrakta koncentrēšana (piemēram, 8081. metodē parasti izmanto 10 mL gala ekstrakta tilpumu), ekstraktu var savākt scintilācijas flakonā vai citā noslēdzamā traukā. Ja ekstrakti būs jākoncentrē vēl, ieteicams visiem šādiem paraugiem savākt vienādu standarta tilpumu, lai vienkāršotu paraugu gala rezultātu aprēķināšanu. Piemēram, savāciet 5,0 mL ekstrakta tīrā koncentrēšanas mēģenē. Šis tilpums ir tieši puse no sākotnējā parauga ekstrakta kopējā tilpuma. Ja nepieciešams, parauga gala aprēķinos ņemiet vērā puses ekstrakta “zudumu” vai koncentrējiet gala ekstraktu līdz pusei no nominālā gala tilpuma (piemēram, līdz 0,5 mL, salīdzinot ar 1,0 mL), lai kompensētu zudumu.
11.4.9 Ja nepieciešams, pirms analīzes koncentrējiet ekstraktu, ievērojot 11.5. vai 11.6. sadaļā aprakstīto procedūru. Pretējā gadījumā pārejiet pie 11.7. sadaļas.
Koncentrēšanas metodes
Ja nepieciešams ievērot jutības kritērijus, paraugu ekstraktus, kas iegūti ar zemas vai vidējas/augstas koncentrācijas paraugu ekstrakcijas procedūru, var koncentrēt līdz izmantojamajai noteikšanas metodei un konkrētajam lietojumam nepieciešamajam galīgajam tilpumam, izmantojot K-D metodi vai ietvaicēšanu slāpekļa plūsmā.
11.5.1 Samontējiet Kuderna-Danish (K-D) koncentratoru, pievienojot 10-mL koncentrēšanas mēģeni atbilstoša izmēra ietvaicēšanas kolbai.
11.5.2 Izžāvējiet ekstraktu, izvadot to caur žāvēšanas kolonnu, kurā ir aptuveni 10 g bezūdens nātrija sulfāta. Savāciet izžāvēto ekstraktu K-D koncentratorā.
11.5.3 Izskalojiet savākšanas mēģeni un žāvēšanas kolonnu ar papildu 20-mL šķīdinātāja porciju, savācot skalojumu K-D kolbā, lai nodrošinātu kvantitatīvu pārnešanu.
11.5.4 Pievienojiet kolbā vienu vai divus tīrus viršanas akmentiņus un pievienojiet trīs lodīšu Snyder kolonnu. Ievērojot ražotāja norādījumus, pievienojiet šķīdinātāja tvaiku atgūšanas stikla aprīkojumu (kondensatoru un savākšanas ierīci, sk. 6.9. sadaļu) K-D aparāta Snyder kolonnai. Iepriekš samitriniet Snyder kolonnu, tās augšdaļā pievienojot aptuveni 1 mL metilēnhlorīda (vai cita piemērota šķīdinātāja). Ievietojiet K-D aparātu karstā ūdens vannā (15 – 20 EC virs šķīdinātāja viršanas temperatūras) tā, lai koncentrēšanas mēģene būtu daļēji iegremdēta karstajā ūdenī un visu kolbas apakšējo noapaļoto virsmu apskalotu karsts tvaiks. Pēc vajadzības pielāgojiet aparāta vertikālo novietojumu un ūdens temperatūru, lai koncentrēšanu pabeigtu 10 – 20 min laikā. Ja destilācijas ātrums ir atbilstošs, kolonnas lodītes aktīvi klaudzēs, bet kameras netiks pārpludinātas. Kad šķietamais šķidruma tilpums sasniedz 1 mL, izņemiet K-D aparātu no ūdens vannas un ļaujiet šķidrumam notecēt un aparātam atdzist vismaz 10 min.
UZMANĪBU: nepieļaujiet ekstrakta pilnīgu izžūšanu, jo tā izraisīs ievērojamus dažu analītu zudumus. Fosfororganiskie pesticīdi ir īpaši pakļauti šādiem zudumiem.
