Príručka ultrazvukovej extrakcie EPA3550
Ultrazvuková extrakcia je zelená metóda extrakcie šetrná k životnému prostrediu, ktorú možno použiť na malé laboratórne vzorky aj na extrakciu cenných zlúčenín v rozsahu komerčnej výroby. Agentúra Spojených štátov na ochranu životného prostredia (EPA) odporúča rôzne metodiky analytickej chémie a skúšania charakteristík, odber a monitorovanie environmentálnych vzoriek a zavedenie zabezpečovania kvality na podporu zákona o ochrane a obnove zdrojov (RCRA). Pre extrakciu podporovanú ultrazvukom vydala EPA nasledujúce usmernenie:
METÓDA 3550C – Ultrazvuková extrakcia
1. Rozsah a použitie
Okrem toho sú metódy SW-846, s výnimkou povinného použitia metódy na analýzu parametrov definovaných danou metódou, určené ako usmerňujúce metódy obsahujúce všeobecné informácie o tom, ako vykonať analytický postup alebo techniku, ktoré môže laboratórium použiť ako základné východisko na vytvorenie vlastného podrobného štandardného pracovného postupu (SOP), či už na vlastné všeobecné použitie, alebo na použitie v konkrétnom projekte. Údaje o výkonnosti uvedené v tejto metóde slúžia len na usmernenie a nie sú určené ani sa nesmú používať ako absolútne akceptačné kritériá kontroly kvality (QC) na účely akreditácie laboratória.
1.1 Táto metóda opisuje postup extrakcie neprchavých a poloprchavých organických zlúčenín z tuhých materiálov, ako sú pôdy, kaly a odpady. Ultrazvukový proces zabezpečuje tesný kontakt matrice vzorky s extrakčným rozpúšťadlom.
1.2 Táto metóda je rozdelená na dva postupy podľa očakávanej koncentrácie organických zlúčenín. Postup pre nízke koncentrácie (časť 11.3) je určený pre jednotlivé organické zložky s očakávanou koncentráciou menšou alebo rovnou 20 mg/kg a používa väčšie množstvo vzorky a tri po sebe nasledujúce extrakcie (nižšie koncentrácie sa extrahujú ťažšie). Postup pre stredné/vysoké koncentrácie (časť 11.4) je určený pre jednotlivé organické zložky s očakávanou koncentráciou vyššou ako 20 mg/kg a používa menšie množstvo vzorky a jednu extrakciu.
1.3 Dôrazne sa odporúča, aby sa extrakty pred analýzou podrobili určitej forme čistenia (napr. použitím metódy zo série 3600).
1.4 Na dosiahnutie maximálnej účinnosti extrakcie je nevyhnutné presne dodržiavať metódu (vrátane pokynov výrobcu). Rozbor kritických aspektov extrakčného postupu je uvedený v časti 11.0. Konkrétne prevádzkové nastavenia nájdete v pokynoch výrobcu.
1.5 Táto metóda opisuje aspoň tri sústavy extrakčných rozpúšťadiel, ktoré možno použiť pre rôzne skupiny analytov (pozri časť 7.4). Možno použiť aj iné sústavy rozpúšťadiel za predpokladu, že sa pre sledované analyty dá preukázať primeraná výkonnosť. Výber extrakčného rozpúšťadla bude závisieť od sledovaných analytov a žiadne jednotlivé rozpúšťadlo nie je univerzálne použiteľné pre všetky skupiny analytov. Vzhľadom na pochybnosti o účinnosti ultrazvukovej extrakcie, najmä pri koncentráciách blízkych približne 10 μg/kg alebo nižších, je nevyhnutné, aby analytik preukázal výkonnosť konkrétnej sústavy rozpúšťadiel a prevádzkových podmienok pre sledované analyty a sledované koncentrácie. Toto preukázanie sa vzťahuje na každú použitú sústavu rozpúšťadiel vrátane tých, ktoré sú výslovne uvedené v tejto metóde. Takéto preukázanie musí zahŕňať prinajmenšom počiatočné preukázanie spôsobilosti opísané v metóde 3500 s použitím čistej referenčnej matrice. Metóda 8000 opisuje postupy, ktoré možno použiť na vypracovanie kritérií výkonnosti pre takéto preukázania, ako aj pre výsledky vzoriek matrice s prídavkom analytov a laboratórnych kontrolných vzoriek.
1.6 EPA upozorňuje, že publikované údaje o účinnosti ultrazvukovej extrakcie organofosforových pesticídov pri nízkych koncentráciách na úrovni častí na miliardu (ppb) a nižších sú obmedzené. Preto by použitie tejto metódy najmä pre tieto zlúčeniny malo byť podložené údajmi o výkonnosti, ako sú údaje uvedené vyššie a v metóde 3500.
1.7 Pred použitím tejto metódy sa analytikom odporúča oboznámiť sa so základnou metódou pre každý typ postupu, ktorý sa môže použiť v rámci celkovej analýzy (napr. metódy 3500, 3600, 5000 a 8000), kde nájdu ďalšie informácie o postupoch kontroly kvality, vypracovaní akceptačných kritérií QC, výpočtoch a všeobecné usmernenia. Analytici by si mali prečítať aj vyhlásenie o vylúčení zodpovednosti na začiatku príručky a informácie v druhej kapitole, kde nájdu usmernenia o zamýšľanej flexibilite pri výbere metód, prístrojov, materiálov, činidiel a pomôcok a o povinnostiach analytika preukázať, že použité techniky sú vhodné pre sledované analyty v sledovanej matrici a pri sledovaných koncentračných úrovniach.
