Ghid EPA3550 de extracție cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete este o metodă de extracție ecologică, prietenoasă cu mediul, care poate fi aplicată atât probelor mici de laborator, cât și extracției compușilor valoroși la scară de producție comercială. Agenția pentru Protecția Mediului a Statelor Unite (EPA) recomandă o varietate de metodologii de chimie analitică și de testare a caracteristicilor, de prelevare și monitorizare a mediului, precum și de asigurare a calității, pentru a sprijini Legea privind conservarea și recuperarea resurselor (Resource Conservation and Recovery Act, RCRA). Pentru extracția asistată de ultrasunete, EPA a publicat următorul ghid:
METODA 3550C – Extracție cu ultrasunete
1. Domeniu de aplicare și utilizare
În plus, metodele SW-846, cu excepția utilizării obligatorii a metodei pentru analiza parametrilor definiți prin metodă, sunt concepute ca metode de ghidare care conțin informații generale despre modul de efectuare a unei proceduri sau tehnici analitice, pe care un laborator le poate folosi ca punct de plecare de bază pentru elaborarea propriei Proceduri Operaționale Standard (SOP) detaliate, fie pentru uzul său general, fie pentru aplicarea într-un anumit proiect. Datele de performanță incluse în această metodă au doar scop orientativ și nu sunt destinate și nu trebuie utilizate ca criterii absolute de acceptare QC în scopul acreditării laboratoarelor.
1.1 Această metodă descrie o procedură de extracție a compușilor organici nevolatili și semivolatili din solide precum soluri, nămoluri și deșeuri. Procesul cu ultrasunete asigură un contact intim între matricea probei și solventul de extracție.
1.2 Această metodă este împărțită în două proceduri, în funcție de concentrația estimată a compușilor organici. Procedura pentru concentrații scăzute (Sec. 11.3) este destinată componentelor organice individuale estimate la valori mai mici sau egale cu 20 mg/kg și utilizează o probă de dimensiune mai mare și trei extracții succesive (concentrațiile mai scăzute sunt mai greu de extras). Procedura pentru concentrații medii/ridicate (Sec. 11.4) este destinată componentelor organice individuale estimate la valori mai mari de 20 mg/kg și utilizează o probă mai mică și o singură extracție.
1.3 Se recomandă insistent ca extractele să fie supuse unei forme de purificare (de ex., folosind o metodă din seria 3600) înainte de analiză.
1.4 Este esențial ca metoda (inclusiv instrucțiunile producătorului) să fie urmată întocmai, pentru a obține eficiența maximă a extracției. Consultați Sec. 11.0 pentru o discuție privind aspectele critice ale procedurii de extracție. Consultați instrucțiunile producătorului privind setările operaționale specifice.
1.5 Această metodă descrie cel puțin trei sisteme de solvenți de extracție care pot fi utilizate pentru diferite grupe de analiți (vezi Sec. 7.4). Pot fi utilizate și alte sisteme de solvenți, cu condiția să se poată demonstra o performanță adecvată pentru analiții de interes. Alegerea solventului de extracție va depinde de analiții de interes și niciun solvent nu este aplicabil universal tuturor grupelor de analiți. Ca urmare a îngrijorărilor privind eficiența extracției cu ultrasunete, în special la concentrații apropiate de sau sub aproximativ 10 μg/kg, este imperativ ca analistul să demonstreze performanța sistemului de solvenți specific și a condițiilor de operare pentru analiții de interes și concentrațiile de interes. Această demonstrație se aplică oricărui sistem de solvenți utilizat, inclusiv celor enumerate explicit în această metodă. Cel puțin, o astfel de demonstrație va cuprinde demonstrarea inițială a competenței descrisă în Metoda 3500, folosind o matrice de referință curată. Metoda 8000 descrie proceduri care pot fi utilizate pentru elaborarea criteriilor de performanță pentru astfel de demonstrații, precum și pentru rezultatele probelor de matrice fortificate și ale probelor de control de laborator.
1.6 EPA menționează că există date publicate limitate privind eficiența extracției cu ultrasunete în ceea ce privește pesticidele organofosforice la concentrații scăzute, de ordinul părților per miliard (ppb), și mai mici. Prin urmare, utilizarea acestei metode în special pentru acești compuși ar trebui susținută de date de performanță precum cele discutate mai sus și în Metoda 3500.
1.7 Înainte de a utiliza această metodă, analiștii sunt sfătuiți să consulte metoda de bază pentru fiecare tip de procedură care poate fi utilizată în analiza globală (de ex., Metodele 3500, 3600, 5000 și 8000) pentru informații suplimentare privind procedurile de control al calității, elaborarea criteriilor de acceptare QC, calculele și îndrumările generale. Analiștii ar trebui, de asemenea, să consulte declarația de limitare a răspunderii de la începutul manualului și informațiile din Capitolul Doi pentru îndrumări privind flexibilitatea prevăzută în alegerea metodelor, aparaturii, materialelor, reactivilor și consumabilelor, precum și privind responsabilitățile analistului de a demonstra că tehnicile utilizate sunt adecvate pentru analiții de interes, în matricea de interes și la nivelurile relevante.