11.5.4.1 Ja nepieciešama šķīdinātāja nomaiņa (kā norādīts 2. tabulā vai attiecīgajā noteikšanas metodē), uz brīdi noņemiet Snyder kolonnu, pievienojiet 50 mL nomaiņas šķīdinātāja un jaunu viršanas akmentiņu.
11.5.4.2 Pievienojiet Snyder kolonnu atpakaļ. Koncentrējiet ekstraktu, vajadzības gadījumā paaugstinot ūdens vannas temperatūru, lai uzturētu atbilstošu destilācijas ātrumu.
11.5.5 Noņemiet Snyder kolonnu. Izskalojiet K-D kolbu un Snyder kolonnas apakšējos savienojumus ar 1 – 2 mL šķīdinātāja, savācot skalojumu koncentrēšanas mēģenē. Ekstraktu var turpināt koncentrēt, izmantojot kādu no 11.6. sadaļā aprakstītajām metodēm, vai ar piemērotu šķīdinātāju pielāgot tā galīgo tilpumu līdz 5,0 – 10,0 mL (sk. 2. tabulu vai attiecīgo noteikšanas metodi). Ja ir sēra kristāli, attīrīšanai izmantojiet 3660. metodi.
11.6 Ja nepieciešama turpmāka koncentrēšana, izmantojiet vai nu mikro-Snyder kolonnas metodi (sk. 11.6.1. sadaļu), vai ietvaicēšanu slāpekļa plūsmā (sk. 11.6.2. sadaļu).
11.6.1 Mikro-Snyder kolonnas metode
11.6.1.1 Ievietojiet koncentrēšanas mēģenē jaunu, tīru viršanas akmentiņu un tieši pie koncentrēšanas mēģenes pievienojiet divu lodīšu mikro-Snyder kolonnu. Ievērojot ražotāja norādījumus, pievienojiet šķīdinātāja tvaiku atgūšanas stikla aprīkojumu (kondensatoru un savākšanas ierīci) K-D aparāta mikro-Snyder kolonnai. Iepriekš samitriniet Snyder kolonnu, tās augšdaļā pievienojot 0,5 mL metilēnhlorīda vai nomaiņas šķīdinātāja. Ievietojiet mikrokoncentrēšanas aparātu karstā ūdens vannā tā, lai koncentrēšanas mēģene būtu daļēji iegremdēta karstajā ūdenī. Pēc vajadzības pielāgojiet aparāta vertikālo novietojumu un ūdens temperatūru, lai koncentrēšanu pabeigtu 5 – 10 min laikā. Ja destilācijas ātrums ir atbilstošs, kolonnas lodītes aktīvi klaudzēs, bet kameras netiks pārpludinātas.
11.6.1.2 Kad šķietamais šķidruma tilpums sasniedz 0,5 mL, izņemiet aparātu no ūdens vannas un ļaujiet šķidrumam notecēt un aparātam atdzist vismaz 10 min. Noņemiet Snyder kolonnu un izskalojiet tās apakšējos savienojumus ar 0,2 mL šķīdinātāja, savācot skalojumu koncentrēšanas mēģenē. Pielāgojiet ekstrakta galīgo tilpumu līdz 1,0 – 2,0 mL.
UZMANĪBU: nepieļaujiet ekstrakta pilnīgu izžūšanu, jo tā izraisīs ievērojamus dažu analītu zudumus. Fosfororganiskie pesticīdi ir īpaši pakļauti šādiem zudumiem.
11.6.2 Ietvaicēšana slāpekļa plūsmā
11.6.2.1 Ievietojiet koncentrēšanas mēģeni siltā vannā (30 degC) un ietvaicējiet šķīdinātāju līdz 0,5 mL tilpumam, izmantojot lēnu tīra, sausa slāpekļa plūsmu (filtrētu caur aktīvās ogles kolonnu).
UZMANĪBU: starp ogles uztvērēju un paraugu nedrīkst izmantot jaunas plastmasas caurulītes, jo tās var radīt ftalātu izraisītus traucējumus.