Analytici a používatelia údajov sa ďalej upozorňujú, že pokiaľ to nie je výslovne stanovené v predpise, používanie metód SW-846 nie je povinné na splnenie federálnych požiadaviek na skúšanie. Informácie obsiahnuté v tejto metóde poskytuje EPA ako usmernenie pre analytikov a regulované subjekty pri prijímaní rozhodnutí potrebných na získanie výsledkov, ktoré spĺňajú ciele kvality údajov pre zamýšľané použitie.
1.8 Túto metódu smú používať iba analytici s primeranými skúsenosťami a odbornou prípravou alebo osoby pod ich dohľadom. Každý analytik musí preukázať schopnosť dosahovať touto metódou prijateľné výsledky. Ako sa uvádza vyššie, takéto preukázanie spôsobilosti je špecifické pre sledované analyty a použitý rozpúšťadlový systém, ako aj pre postupy pre vzorky s nízkou a strednou/vysokou koncentráciou.
Sonikátor na viacero vzoriek „VialTweeter“ na súčasnú prípravu vzoriek vo viacerých uzavretých liekovkách a skúmavkách
2. Súhrn metódy
2.1 Postup pre nízke koncentrácie – Vzorka sa zmieša s bezvodým síranom sodným tak, aby vznikol sypký prášok. Zmes sa trikrát extrahuje rozpúšťadlom pomocou ultrazvukovej extrakcie. Extrakt sa od vzorky oddelí vákuovou filtráciou alebo centrifugáciou. Extrakt je pripravený na konečné zakoncentrovanie, prečistenie a/alebo analýzu.
2.2 Postup pre stredné / vysoké koncentrácie – Vzorka sa zmieša s bezvodým síranom sodným tak, aby vznikol sypký prášok. Ten sa raz extrahuje rozpúšťadlom pomocou ultrazvukovej extrakcie. Časť extraktu sa odoberie na prečistenie a/alebo analýzu.
3. Definície
Definície, ktoré môžu byť relevantné pre túto metódu, nájdete v prvej kapitole a v pokynoch výrobcu.
4. Interferencie
4.1 Rozpúšťadlá, činidlá, laboratórne sklo a ďalšie vybavenie na spracovanie vzoriek môžu pri analýze vzoriek spôsobovať artefakty a/alebo interferencie. Analýzou slepých vzoriek metódy sa musí preukázať, že žiadny z týchto materiálov za podmienok analýzy nespôsobuje interferencie.
Môže byť potrebný osobitný výber činidiel a čistenie rozpúšťadiel destiláciou v celosklenených aparatúrach. Konkrétne usmernenia k postupom kontroly kvality nájdete v každej z metód, ktoré sa majú použiť, a všeobecné usmernenia k čisteniu laboratórneho skla vo štvrtej kapitole.
4.2 Interferencie sú zvyčajne špecifické pre sledované analyty. Konkrétne usmernenia k interferenciám pri extrakcii preto nájdete v metóde 3500 a v príslušných metódach stanovenia.
5. Bezpečnosť
Táto metóda sa nezaoberá všetkými bezpečnostnými otázkami spojenými s jej používaním. Laboratórium zodpovedá za udržiavanie bezpečného pracovného prostredia a aktuálneho súboru predpisov OSHA týkajúcich sa bezpečného zaobchádzania s chemikáliami uvedenými v tejto metóde. Všetci pracovníci zapojení do týchto analýz by mali mať k dispozícii súbor kariet bezpečnostných údajov (MSDS) na nahliadnutie.
6. Vybavenie a pomôcky
Obchodné názvy alebo komerčné výrobky sa v tejto príručke uvádzajú iba na ilustračné účely a ich uvedenie nepredstavuje schválenie zo strany EPA ani výhradné odporúčanie na používanie. Výrobky a nastavenia prístrojov uvedené v metódach SW-846 predstavujú výrobky a nastavenia použité pri vývoji metód alebo následne vyhodnotené agentúrou. Možno použiť aj iné laboratórne sklo, činidlá, pomôcky, vybavenie a nastavenia než tie, ktoré sú uvedené v tejto príručke, za predpokladu, že boli preukázané a zdokumentované parametre výkonnosti metódy primerané zamýšľanému použitiu.
Táto časť neuvádza bežné laboratórne sklo (napr. kadičky a banky).
6.2 Ultrazvuková príprava – Musí sa použiť zariadenie so sonotrodou vybavenou titánovým hrotom alebo zariadenie, ktoré poskytne primerané parametre výkonnosti. (napr. UP200Ht alebo UP200St)
6.2.1 Ultrazvukový dezintegrátor – Dezintegrátor musí mať výkon najmenej 300 wattov a umožňovať pulznú prevádzku. Odporúča sa zariadenie navrhnuté na zníženie hluku spôsobeného kavitáciou. Pri príprave dezintegrátora na extrakciu vzoriek s nízkymi a strednými/vysokými koncentráciami postupujte podľa pokynov výrobcu. (napr. UP400S)
6.2.2 Pri postupe metódy pre nízke koncentrácie používajte 3/4-palcovú sonotródu a pri postupe metódy pre stredné/vysoké koncentrácie používajte 1/8-palcový zúžený mikrohrot pripojený k 1/2-palcovej sonotróde.