În plus, analiștii și utilizatorii de date sunt informați că, cu excepția cazurilor specificate explicit într-o reglementare, utilizarea metodelor SW-846 nu este obligatorie pentru îndeplinirea cerințelor federale de testare. Informațiile conținute în această metodă sunt furnizate de EPA ca îndrumare, pentru a fi utilizate de analist și de comunitatea reglementată în formularea judecăților necesare pentru generarea unor rezultate care îndeplinesc obiectivele de calitate a datelor pentru aplicația vizată.
1.8 Utilizarea acestei metode este restricționată la utilizarea de către analiști cu experiență și instruire corespunzătoare sau sub supravegherea acestora. Fiecare analist trebuie să demonstreze capacitatea de a genera rezultate acceptabile cu această metodă. Așa cum s-a menționat mai sus, astfel de demonstrații sunt specifice analiților de interes și sistemului de solvenți utilizat, precum și procedurilor pentru probe cu concentrații scăzute și medii/ridicate.
Sonicator multi-probă „VialTweeter” pentru prepararea simultană a probelor din mai multe flacoane sigilate și eprubete
2. Rezumatul metodei
2.1 Procedura pentru concentrații scăzute – Proba se amestecă cu sulfat de sodiu anhidru pentru a forma o pulbere cu curgere liberă. Amestecul se extrage cu solvent de trei ori, prin extracție cu ultrasunete. Extractul se separă de probă prin filtrare sub vid sau centrifugare. Extractul este pregătit pentru concentrarea finală, purificare și/sau analiză.
2.2 Procedura pentru concentrații medii / ridicate – Proba se amestecă cu sulfat de sodiu anhidru pentru a forma o pulbere cu curgere liberă. Aceasta se extrage o singură dată cu solvent, prin extracție cu ultrasunete. O porțiune din extract se colectează pentru purificare și/sau analiză.
3. Definiții
Consultați Capitolul Unu și instrucțiunile producătorului pentru definițiile care pot fi relevante pentru această metodă.
4. Interferențe
4.1 Solvenții, reactivii, sticlăria și alte echipamente de procesare a probelor pot genera artefacte și/sau interferențe în analiza probelor. Trebuie demonstrat că toate aceste materiale sunt lipsite de interferențe în condițiile analizei, prin analizarea probelor martor de metodă.
Poate fi necesară selectarea specifică a reactivilor și purificarea solvenților prin distilare în sisteme integral din sticlă. Consultați fiecare metodă care urmează să fie utilizată pentru îndrumări specifice privind procedurile de control al calității și Capitolul Patru pentru îndrumări generale privind curățarea sticlăriei.
4.2 Interferențele sunt de obicei specifice analiților de interes. Prin urmare, consultați Metoda 3500 și metodele de determinare corespunzătoare pentru îndrumări specifice privind interferențele de extracție.
5. Siguranță
Această metodă nu abordează toate aspectele de siguranță asociate cu utilizarea sa. Laboratorul este responsabil pentru menținerea unui mediu de lucru sigur și a unui dosar actualizat de informare privind reglementările OSHA referitoare la manipularea în siguranță a substanțelor chimice enumerate în această metodă. Un dosar de referință cu fișele cu date de securitate ale materialelor (MSDS) ar trebui să fie disponibil pentru tot personalul implicat în aceste analize.
6. Echipamente și consumabile
Menționarea denumirilor comerciale sau a produselor comerciale în acest manual are doar scop ilustrativ și nu constituie o aprobare din partea EPA sau o recomandare exclusivă de utilizare. Produsele și setările instrumentelor citate în metodele SW-846 reprezintă produsele și setările utilizate în timpul dezvoltării metodei sau evaluate ulterior de Agenție. Pot fi utilizate sticlărie, reactivi, consumabile, echipamente și setări diferite de cele enumerate în acest manual, cu condiția ca performanța metodei adecvată aplicației vizate să fi fost demonstrată și documentată.
Această secțiune nu enumeră sticlăria obișnuită de laborator (de ex., pahare Berzelius și baloane).
6.2 Preparare cu ultrasunete – Trebuie utilizat un dispozitiv de tip sonotrodă prevăzut cu vârf din titan sau un dispozitiv care oferă performanțe corespunzătoare. (de ex. UP200Ht sau UP200St)
6.2.1 Dezintegrator cu ultrasunete – Dezintegratorul trebuie să aibă o putere minimă de 300 wați, cu funcție de pulsare. Se recomandă un dispozitiv conceput pentru a reduce zgomotul de cavitație. Urmați instrucțiunile producătorului pentru pregătirea dezintegratorului pentru extracția probelor cu concentrații scăzute și medii/ridicate. (de ex. UP400S)
6.2.2 Utilizați o sonotrodă de 3/4 inch pentru procedura metodei pentru concentrații scăzute și un microvârf conic de 1/8 inch atașat la o sonotrodă de 1/2 inch pentru procedura metodei pentru concentrații medii/ridicate.