11.6.2.2 Koncentrēšanas laikā vairākas reizes noskalojiet koncentrēšanas mēģenes iekšējo sienu ar šķīdinātāju. Ietvaicēšanas laikā novietojiet koncentrēšanas mēģeni tā, lai nepieļautu ūdens kondensēšanos ekstraktā. Veicot parastās procedūras, nedrīkst pieļaut ekstrakta izžūšanu.
UZMANĪBU: nepieļaujiet ekstrakta pilnīgu izžūšanu, jo tā izraisīs ievērojamus dažu analītu zudumus. Fosfororganiskie pesticīdi ir īpaši pakļauti šādiem zudumiem.
11.7 Tagad ekstraktu var pakļaut attīrīšanas procedūrām vai analizēt mērķa analītu noteikšanai, izmantojot atbilstošu noteikšanas metodi vai metodes. Ja turpmākās darbības ar ekstraktu netiks veiktas nekavējoties, aizveriet koncentrēšanas mēģeni ar aizbāzni un uzglabājiet ledusskapī. Ja ekstrakts tiks uzglabāts ilgāk par 2 dienām, tas jāpārnes flakonā ar skrūvējamu vāciņu ar PTFE oderējumu un atbilstoši jāmarķē.
12. Datu analīze un aprēķini
Ar šo ekstrakcijas procedūru nav tieši saistītu aprēķinu. Paraugu galīgo rezultātu aprēķināšanai skatiet attiecīgo noteikšanas metodi.
13. Metodes veiktspējas rādītāji
14. Piesārņojuma novēršana
14.1 Piesārņojuma novēršana ietver jebkuru paņēmienu, kas samazina vai pilnībā novērš atkritumu daudzumu un/vai toksiskumu to rašanās vietā. Laboratorijas darbībā ir daudz iespēju novērst piesārņojumu. EPA ir izveidojusi vēlamo vides pārvaldības paņēmienu hierarhiju, kurā piesārņojuma novēršana ir pirmās izvēles pārvaldības risinājums. Kad vien tas ir iespējams, laboratorijas personālam jāizmanto piesārņojuma novēršanas paņēmieni, lai risinātu atkritumu rašanās jautājumus. Ja atkritumu daudzumu nav iespējams samazināt to rašanās vietā, aģentūra iesaka pārstrādi kā nākamo labāko risinājumu.
14.2 Informāciju par piesārņojuma novēršanu, kas var būt piemērojama laboratorijām un pētniecības iestādēm, skatiet izdevumā «Mazāk ir labāk: laboratorijas ķīmisko vielu pārvaldība atkritumu samazināšanai», kas pieejams Amerikas Ķīmijas biedrības Valdības attiecību un zinātnes politikas departamentā, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Atkritumu apsaimniekošana
velkmes skapjiem un darbībām uz laboratorijas galdiem, ievērojot visu kanalizācijā novadīšanas atļauju un noteikumu burtu un garu, kā arī ievērojot visus cieto un bīstamo atkritumu apsaimniekošanas noteikumus, jo īpaši bīstamo atkritumu identificēšanas noteikumus un ierobežojumus atkritumu apglabāšanai uz sauszemes. Papildinformāciju par atkritumu apsaimniekošanu skatiet izdevumā «Atkritumu apsaimniekošanas rokasgrāmata laboratoriju personālam», kas pieejams Amerikas Ķīmijas biedrībā 14.2. sadaļā norādītajā adresē.
Literatūra/atsauces
- 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.
Noderīgi fakti
Ultraskaņas audu homogenizatorus bieži dēvē par zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīcēm, ultraskaņas lizatoriem, ultraskaņas sagrāvējiem, ultraskaņas smalcinātājiem, ultraskaņas sašķēlējiem, ultraskaņas apstrādes ierīcēm, ultraskaņas dezintegratoriem, šūnu sagrāvējiem, ultraskaņas dispergatoriem vai šķīdinātājiem. Šie dažādie apzīmējumi izriet no daudzveidīgajiem lietojumiem, kuros var izmantot apstrādi ar ultraskaņu.
Dažādi sonotrožu izmēri ierīcei UP200Ht