6.3 Protihlukový box – Na zabránenie poškodeniu sluchu sa odporúča používať protihlukový kryt (napr. protihlukový box SPB-L). Tým možno podstatne znížiť kavitačný hluk vznikajúci pri sonikácii.
Ďalšie vybavenie
6.4.1 Sušiareň – Schopná udržiavať teplotu 105 degC.
6.4.2 Exsikátor.
6.4.3 Tégliky – Porcelánové alebo jednorazové hliníkové.
6.5 Pasteurove pipety – S objemom 1 mL, sklenené, jednorazové.
6.7 Zariadenie na vákuovú alebo tlakovú filtráciu
6.7.1 Büchnerov lievik
6.7.2 Filtračný papier
6.8 Kuderna-Danishova (K-D) aparatúra
6.8.1 Zahusťovacia skúmavka – S objemom 10 mL, so stupnicou. Na zabránenie odparovaniu extraktov sa používa zábrusová sklenená zátka.
6.8.2 Odparovacia banka – S objemom 500 mL. Banku pripojte k zahusťovacej skúmavke pomocou pružín, svoriek alebo rovnocenných pomôcok.
6.8.3 Snyderova kolóna – Makrokolóna s tromi guľôčkami.
6.8.4 Snyderova kolóna – Mikrokolóna s dvoma guľôčkami.
6.8.5 Pružiny – 1/2-palcové.
6.9 Systém na spätné získavanie pár rozpúšťadla.
POZNÁMKA: Toto sklenené vybavenie sa odporúča na spätné získavanie rozpúšťadla počas postupov zahusťovania, ktoré vyžadujú použitie Kuderna-Danishových odparovacích koncentrátorov. Zaradenie tejto aparatúry môžu vyžadovať federálne, štátne alebo miestne obecné predpisy upravujúce emisie prchavých organických látok do ovzdušia. EPA odporúča zaradenie tohto typu regeneračného systému ako spôsob realizácie programu znižovania emisií. Spätné získavanie rozpúšťadiel je prostriedkom na dosiahnutie súladu s iniciatívami na minimalizáciu odpadu a prevenciu znečisťovania.
6.10 Varné kamienky – Extrahované rozpúšťadlom, s veľkosťou približne 10/40 mesh (karbid kremíka alebo rovnocenný materiál).
6.11 Vodný kúpeľ – Vyhrievaný, s krytom zo sústredných kruhov, umožňujúci reguláciu teploty s presnosťou ± 5 degC. Kúpeľ by sa mal používať v digestore.
6.12 Váhy – S hornou vážiacou miskou, umožňujúce presné váženie na najbližších 0,01 g.
6.13 Vialky – S objemom 2 mL, pre automatický dávkovač vzoriek na GC, vybavené skrutkovacími uzávermi alebo krimpovacími uzávermi s výstelkou z polytetrafluóretylénu (PTFE).
6.14 Sklenené scintilačné vialky – S objemom 20 mL, vybavené skrutkovacími uzávermi s výstelkou z PTFE.
6.15 Špachtľa – Z nehrdzavejúcej ocele alebo PTFE.
6.16 Sušiaca kolóna – Chromatografická kolóna z borosilikátového skla s vnútorným priemerom 20 mm a so sklenou vatou na dne.
POZNÁMKA: Kolóny s diskami zo sintrovaného skla sa po použití na sušenie silne kontaminovaných extraktov ťažko dekontaminujú. Možno zakúpiť kolóny bez frít.
Na zadržanie adsorbentu použite malú zátku zo sklenej vaty. Pred naplnením kolóny adsorbentom zátku zo sklenej vaty vopred premyte 50 mL acetónu a následne 50 mL elučného rozpúšťadla.
6.17 Zariadenie na odparovanie v prúde dusíka (voliteľné) – N-Evap, s 12 alebo 24 pozíciami (Organomation Model 112 alebo rovnocenné zariadenie).
7. Činidlá a štandardy
7.2 Reagenčná voda bez organických látok. Všetky zmienky o vode v tejto metóde sa vzťahujú na reagenčnú vodu bez organických látok, ako je definovaná v prvej kapitole.
7.3 Síran sodný (granulovaný, bezvodý), Na2SO4. Vyčistite ho zahrievaním pri 400 degC počas 4 hodín v plytkej miske alebo predbežným prečistením síranu sodného metylénchloridom. Ak sa síran sodný predbežne prečistí metylénchloridom, mala by sa analyzovať slepá vzorka metódy, aby sa preukázalo, že síran sodný nespôsobuje interferencie.
7.4 Extrakčné rozpúšťadlá
Vzorky by sa mali extrahovať pomocou systému rozpúšťadiel, ktorý zabezpečuje optimálnu, reprodukovateľnú výťažnosť sledovaných analytov z matrice vzorky pri sledovaných koncentráciách. Výber extrakčného rozpúšťadla bude závisieť od sledovaných analytov a žiadne jednotlivé rozpúšťadlo nie je univerzálne použiteľné pre všetky skupiny analytov. Bez ohľadu na použitý systém rozpúšťadiel vrátane systémov výslovne uvedených v tejto metóde musí analytik preukázať primerané pracovné charakteristiky pre sledované analyty pri sledovaných hladinách. Takéto preukázanie musí zahŕňať prinajmenšom počiatočné preukázanie spôsobilosti opísané v metóde 3500 s použitím čistej referenčnej matrice. Metóda 8000 opisuje postupy, ktoré sa môžu použiť na vypracovanie kritérií pracovných charakteristík pre takéto preukazovanie, ako aj pre výsledky vzoriek matrice s prídavkom analytov a laboratórnych kontrolných vzoriek.