6.3 Cutie de protecție fonică – Pentru a evita afectarea auzului, se recomandă utilizarea unei incinte de protecție fonică (de ex. cutia de protecție fonică SPB-L). Astfel, zgomotul de cavitație al procesului de sonicare poate fi redus substanțial.
Echipamente suplimentare
6.4.1 Etuvă de uscare – Capabilă să mențină 105 degC.
6.4.2 Exsicator.
6.4.3 Creuzete – Din porțelan sau din aluminiu, de unică folosință.
6.5 Pipete Pasteur – De 1 mL, din sticlă, de unică folosință.
6.7 Aparat de filtrare sub vid sau sub presiune
6.7.1 Pâlnie Buchner
6.7.2 Hârtie de filtru
6.8 Aparat Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tub concentrator – De 10 mL, gradat. Se utilizează un dop din sticlă șlefuită pentru a preveni evaporarea extractelor.
6.8.2 Balon de evaporare – De 500 mL. Atașați balonul la tubul concentrator cu arcuri, cleme sau echivalent.
6.8.3 Coloană Snyder – Macro, cu trei bile.
6.8.4 Coloană Snyder – Micro, cu două bile.
6.8.5 Arcuri – De 1/2 inch.
6.9 Sistem de recuperare a vaporilor de solvent.
NOTĂ: Această sticlărie este recomandată în scopul recuperării solventului în timpul procedurilor de concentrare care necesită utilizarea concentratoarelor evaporative Kuderna-Danish. Includerea acestei aparaturi poate fi impusă de reglementările federale, statale sau municipale locale care reglementează emisiile în aer de compuși organici volatili. EPA recomandă includerea acestui tip de sistem de recuperare ca metodă de implementare a unui program de reducere a emisiilor. Recuperarea solventului este un mijloc de conformare cu inițiativele de minimizare a deșeurilor și de prevenire a poluării.
6.10 Pietre de fierbere – Extrase cu solvent, aproximativ 10/40 mesh (carbură de siliciu sau echivalent).
6.11 Baie de apă – Încălzită, cu capac cu inele concentrice, capabilă de control al temperaturii cu o precizie de ± 5 degC. Baia ar trebui utilizată sub nișă.
6.12 Balanță – Cu încărcare superioară, capabilă să cântărească precis cu o rezoluție de 0,01 g.
6.13 Flacoane – De 2 mL, pentru autosamplerul GC, prevăzute cu capace filetate căptușite cu politetrafluoroetilenă (PTFE) sau cu capace sertizate.
6.14 Flacoane de scintilație din sticlă – De 20 mL, prevăzute cu capace filetate căptușite cu PTFE.
6.15 Spatulă – Din oțel inoxidabil sau PTFE.
6.16 Coloană de uscare – Coloană cromatografică din sticlă borosilicată cu diametrul interior (ID) de 20 mm, cu vată de sticlă la bază.
NOTĂ: Coloanele cu discuri din sticlă sinterizată sunt greu de decontaminat după ce au fost utilizate pentru uscarea extractelor puternic contaminate. Se pot achiziționa coloane fără frite.
Utilizați un tampon mic de vată de sticlă pentru a reține adsorbantul. Prespălați tamponul de vată de sticlă cu 50 mL de acetonă, urmați de 50 mL de solvent de eluție, înainte de a umple coloana cu adsorbant.
6.17 Aparat de evaporare cu azot (opțional) – N-Evap, cu 12 sau 24 de poziții (Organomation Model 112 sau echivalent).
7. Reactivi și etaloane
7.2 Apă pentru reactivi fără compuși organici. Toate referirile la apă din această metodă se referă la apă pentru reactivi fără compuși organici, conform definiției din Capitolul Unu.
7.3 Sulfat de sodiu (granular, anhidru), Na2SO4. Se purifică prin încălzire la 400 degC timp de 4 ore într-o tavă puțin adâncă sau prin precurățarea sulfatului de sodiu cu clorură de metilen. Dacă sulfatul de sodiu este precurățat cu clorură de metilen, ar trebui analizată o probă martor de metodă, care să demonstreze că nu există interferențe din partea sulfatului de sodiu.
7.4 Solvenți de extracție
Probele ar trebui extrase folosind un sistem de solvenți care asigură o recuperare optimă și reproductibilă a analiților de interes din matricea probei, la concentrațiile de interes. Alegerea solventului de extracție va depinde de analiții de interes și niciun solvent nu este aplicabil universal tuturor grupelor de analiți. Indiferent de sistemul de solvenți utilizat, inclusiv cele enumerate explicit în această metodă, analistul trebuie să demonstreze o performanță adecvată pentru analiții de interes, la nivelurile de interes. Cel puțin, o astfel de demonstrație va cuprinde demonstrarea inițială a competenței descrisă în Metoda 3500, folosind o matrice de referință curată. Metoda 8000 descrie proceduri care pot fi utilizate pentru elaborarea criteriilor de performanță pentru astfel de demonstrații, precum și pentru rezultatele probelor de matrice fortificate și ale probelor de control de laborator.
Multe dintre sistemele de solvenți descrise mai jos includ combinația dintre un solvent miscibil cu apa, cum ar fi acetona, și un solvent nemiscibil cu apa, cum ar fi clorura de metilen sau hexanul. Scopul solventului miscibil cu apa este de a facilita extracția solidelor umede, permițând amestecului de solvenți să pătrundă prin stratul de apă de la suprafața particulelor solide. Solventul nemiscibil cu apa extrage compușii organici cu polarități similare. Astfel, un solvent nepolar precum hexanul este adesea utilizat pentru analiți nepolari precum PCB-urile, în timp ce un solvent polar precum clorura de metilen poate fi utilizat pentru analiți polari. Polaritatea acetonei poate ajuta, de asemenea, la extracția analiților polari în sistemele de solvenți micști.
Tabelul 1 oferă exemple de date de recuperare pentru compuși organici semivolatili selectați, extrași dintr-un SRM NIST folosind diverse sisteme de solvenți de extracție. Secțiunile următoare oferă îndrumări privind alegerea solvenților pentru diverse clase de analiți.
Toți solvenții ar trebui să fie de calitate pentru pesticide sau echivalentă. Solvenții pot fi degazați înainte de utilizare.
7.4.1 Compușii organici semivolatili pot fi extrași cu acetonă/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) sau cu acetonă/clorură de metilen (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Pesticidele organoclorurate pot fi extrase cu acetonă/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) sau cu acetonă/clorură de metilen (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB-urile pot fi extrase cu acetonă/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), cu acetonă/clorură de metilen (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) sau cu hexan (C6H14).
7.4.4 Pot fi utilizate și alte sisteme de solvenți, cu condiția ca analistul să poată demonstra o performanță adecvată pentru analiții de interes, la concentrațiile de interes, în matricea probei (vezi Metoda 3500).
7.5 Solvenți de schimb – La utilizarea unor metode de determinare, solventul de extracție va trebui înlocuit cu un solvent compatibil cu instrumentația utilizată în metoda de determinare respectivă. Consultați metoda de determinare care urmează să fie utilizată pentru selectarea solventului de schimb adecvat. Toți solvenții trebuie să fie de calitate pentru pesticide sau echivalentă. Exemple de solvenți de schimb sunt prezentate mai jos.
7.5.1 Hexan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Ciclohexan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Cutia de protecție fonică SPB-L reduce substanțial zgomotul de cavitație al sonicării.
8. Prelevarea, conservarea și păstrarea probelor
8.1 Consultați materialul introductiv al Capitolului Patru, „Analiți organici”, Metoda 3500 și metodele de determinare specifice care urmează să fie utilizate.
8.2 Probele solide care urmează să fie extrase prin această procedură ar trebui prelevate și păstrate ca orice alte probe solide care conțin compuși organici semivolatili.
9. Controlul calității
9.2 Demonstrarea inițială a competenței
Fiecare laborator trebuie să demonstreze competența inițială pentru fiecare combinație de metodă de preparare a probelor și metodă de determinare pe care o utilizează, generând date cu exactitate și precizie acceptabile pentru analiții țintă într-o matrice curată. Laboratorul trebuie, de asemenea, să repete demonstrarea competenței ori de câte ori sunt instruiți membri noi ai personalului sau se fac modificări semnificative ale instrumentației. Consultați Metoda 8000 pentru informații privind modul de realizare a unei demonstrații de competență.
9.3 Inițial, înainte de procesarea oricăror probe, analistul ar trebui să demonstreze că toate părțile echipamentului care intră în contact cu proba și reactivii sunt lipsite de interferențe. Acest lucru se realizează prin analiza unei probe martor de metodă. Ca verificare continuă, de fiecare dată când probele sunt extrase, purificate și analizate, precum și atunci când are loc o schimbare a reactivilor, o probă martor de metodă ar trebui extrasă și analizată pentru compușii de interes, ca măsură de protecție împotriva contaminării cronice a laboratorului.
9.4 Orice probe martor de metodă, probe de matrice fortificate sau probe replicat ar trebui supuse acelorași proceduri analitice (Sec. 11.0) ca cele utilizate pentru probele reale.
9.5 Cu această metodă ar trebui utilizate practici standard de asigurare a calității, așa cum sunt incluse în documentele de planificare sistematică corespunzătoare și în SOP-urile laboratorului. Toate condițiile de operare ale instrumentelor ar trebui înregistrate.