Mnohé z nižšie opísaných systémov rozpúšťadiel zahŕňajú kombináciu rozpúšťadla miešateľného s vodou, ako je acetón, a rozpúšťadla nemiešateľného s vodou, ako je metylénchlorid alebo hexán. Účelom rozpúšťadla miešateľného s vodou je uľahčiť extrakciu vlhkých tuhých látok tým, že umožní zmesi rozpúšťadiel preniknúť cez vrstvu vody na povrchu tuhých častíc. Rozpúšťadlo nemiešateľné s vodou extrahuje organické zlúčeniny s podobnou polaritou. Preto sa nepolárne rozpúšťadlo, ako je hexán, často používa pre nepolárne analyty, ako sú PCB, zatiaľ čo polárne rozpúšťadlo, ako je metylénchlorid, sa môže použiť pre polárne analyty. Polarita acetónu môže tiež napomáhať extrakcii polárnych analytov v zmiešaných systémoch rozpúšťadiel.
Tabuľka 1 uvádza príklady údajov o výťažnosti vybraných poloprchavých organických zlúčenín extrahovaných zo štandardného referenčného materiálu NIST SRM pomocou rôznych systémov extrakčných rozpúšťadiel. Nasledujúce oddiely poskytujú usmernenia k výberu rozpúšťadiel pre rôzne triedy analytov.
Všetky rozpúšťadlá by mali mať čistotu vhodnú na analýzu pesticídov alebo rovnocennú čistotu. Rozpúšťadlá sa môžu pred použitím odplyniť.
7.4.1 Poloprchavé organické látky sa môžu extrahovať zmesou acetón/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) alebo acetón/metylénchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organochlórové pesticídy sa môžu extrahovať zmesou acetón/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) alebo acetón/metylénchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB sa môžu extrahovať zmesou acetón/hexán (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), zmesou acetón/metylénchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) alebo hexánom (C6H14).
7.4.4 Môžu sa použiť aj iné systémy rozpúšťadiel za predpokladu, že analytik dokáže preukázať primerané pracovné charakteristiky pre sledované analyty pri sledovaných koncentráciách v matrici vzorky (pozri metódu 3500).
7.5 Rozpúšťadlá na výmenu rozpúšťadla – Pri použití niektorých metód stanovenia bude potrebné nahradiť extrakčné rozpúšťadlo rozpúšťadlom kompatibilným s prístrojovým vybavením používaným v danej metóde stanovenia. Pri výbere vhodného náhradného rozpúšťadla sa riaďte metódou stanovenia, ktorá sa má použiť. Všetky rozpúšťadlá musia mať čistotu vhodnú na analýzu pesticídov alebo rovnocennú čistotu. Príklady náhradných rozpúšťadiel sú uvedené nižšie.
7.5.1 Hexán, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cyklohexán, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Protihlukový box SPB-L výrazne znižuje kavitačný hluk pri sonikácii.
8. Odber, konzervovanie a uchovávanie vzoriek
8.1 Pozrite si úvodné materiály ku kapitole štyri „Organické analyty“, metódu 3500 a konkrétne metódy stanovenia, ktoré sa majú použiť.
8.2 Tuhé vzorky určené na extrakciu týmto postupom by sa mali odoberať a uchovávať rovnako ako všetky ostatné tuhé vzorky obsahujúce poloprchavé organické zlúčeniny.
9. Kontrola kvality
9.2 Počiatočné preukázanie spôsobilosti
Každé laboratórium musí preukázať počiatočnú spôsobilosť pre každú používanú kombináciu prípravy vzorky a metódy stanovenia získaním údajov s prijateľnou správnosťou a presnosťou pre cieľové analyty v čistej matrici. Laboratórium musí tiež zopakovať preukázanie spôsobilosti vždy, keď sa zaškoľujú noví pracovníci alebo sa vykonajú významné zmeny prístrojového vybavenia. Informácie o tom, ako preukázať spôsobilosť, nájdete v metóde 8000.
9.3 Na začiatku, pred spracovaním akýchkoľvek vzoriek, by mal analytik preukázať, že všetky časti zariadenia prichádzajúce do styku so vzorkou a činidlami nespôsobujú interferencie. To sa dosiahne analýzou slepej vzorky metódy. V rámci priebežnej kontroly by sa pri každej extrakcii, čistení a analýze vzoriek a pri zmene činidiel mala extrahovať a analyzovať slepá vzorka metódy na príslušné zlúčeniny ako ochrana pred chronickou kontamináciou v laboratóriu.
9.4 Všetky slepé vzorky metódy, vzorky matrice s prídavkom analytov alebo replikátne vzorky by sa mali podrobiť rovnakým analytickým postupom (časť 11.0), aké sa používajú pri skutočných vzorkách.
9.5 Pri tejto metóde by sa mali používať štandardné postupy zabezpečovania kvality uvedené v príslušných dokumentoch systematického plánovania a v štandardných pracovných postupoch (SOP) laboratória. Mali by sa zaznamenávať všetky prevádzkové podmienky prístrojov.