9.6 Consultați, de asemenea, Metoda 3500 pentru procedurile de control al calității privind extracția și prepararea probelor, precum și metodele de determinare care urmează să fie utilizate pentru procedurile QC de determinare.
9.7 Atunci când sunt prevăzute în metoda de determinare corespunzătoare, standardele surogat ar trebui adăugate în toate probele înainte de extracție. Consultați Metodele 3500 și 8000, precum și metodele de determinare corespunzătoare pentru mai multe informații.
9.8 Așa cum s-a menționat anterior, utilizarea oricărei tehnici de extracție, inclusiv a extracției cu ultrasunete, ar trebui susținută de date care demonstrează performanța sistemului de solvenți specific și a condițiilor de operare pentru analiții de interes, la nivelurile de interes, în matricea probei.
10. Calibrare și standardizare
Nu există etape de calibrare sau standardizare asociate direct cu această procedură de extracție a probelor.
11. Procedură
Așa cum s-a menționat în Sec. 1.4, extracția cu ultrasunete poate să nu fie o metodă la fel de riguroasă ca alte metode de extracție pentru soluri/solide. Prin urmare, este esențial ca această metodă să fie urmată întocmai (inclusiv instrucțiunile producătorului) pentru a obține eficiența maximă a extracției. Ca cerințe minime pentru utilizarea cu succes a acestei tehnici:
11.1 Manipularea probelor
11.1.2 Probe de deșeuri – Probele formate din mai multe faze trebuie pregătite înainte de extracție prin procedura de separare a fazelor descrisă în Capitolul Doi. Această procedură de extracție este destinată exclusiv solidelor.
11.1.3 Probe uscate de deșeuri care se pretează la măcinare – Măcinați sau divizați în alt mod deșeul, astfel încât fie să treacă printr-o sită de 1 mm, fie să poată fi extrudat printr-un orificiu de 1 mm. Introduceți suficientă probă în aparatul de măcinare pentru a obține cel puțin 10 g după măcinare.
ATENȚIE: Uscarea și măcinarea ar trebui efectuate sub nișă, pentru a evita contaminarea laboratorului.
11.1.4 Materiale gumoase, fibroase sau uleioase care nu se pretează la măcinare – Tăiați, mărunțiți sau reduceți în alt mod dimensiunea acestor materiale pentru a permite amestecarea și expunerea maximă a suprafețelor probei pentru extracție.
11.2 Determinarea procentului de substanță uscată – Atunci când rezultatele probei urmează să fie calculate raportat la substanța uscată, o porțiune separată de probă ar trebui cântărită în același timp cu porțiunea utilizată pentru determinarea analitică.
ATENȚIE: Etuva de uscare ar trebui amplasată sub nișă sau ventilată. O contaminare semnificativă a laboratorului poate rezulta dintr-o probă de deșeuri periculoase puternic contaminată.
Imediat după cântărirea alicotei de probă care urmează să fie extrasă, cântăriți o alicotă suplimentară de 5 până la 10 g din probă într-un creuzet tarat. Uscați această alicotă peste noapte la 105 degC. Lăsați-o să se răcească într-un exsicator înainte de cântărire.
Calculați procentul de substanță uscată după cum urmează:
% substanță uscată = (g probă uscată / g probă) x 100
Această alicotă uscată în etuvă nu se utilizează pentru extracție și ar trebui eliminată în mod corespunzător după determinarea substanței uscate.
11.3 Procedura de extracție pentru concentrații scăzute
Această procedură se aplică probelor solide despre care se estimează că conțin o cantitate mai mică sau egală cu 20 mg/kg de analiți organici.
Etape înainte de sonicare
11.3.1 Următoarele etape ar trebui efectuate rapid pentru a evita pierderea compușilor extractibili mai volatili.
11.3.1.1 Cântăriți aproximativ 30 g de probă într-un pahar Berzelius de 400 mL. Înregistrați masa cu o precizie de 0,1 g.
11.3.1.2 Pentru proba din fiecare lot selectată pentru fortificare, adăugați 1,0 mL de soluție de fortificare a matricei. Consultați Metoda 3500 pentru îndrumări privind alegerea adecvată a compușilor de fortificare a matricei și a concentrațiilor. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.3.1.3 Adăugați 1,0 mL de soluție de standard surogat în toate probele, probele fortificate, probele QC și probele martor. Consultați Metoda 3500 pentru îndrumări privind alegerea adecvată a compușilor surogat și a concentrațiilor. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.3.1.4 Dacă urmează să se utilizeze purificarea prin permeație pe gel (vezi Metoda 3640), analistul ar trebui fie să adauge un volum dublu de soluție de fortificare cu surogat (și de soluție de fortificare a matricei, după caz), fie să concentreze extractul final la jumătate din volumul normal, pentru a compensa jumătatea de extract pierdută prin încărcarea coloanei GPC. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.3.1.5 Probele neporoase sau umede (de tip gumos sau argilos) care nu au o textură nisipoasă cu curgere liberă trebuie amestecate cu 60 g de sulfat de sodiu anhidru, folosind o spatulă. Dacă este necesar, se poate adăuga mai mult sulfat de sodiu. După adăugarea sulfatului de sodiu, proba ar trebui să curgă liber. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.3.1.6 Adăugați imediat 100 mL de solvent de extracție sau de amestec de solvenți (vezi Sec. 7.4 și Tabelul 2 pentru informații privind alegerea solvenților).
11.3.2 Poziționați suprafața inferioară a vârfului sonotrodei de dezintegrare de 3/4 inch la aproximativ 1/2 inch sub suprafața solventului, dar deasupra stratului de sediment.
NOTĂ: Asigurați-vă că sonotroda cu ultrasunete este montată corect conform instrucțiunilor producătorului.
11.3.3 Extrageți proba cu ultrasunete timp de 3 min, cu reglajul puterii de ieșire setat la 100% (putere maximă) sau la setarea de putere recomandată de producător, cu comutatorul de mod pe Pulse (energie pulsată în loc de energie continuă) și cu ciclul de lucru procentual setat la 50% (energie activă 50% din timp și inactivă 50% din timp). Nu utilizați sonda cu microvârf.
11.3.4 Decantați extractul și filtrați-l prin hârtie de filtru (de ex. Whatman No. 41 sau echivalent) într-o pâlnie Buchner atașată la un balon de filtrare curat de 500 mL. Alternativ, decantați extractul într-o sticlă de centrifugă și centrifugați la turație redusă pentru a îndepărta particulele.
11.3.5 Repetați extracția încă de două ori cu încă două porțiuni de 100 mL de solvent curat. Decantați solventul după fiecare extracție cu ultrasunete. După ultima extracție cu ultrasunete, turnați întreaga probă în pâlnia Buchner, clătiți paharul Berzelius cu solvent de extracție și adăugați soluția de clătire în pâlnie.
Etape după sonicare
11.3.6 Dacă este necesar, concentrați extractul înainte de analiză urmând procedura din Sec.11.5. În caz contrar, treceți la Sec. 11.7.
UP200St cu microvârf pentru sonicarea probelor
11.4 Procedura de extracție pentru concentrații medii / ridicate
Această procedură se aplică probelor solide despre care se estimează că conțin mai mult de 20 mg/kg de analiți organici.
Etape înainte de sonicare
11.4.2 Pentru proba din fiecare lot selectată pentru fortificare, adăugați 1,0 mL de soluție de fortificare a matricei. Consultați Metoda 3500 pentru îndrumări privind alegerea adecvată a compușilor de fortificare a matricei și a concentrațiilor. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.4.3 Adăugați 1,0 mL de soluție de fortificare cu surogat în toate probele, probele fortificate, probele QC și probele martor. Consultați Metoda 3500 pentru îndrumări privind alegerea adecvată a compușilor de fortificare a matricei și a concentrațiilor. Consultați și nota din Sec. 11.3.
11.4.4 Dacă urmează să se utilizeze purificarea prin permeație pe gel (vezi Metoda 3640), analistul ar trebui fie să adauge un volum dublu de soluție de fortificare cu surogat (și de soluție de fortificare a matricei, după caz), fie să concentreze extractul final la jumătate din volumul normal, pentru a compensa jumătatea de extract pierdută prin încărcarea coloanei GPC.
11.4.5 Probele neporoase sau umede (de tip gumos sau argilos) care nu au o textură nisipoasă cu curgere liberă trebuie amestecate cu 2 g de sulfat de sodiu anhidru, folosind o spatulă. Dacă este necesar, se poate adăuga mai mult sulfat de sodiu. După adăugarea sulfatului de sodiu, proba ar trebui să curgă liber (vezi nota din Sec. 11.3).
11.4.6 Adăugați imediat volumul de solvent necesar pentru a aduce volumul final la 10,0 mL, ținând cont de volumul adăugat de surogați și de soluții de fortificare a matricei (vezi Sec. 7.4 și Tabelul 2 pentru informații privind alegerea solvenților).
11.4.7 Extrageți proba cu sonda ultrasonică cu microvârf conic de 1/8 inch timp de 2 min, la setarea 5 a reglajului puterii de ieșire, cu comutatorul de mod pe pulsare și cu ciclul de lucru procentual la 50%.