9.6 Postupy kontroly kvality pri extrakcii a príprave vzoriek nájdete aj v metóde 3500 a postupy kontroly kvality pri stanovení v metódach stanovenia, ktoré sa majú použiť.
9.7 Ak sú v príslušnej metóde stanovenia uvedené náhradné štandardy, mali by sa pridať do všetkých vzoriek pred extrakciou. Ďalšie informácie nájdete v metódach 3500 a 8000 a v príslušných metódach stanovenia.
9.8 Ako už bolo uvedené, použitie akejkoľvek extrakčnej techniky vrátane ultrazvukovej extrakcie by malo byť podložené údajmi, ktoré preukazujú výkonnosť konkrétneho systému rozpúšťadiel a prevádzkových podmienok pre príslušné analyty pri príslušných koncentračných úrovniach v matrici vzorky.
10. Kalibrácia a štandardizácia
S týmto postupom extrakcie vzoriek nie sú priamo spojené žiadne kroky kalibrácie ani štandardizácie.
11. Postup
Ako sa uvádza v časti 1.4, ultrazvuková extrakcia nemusí byť takou dôkladnou metódou ako iné metódy extrakcie pôd a tuhých materiálov. Preto je na dosiahnutie maximálnej účinnosti extrakcie zásadné presne dodržiavať túto metódu (vrátane pokynov výrobcu). Na úspešné použitie tejto techniky je potrebné splniť aspoň tieto podmienky:
11.1 Manipulácia so vzorkami
11.1.2 Vzorky odpadu – Vzorky pozostávajúce z viacerých fáz sa musia pred extrakciou pripraviť postupom separácie fáz opísaným v druhej kapitole. Tento extrakčný postup je určený iba pre tuhé látky.
11.1.3 Vzorky suchého odpadu vhodné na mletie – Odpad pomeľte alebo inak rozdeľte tak, aby buď prešiel sitom s veľkosťou ôk 1 mm, alebo sa dal pretlačiť otvorom s priemerom 1 mm. Do mlecieho zariadenia vložte dostatočné množstvo vzorky, aby sa po zomletí získalo najmenej 10 g.
UPOZORNENIE: Sušenie a mletie by sa mali vykonávať v digestore, aby sa zabránilo kontaminácii laboratória.
11.1.4 Lepkavé, vláknité alebo olejovité materiály nevhodné na mletie – Tieto materiály narežte, rozdrvte alebo inak zmenšite, aby bolo možné ich miešanie a maximálne sprístupnenie povrchov vzorky na extrakciu.
11.2 Stanovenie percentuálneho obsahu sušiny – Ak sa majú výsledky vzorky prepočítať na sušinu, mala by sa súčasne s podielom použitým na analytické stanovenie navážiť samostatná časť vzorky.
UPOZORNENIE: Sušiareň by mala byť umiestnená v digestore alebo by mala mať zabezpečený odvod vzduchu. Silne kontaminovaná vzorka nebezpečného odpadu môže spôsobiť značnú kontamináciu laboratória.
Ihneď po navážení alikvotného podielu vzorky určeného na extrakciu navážte ďalší alikvotný podiel vzorky s hmotnosťou 5–10 g do vytárovaného téglika. Tento alikvotný podiel sušte cez noc pri 105 degC. Pred vážením ho nechajte vychladnúť v exsikátore.
Percentuálny obsah sušiny vypočítajte takto:
% sušiny = (g suchej vzorky / g vzorky) x 100
Tento alikvotný podiel vysušený v sušiarni sa nepoužíva na extrakciu a po stanovení obsahu sušiny by sa mal vhodným spôsobom zlikvidovať.
11.3 Extrakčný postup pre nízke koncentrácie
Tento postup sa vzťahuje na tuhé vzorky, pri ktorých sa očakáva obsah organických analytov nižší alebo rovný 20 mg/kg.
Kroky pred sonikáciou
11.3.1 Nasledujúce kroky by sa mali vykonať rýchlo, aby sa zabránilo strate prchavejších extrahovateľných látok.
11.3.1.1 Do 400-mL kadičky navážte približne 30 g vzorky. Zaznamenajte hmotnosť s presnosťou na 0,1 g.
11.3.1.2 K vzorke vybranej na obohatenie v každej sérii pridajte 1,0 mL roztoku na obohatenie matrice. Pokyny na vhodný výber zlúčenín na obohatenie matrice a ich koncentrácií nájdete v metóde 3500. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.3.1.3 Ku všetkým vzorkám, obohateným vzorkám, vzorkám na kontrolu kvality (QC) a slepým vzorkám pridajte 1,0 mL roztoku surogátových štandardov. Pokyny na vhodný výber surogátových zlúčenín a ich koncentrácií nájdete v metóde 3500. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.3.1.4 Ak sa má použiť čistenie gélovou permeačnou chromatografiou (pozri metódu 3640), analytik by mal buď pridať dvojnásobný objem roztoku surogátových štandardov na obohatenie (a prípadne aj roztoku na obohatenie matrice), alebo skoncentrovať konečný extrakt na polovicu bežného objemu, aby sa kompenzovala polovica extraktu, ktorá sa stratí pri nanášaní na kolónu GPC. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.3.1.5 Neporézne alebo mokré vzorky (gumovitého alebo ílovitého typu), ktoré nemajú sypkú piesčitú štruktúru, sa musia pomocou špachtle zmiešať so 60 g bezvodého síranu sodného. V prípade potreby možno pridať ďalší síran sodný. Po pridaní síranu sodného by mala byť vzorka sypká. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.3.1.6 Okamžite pridajte 100 mL extrakčného rozpúšťadla alebo zmesi rozpúšťadiel (informácie o výbere rozpúšťadiel nájdete v časti 7.4 a tabuľke 2).