11.4.8 Umpleți lejer o pipetă Pasteur de unică folosință cu 2 până la 3 cm de vată de sticlă. Filtrați extractul probei prin vata de sticlă și colectați extractul într-un recipient adecvat. Cei 10 mL de solvent de extracție nu pot fi recuperați integral din probă. Prin urmare, analistul ar trebui să colecteze un volum adecvat sensibilității metodei de determinare care urmează să fie utilizată. De exemplu, pentru metodele care nu necesită concentrarea suplimentară a extractului (de ex., Metoda 8081 utilizează de obicei un volum final al extractului de 10 mL), extractul poate fi colectat într-un flacon de scintilație sau într-un alt recipient care se poate sigila. Pentru extractele care vor necesita o concentrare suplimentară, este recomandabil să se colecteze un volum standard pentru toate aceste probe, pentru a simplifica calculul rezultatelor finale ale probelor. De exemplu, colectați 5,0 mL de extract într-un tub concentrator curat. Acest volum reprezintă exact jumătate din volumul total al extractului original al probei. După caz, luați în considerare „pierderea” a jumătate din extract în calculele finale ale probei sau concentrați extractul final la jumătate din volumul final nominal (de ex., 0,5 mL față de 1,0 mL) pentru a compensa pierderea.
11.4.9 Dacă este necesar, concentrați extractul înainte de analiză urmând procedura din Sec. 11.5 sau Sec. 11.6. În caz contrar, treceți la Sec. 11.7.
Tehnici de concentrare
Atunci când este necesar pentru îndeplinirea criteriilor de sensibilitate, extractele probelor obținute fie prin procedura de extracție pentru concentrații scăzute, fie prin cea pentru concentrații medii/ridicate pot fi concentrate până la volumul final necesar pentru metoda de determinare și aplicația specifică utilizate, folosind fie tehnica K-D, fie evaporarea cu azot.
11.5.1 Asamblați un concentrator Kuderna-Danish (K-D) atașând un tub concentrator de 10 mL la un balon de evaporare de dimensiuni adecvate.
11.5.2 Uscați extractul trecându-l printr-o coloană de uscare care conține aproximativ 10 g de sulfat de sodiu anhidru. Colectați extractul uscat în concentratorul K-D.
11.5.3 Clătiți tubul de colectare și coloana de uscare în balonul K-D cu încă o porțiune de 20 mL de solvent, pentru a realiza un transfer cantitativ.
11.5.4 Adăugați una sau două pietre de fierbere curate în balon și atașați o coloană Snyder cu trei bile. Atașați sticlăria de recuperare a vaporilor de solvent (condensator și dispozitiv de colectare, vezi Sec. 6.9) la coloana Snyder a aparatului K-D, urmând instrucțiunile producătorului. Umeziți în prealabil coloana Snyder adăugând aproximativ 1 mL de clorură de metilen (sau alt solvent adecvat) în partea superioară a coloanei. Așezați aparatul K-D pe o baie de apă fierbinte (15 – 20 EC peste punctul de fierbere al solventului), astfel încât tubul concentrator să fie parțial imersat în apa fierbinte, iar întreaga suprafață inferioară rotunjită a balonului să fie scăldată în vapori fierbinți. Ajustați poziția verticală a aparatului și temperatura apei după cum este necesar pentru a finaliza concentrarea în 10 – 20 min. La viteza corectă de distilare, bilele coloanei vor vibra activ, dar camerele nu se vor inunda. Când volumul aparent de lichid ajunge la 1 mL, scoateți aparatul K-D de pe baia de apă și lăsați-l să se scurgă și să se răcească cel puțin 10 min.
ATENȚIE: Nu lăsați extractul să ajungă la uscare, deoarece acest lucru va duce la pierderi severe ale unor analiți. Pesticidele organofosforice sunt deosebit de susceptibile la astfel de pierderi.
11.5.4.1 Dacă este necesar un schimb de solvent (așa cum se indică în Tabelul 2 sau în metoda de determinare corespunzătoare), îndepărtați momentan coloana Snyder, adăugați 50 mL de solvent de schimb și o piatră de fierbere nouă.
11.5.4.2 Reatașați coloana Snyder. Concentrați extractul, crescând temperatura băii de apă, dacă este necesar, pentru a menține o viteză de distilare corespunzătoare.
11.5.5 Îndepărtați coloana Snyder. Clătiți balonul K-D și îmbinările inferioare ale coloanei Snyder în tubul concentrator cu 1 – 2 mL de solvent. Extractul poate fi concentrat în continuare folosind una dintre tehnicile descrise în Sec. 11.6 sau adus la un volum final de 5,0 – 10,0 mL folosind un solvent adecvat (vezi Tabelul 2 sau metoda de determinare corespunzătoare). Dacă sunt prezente cristale de sulf, treceți la Metoda 3660 pentru purificare.
11.6 Dacă este necesară o concentrare suplimentară, utilizați fie tehnica cu coloană micro-Snyder (vezi Sec. 11.6.1), fie tehnica de evaporare cu azot (vezi Sec. 11.6.2).