11.3.2 Umiestnite spodnú plochu hrotu 3/4-palcovej sonotródy dezintegrátora približne 1/2 palca pod hladinu rozpúšťadla, ale nad vrstvu sedimentu.
POZNÁMKA: Uistite sa, že ultrazvukový nadstavec / sonotróda je správne namontovaný podľa pokynov výrobcu.
11.3.3 Extrahujte vzorku ultrazvukom počas 3 min s reguláciou výstupného výkonu nastavenou na 100% (plný výkon) alebo na výkon odporúčaný výrobcom, s prepínačom režimu v polohe Pulse (dodávanie energie v impulzoch namiesto nepretržitého dodávania energie) a s pracovným cyklom nastaveným na 50% (dodávanie energie je zapnuté počas 50% času a vypnuté počas 50% času). Nepoužívajte sondu s mikrohrotom.
11.3.4 Extrakt zlejte a prefiltrujte cez filtračný papier (napr. Whatman č. 41 alebo ekvivalentný) v Büchnerovom lieviku pripojenom k čistej 500-mL filtračnej banke. Prípadne extrakt zlejte do centrifugačnej fľaše a odstreďujte pri nízkych otáčkach, aby sa odstránili častice.
11.3.5 Extrakciu zopakujte ešte dvakrát s dvoma ďalšími 100-mL podielmi čistého rozpúšťadla. Po každej ultrazvukovej extrakcii rozpúšťadlo zlejte. Po poslednej ultrazvukovej extrakcii prelejte celú vzorku do Büchnerovho lievika, kadičku opláchnite extrakčným rozpúšťadlom a oplach pridajte do lievika.
Kroky po sonikácii
11.3.6 V prípade potreby extrakt pred analýzou skoncentrujte podľa postupu v časti 11.5. V opačnom prípade pokračujte časťou 11.7.
UP200St s mikrohrotom na sonikáciu vzoriek
11.4 Postup extrakcie pri strednej / vysokej koncentrácii
Tento postup sa vzťahuje na tuhé vzorky, pri ktorých sa predpokladá obsah organických analytov vyšší ako 20 mg/kg.
Kroky pred sonikáciou
11.4.2 K vzorke vybranej v každej sérii na obohatenie prídavkom štandardu pridajte 1,0 mL roztoku na obohatenie matrice. Usmernenia k vhodnému výberu zlúčenín na obohatenie matrice a ich koncentrácií nájdete v metóde 3500. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.4.3 Do všetkých vzoriek, obohatených vzoriek, vzoriek na kontrolu kvality (QC) a slepých vzoriek pridajte 1,0 mL roztoku náhradných štandardov na obohatenie. Usmernenia k vhodnému výberu zlúčenín na obohatenie matrice a ich koncentrácií nájdete v metóde 3500. Pozrite si aj poznámku v časti 11.3.
11.4.4 Ak sa má použiť čistenie gélovou permeáciou (pozri metódu 3640), analytik by mal buď pridať dvojnásobný objem roztoku náhradných štandardov na obohatenie (a prípadne aj roztoku na obohatenie matrice), alebo zakoncentrovať konečný extrakt na polovicu bežného objemu, aby sa kompenzovala strata polovice extraktu pri nanášaní na kolónu GPC.
11.4.5 Neporézne alebo mokré vzorky (gumovitého alebo ílovitého charakteru), ktoré nemajú sypkú piesčitú konzistenciu, sa musia pomocou špachtle zmiešať s 2 g bezvodého síranu sodného. V prípade potreby možno pridať viac síranu sodného. Po pridaní síranu sodného by mala byť vzorka sypká (pozri poznámku v časti 11.3).
11.4.6 Okamžite pridajte taký objem rozpúšťadla, aký je potrebný na dosiahnutie konečného objemu 10,0 mL, pričom zohľadnite pridaný objem náhradných štandardov a prídavkov štandardov do matrice (informácie o výbere rozpúšťadiel nájdete v časti 7.4 a v tabuľke 2).
11.4.7 Extrahujte vzorku ultrazvukovou sondou so zúženým mikrohrotom s rozmerom 1/8 palca počas 2 min pri nastavení regulátora výstupného výkonu na hodnotu 5, prepínača režimu na pulzný režim a pracovného cyklu na 50%.
11.4.8 Jednorazovú Pasteurovu pipetu voľne vyplňte sklenou vatou do výšky 2 až 3 cm. Prefiltrujte extrakt vzorky cez sklenú vatu a zachyťte ho do vhodnej nádoby. Zo vzorky nemožno získať späť celých 10 mL extrakčného rozpúšťadla. Analytik by preto mal odobrať objem zodpovedajúci citlivosti metódy stanovenia, ktorá sa má použiť. Napríklad pri metódach, ktoré nevyžadujú ďalšie zakoncentrovanie extraktu (napr. metóda 8081 zvyčajne používa konečný objem extraktu 10 mL), možno extrakt zachytiť do scintilačnej liekovky alebo inej uzatvárateľnej nádoby. Pri extraktoch, ktoré budú vyžadovať ďalšie zakoncentrovanie, sa odporúča odobrať rovnaký štandardný objem zo všetkých takýchto vzoriek, aby sa zjednodušil výpočet konečných výsledkov vzoriek. Napríklad odoberte 5,0 mL extraktu do čistej koncentračnej skúmavky. Tento objem predstavuje presne polovicu celkového objemu pôvodného extraktu vzorky. Podľa potreby zohľadnite „stratu“ polovice extraktu pri výpočte konečných výsledkov vzorky alebo zakoncentrujte konečný extrakt na polovicu nominálneho konečného objemu (napr. 0,5 mL oproti 1,0 mL), aby ste túto stratu kompenzovali.
11.4.9 V prípade potreby extrakt pred analýzou zakoncentrujte podľa postupu v časti 11.5 alebo v časti 11.6. V opačnom prípade pokračujte časťou 11.7.
Techniky zahusťovania
Ak je to potrebné na splnenie kritérií citlivosti, extrakty vzoriek získané postupom extrakcie pre nízke koncentrácie alebo pre stredné/vysoké koncentrácie sa môžu zahustiť na konečný objem potrebný pre použitú metódu stanovenia a konkrétnu aplikáciu, a to buď technikou K-D, alebo odparovaním v prúde dusíka.
11.5.1 Zostavte koncentrátor Kuderna-Danish (K-D) pripojením koncentračnej skúmavky s objemom 10 mL k odparovacej banke vhodnej veľkosti.
11.5.2 Vysušte extrakt prechodom cez sušiacu kolónu obsahujúcu približne 10 g bezvodého síranu sodného. Vysušený extrakt zachytávajte v koncentrátore K-D.
11.5.3 Na dosiahnutie kvantitatívneho prenosu prepláchnite zbernú skúmavku a sušiacu kolónu ďalšou dávkou rozpúšťadla s objemom 20 mL do banky K-D.
11.5.4 Do banky pridajte jeden alebo dva čisté varné kamienky a pripojte trojguľôčkovú Snyderovu kolónu. K Snyderovej kolóne aparatúry K-D pripojte sklenenú aparatúru na spätné získavanie pár rozpúšťadla (chladič a zberné zariadenie, pozri časť 6.9) podľa pokynov výrobcu. Snyderovu kolónu vopred navlhčite pridaním približne 1 mL metylénchloridu (alebo iného vhodného rozpúšťadla) do jej hornej časti. Umiestnite aparatúru K-D na horúci vodný kúpeľ (15 – 20 EC nad teplotou varu rozpúšťadla) tak, aby bola koncentračná skúmavka čiastočne ponorená do horúcej vody a celý spodný zaoblený povrch banky bol obklopený horúcou parou. Podľa potreby upravte zvislú polohu aparatúry a teplotu vody tak, aby sa zahusťovanie dokončilo za 10 – 20 min. Pri správnej rýchlosti destilácie budú guľôčky kolóny aktívne klepotať, ale komory sa nebudú zaplavovať. Keď zdanlivý objem kvapaliny dosiahne 1 mL, vyberte aparatúru K-D z vodného kúpeľa a nechajte ju odkvapkať a chladnúť aspoň 10 min.
UPOZORNENIE: Nenechajte extrakt odpariť dosucha, pretože by to viedlo k závažným stratám niektorých analytov. Organofosforové pesticídy sú na takéto straty obzvlášť náchylné.
11.5.4.1 Ak je potrebná výmena rozpúšťadla (ako je uvedené v tabuľke 2 alebo v príslušnej metóde stanovenia), na chvíľu odpojte Snyderovu kolónu a pridajte 50 mL náhradného rozpúšťadla a nový varný kamienok.
11.5.4.2 Znova pripojte Snyderovu kolónu. Zahusťujte extrakt a v prípade potreby zvýšte teplotu vodného kúpeľa, aby sa zachovala správna rýchlosť destilácie.
11.5.5 Odpojte Snyderovu kolónu. Opláchnite banku K-D a spodné zábrusové spoje Snyderovej kolóny 1 – 2 mL rozpúšťadla do koncentračnej skúmavky. Extrakt sa môže ďalej zahusťovať pomocou jednej z techník uvedených v časti 11.6 alebo sa môže upraviť na konečný objem 5,0 – 10,0 mL pomocou vhodného rozpúšťadla (pozri tabuľku 2 alebo príslušnú metódu stanovenia). Ak sú prítomné kryštály síry, pokračujte prečistením podľa metódy 3660.
11.6 Ak je potrebné ďalšie zahusťovanie, použite buď techniku s mikro-Snyderovou kolónou (pozri časť 11.6.1), alebo techniku odparovania v prúde dusíka (pozri časť 11.6.2).
11.6.1 Technika s mikro-Snyderovou kolónou
11.6.1.1 Do koncentračnej skúmavky pridajte nový čistý varný kamienok a priamo ku koncentračnej skúmavke pripojte dvojguľôčkovú mikro-Snyderovu kolónu. K mikro-Snyderovej kolóne aparatúry K-D pripojte sklenenú aparatúru na spätné získavanie pár rozpúšťadla (chladič a zberné zariadenie) podľa pokynov výrobcu. Snyderovu kolónu vopred navlhčite pridaním 0,5 mL metylénchloridu alebo náhradného rozpúšťadla do jej hornej časti. Umiestnite mikrokoncentračnú aparatúru do horúceho vodného kúpeľa tak, aby bola koncentračná skúmavka čiastočne ponorená do horúcej vody. Podľa potreby upravte zvislú polohu aparatúry a teplotu vody tak, aby sa zahusťovanie dokončilo za 5 – 10 min. Pri správnej rýchlosti destilácie budú guľôčky kolóny aktívne klepotať, ale komory sa nebudú zaplavovať.