11.6.1 Tehnica cu coloană micro-Snyder
11.6.1.1 Adăugați o piatră de fierbere nouă și curată în tubul concentrator și atașați o coloană micro-Snyder cu două bile direct la tubul concentrator. Atașați sticlăria de recuperare a vaporilor de solvent (condensator și dispozitiv de colectare) la coloana micro-Snyder a aparatului K-D, urmând instrucțiunile producătorului. Umeziți în prealabil coloana Snyder adăugând 0,5 mL de clorură de metilen sau de solvent de schimb în partea superioară a coloanei. Așezați aparatul de microconcentrare într-o baie de apă fierbinte, astfel încât tubul concentrator să fie parțial imersat în apa fierbinte. Ajustați poziția verticală a aparatului și temperatura apei, după cum este necesar, pentru a finaliza concentrarea în 5 – 10 min. La viteza corectă de distilare, bilele coloanei vor vibra activ, dar camerele nu se vor inunda.
11.6.1.2 Când volumul aparent de lichid ajunge la 0,5 mL, scoateți aparatul de pe baia de apă și lăsați-l să se scurgă și să se răcească cel puțin 10 min. Îndepărtați coloana Snyder și clătiți îmbinările sale inferioare în tubul concentrator cu 0,2 mL de solvent. Ajustați volumul final al extractului la 1,0 – 2,0 mL.
ATENȚIE: Nu lăsați extractul să ajungă la uscare, deoarece acest lucru va duce la pierderi severe ale unor analiți. Pesticidele organofosforice sunt deosebit de susceptibile la astfel de pierderi.
11.6.2 Tehnica de evaporare cu azot
11.6.2.1 Așezați tubul concentrator într-o baie caldă (30 degC) și evaporați solventul până la un volum de 0,5 mL folosind un curent ușor de azot curat și uscat (filtrat printr-o coloană de cărbune activ).
ATENȚIE: Nu trebuie utilizate tuburi noi din plastic între capcana de cărbune și probă, deoarece acestea pot introduce interferențe cu ftalați.
11.6.2.2 Clătiți de mai multe ori peretele interior al tubului concentrator cu solvent în timpul concentrării. În timpul evaporării, poziționați tubul concentrator astfel încât să se evite condensarea apei în extract. În condițiile procedurii normale, extractul nu trebuie lăsat să se usuce.
ATENȚIE: Nu lăsați extractul să ajungă la uscare, deoarece acest lucru va duce la pierderi severe ale unor analiți. Pesticidele organofosforice sunt deosebit de susceptibile la astfel de pierderi.
11.7 Extractul poate fi acum supus procedurilor de purificare sau analizat pentru analiții țintă folosind tehnica (tehnicile) de determinare corespunzătoare. Dacă manipularea ulterioară a extractului nu va fi efectuată imediat, închideți tubul concentrator cu dop și păstrați-l în frigider. Dacă extractul va fi păstrat mai mult de 2 zile, ar trebui transferat într-un flacon prevăzut cu capac filetat căptușit cu PTFE și etichetat corespunzător.
12. Analiza datelor și calcule
Nu există calcule asociate explicit cu această procedură de extracție. Consultați metoda de determinare corespunzătoare pentru calculul rezultatelor finale ale probelor.
13. Performanța metodei
14. Prevenirea poluării
14.1 Prevenirea poluării cuprinde orice tehnică ce reduce sau elimină cantitatea și/sau toxicitatea deșeurilor la locul generării. În activitatea de laborator există numeroase oportunități de prevenire a poluării. EPA a stabilit o ierarhie preferată a tehnicilor de management de mediu, care plasează prevenirea poluării ca opțiune de management de primă alegere. Ori de câte ori este posibil, personalul de laborator ar trebui să utilizeze tehnici de prevenire a poluării pentru a aborda generarea de deșeuri. Atunci când deșeurile nu pot fi reduse în mod fezabil la sursă, Agenția recomandă reciclarea ca următoarea cea mai bună opțiune.
14.2 Pentru informații despre prevenirea poluării care pot fi aplicabile laboratoarelor și instituțiilor de cercetare, consultați Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, disponibil de la Department of Government Relations and Science Policy al American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestionarea deșeurilor
nișe și din operațiunile de pe bancul de lucru, prin respectarea literei și spiritului oricăror autorizații și reglementări privind evacuarea în canalizare și prin respectarea tuturor reglementărilor privind deșeurile solide și periculoase, în special a normelor de identificare a deșeurilor periculoase și a restricțiilor privind eliminarea prin depozitare pe sol. Pentru informații suplimentare privind gestionarea deșeurilor, consultați The Waste Management Manual for Laboratory Personnel, disponibil de la American Chemical Society la adresa indicată în Sec. 14.2.
Literatură/Referințe
- 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.
Informații utile
Omogenizatoarele de țesuturi cu ultrasunete sunt adesea denumite sonicator cu sondă, lizator sonic, dezintegrator cu ultrasunete, măcinător cu ultrasunete, sono-ruptor, sonifier, dezmembrator sonic, dezintegrator celular, dispersor cu ultrasunete sau dizolvator. Termenii diferiți provin din diversele aplicații care pot fi realizate prin sonicare.
Diferite dimensiuni de sonotrode pentru UP200Ht