11.6.1.2 Keď zdanlivý objem kvapaliny dosiahne 0,5 mL, vyberte aparatúru z vodného kúpeľa a nechajte ju odkvapkať a chladnúť aspoň 10 min. Odpojte Snyderovu kolónu a opláchnite jej spodné zábrusové spoje 0,2 mL rozpúšťadla do koncentračnej skúmavky. Upravte konečný objem extraktu na 1,0 – 2,0 mL.
UPOZORNENIE: Nenechajte extrakt odpariť dosucha, pretože by to viedlo k závažným stratám niektorých analytov. Organofosforové pesticídy sú na takéto straty obzvlášť náchylné.
11.6.2 Technika odparovania v prúde dusíka
11.6.2.1 Umiestnite koncentračnú skúmavku do teplého kúpeľa (30 degC) a jemným prúdom čistého, suchého dusíka (filtrovaného cez kolónu s aktívnym uhlím) odparte rozpúšťadlo na objem 0,5 mL.
UPOZORNENIE: Medzi lapačom s aktívnym uhlím a vzorkou sa nesmú používať nové plastové hadičky, pretože môžu spôsobiť interferencie spôsobené ftalátmi.
11.6.2.2 Počas zahusťovania niekoľkokrát opláchnite vnútornú stenu koncentračnej skúmavky rozpúšťadlom. Počas odparovania umiestnite koncentračnú skúmavku tak, aby sa zabránilo kondenzácii vody do extraktu. Pri bežných postupoch sa extrakt nesmie nechať vyschnúť.
UPOZORNENIE: Nenechajte extrakt odpariť dosucha, pretože by to viedlo k závažným stratám niektorých analytov. Organofosforové pesticídy sú na takéto straty obzvlášť náchylné.
11.7 Extrakt sa teraz môže podrobiť postupom prečistenia alebo analyzovať na cieľové analyty pomocou príslušnej techniky alebo techník stanovenia. Ak sa s extraktom nebude ďalej manipulovať ihneď, uzavrite koncentračnú skúmavku zátkou a uložte ju do chladničky. Ak sa bude extrakt skladovať dlhšie ako 2 dni, mal by sa preniesť do liekovky so skrutkovacím uzáverom s vložkou z PTFE a vhodne označiť.
12. Analýza údajov a výpočty
S týmto extrakčným postupom nie sú výslovne spojené žiadne výpočty. Výpočet konečných výsledkov vzoriek nájdete v príslušnej metóde stanovenia.
13. Výkonnostné charakteristiky metódy
14. Predchádzanie znečisteniu
14.1 Prevencia znečisťovania zahŕňa akúkoľvek techniku, ktorá znižuje alebo eliminuje množstvo a/alebo toxicitu odpadu v mieste jeho vzniku. Pri prevádzke laboratória existuje mnoho príležitostí na prevenciu znečisťovania. EPA stanovila preferovanú hierarchiu techník environmentálneho manažérstva, v ktorej je prevencia znečisťovania prvou voľbou. Vždy, keď je to uskutočniteľné, by pracovníci laboratória mali pri riešení vzniku odpadu používať techniky prevencie znečisťovania. Ak nie je možné uskutočniteľným spôsobom znížiť množstvo odpadu pri zdroji, agentúra odporúča recykláciu ako ďalšiu najlepšiu možnosť.
14.2 Informácie o prevencii znečisťovania, ktoré môžu byť použiteľné v laboratóriách a výskumných inštitúciách, nájdete v publikácii Menej je lepšie: Nakladanie s laboratórnymi chemikáliami na zníženie množstva odpadu, ktorú poskytuje Oddelenie pre vzťahy s vládou a vedeckú politiku Americkej chemickej spoločnosti, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Nakladanie s odpadmi
digestorov a pri práci na laboratórnych stoloch, dodržiavaním znenia aj ducha všetkých povolení a predpisov týkajúcich sa vypúšťania do kanalizácie a dodržiavaním všetkých predpisov o tuhom a nebezpečnom odpade, najmä pravidiel identifikácie nebezpečného odpadu a obmedzení jeho ukladania na pôdu alebo do pôdy. Ďalšie informácie o nakladaní s odpadom nájdete v Príručke nakladania s odpadom pre laboratórny personál, ktorú poskytuje Americká chemická spoločnosť na adrese uvedenej v časti 14.2.
Literatúra/Referencie
- 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.
Užitočné informácie
Ultrazvukové homogenizátory tkanív sa často označujú ako sondový sonikátor, sonický lyzátor, ultrazvukový dezintegrátor, ultrazvukový mlyn, sonoruptor, sonifikátor, sonický rozrušovač, bunkový dezintegrátor, ultrazvukový dispergátor alebo rozpúšťač. Rôzne názvy vyplývajú z rozličných aplikácií, ktoré možno realizovať sonikáciou.
Rôzne veľkosti sonotród pre UP200Ht