EPA3550 Vodnik za ultrazvočno ekstrakcijo
Ultrazvočna ekstrakcija je zelena, okolju prijazna metoda ekstrakcije, ki se lahko uporablja tako za majhne laboratorijske vzorce kot za ekstrakcijo dragocenih spojin v komercialnem proizvodnem merilu. Agencija Združenih držav za varstvo okolja (EPA) priporoča različne metodologije analitske kemije in preskušanja lastnosti, vzorčenje in spremljanje okolja ter vzpostavljeno zagotavljanje kakovosti v podporo Zakonu o ohranjanju in obnovi virov (RCRA). Za ultrazvočno podprto ekstrakcijo je EPA izdala naslednje smernice:
METODA 3550C – Ultrazvočna ekstrakcija
1. Obseg in uporaba
Poleg tega so metode SW-846, razen kadar je njihova uporaba obvezna za analizo parametrov, opredeljenih z metodo, namenjene kot usmerjevalne metode, ki vsebujejo splošne informacije o izvajanju analitskega postopka ali tehnike. Laboratorij jih lahko uporabi kot osnovno izhodišče za pripravo lastnega podrobnega standardnega operativnega postopka (SOP), bodisi za lastno splošno uporabo bodisi za uporabo v določenem projektu. Podatki o učinkovitosti, vključeni v to metodo, so namenjeni samo usmerjanju ter niso namenjeni uporabi kot absolutna merila sprejemljivosti pri kontroli kakovosti (QC) za akreditacijo laboratorija in se v ta namen ne smejo uporabljati.
1.1 Ta metoda opisuje postopek ekstrakcije nehlapnih in polhlapnih organskih spojin iz trdnih snovi, kot so tla, blato in odpadki. Ultrazvočni postopek zagotavlja tesen stik matriksa vzorca z ekstrakcijskim topilom.
1.2 Ta metoda je razdeljena na dva postopka glede na pričakovano koncentracijo organskih spojin. Postopek za nizke koncentracije (razdelek 11.3) je namenjen posameznim organskim komponentam, katerih pričakovana koncentracija je manjša ali enaka 20 mg/kg, ter uporablja večjo količino vzorca in tri zaporedne ekstrakcije (nižje koncentracije je težje ekstrahirati). Postopek za srednje/visoke koncentracije (razdelek 11.4) je namenjen posameznim organskim komponentam, katerih pričakovana koncentracija je večja od 20 mg/kg, ter uporablja manjšo količino vzorca in eno ekstrakcijo.
1.3 Močno se priporoča, da se ekstrakti pred analizo očistijo z ustreznim postopkom (npr. z metodo iz serije 3600).
1.4 Za doseganje največje učinkovitosti ekstrakcije je bistveno dosledno upoštevanje metode (vključno z navodili proizvajalca). Obravnava ključnih vidikov postopka ekstrakcije je v razdelku 11.0. Za posebne nastavitve delovanja glejte navodila proizvajalca.
1.5 Ta metoda opisuje vsaj tri sisteme ekstrakcijskih topil, ki se lahko uporabljajo za različne skupine analitov (glejte razdelek 7.4). Uporabljajo se lahko tudi drugi sistemi topil, če je mogoče dokazati ustrezno učinkovitost za obravnavane analite. Izbira ekstrakcijskega topila je odvisna od obravnavanih analitov in nobeno posamezno topilo ni univerzalno uporabno za vse skupine analitov. Zaradi pomislekov glede učinkovitosti ultrazvočne ekstrakcije, zlasti pri koncentracijah blizu ali pod približno 10 μg/kg, mora analitik nujno dokazati učinkovitost določenega sistema topil in pogojev delovanja za obravnavane analite in koncentracije. To dokazovanje velja za vsak uporabljeni sistem topil, vključno s tistimi, ki so izrecno navedeni v tej metodi. Takšno dokazovanje mora vključevati vsaj začetno dokazovanje usposobljenosti, opisano v metodi 3500, z uporabo čistega referenčnega matriksa. Metoda 8000 opisuje postopke, ki se lahko uporabijo za oblikovanje meril učinkovitosti za takšna dokazovanja ter za rezultate vzorcev matriksa s standardnim dodatkom in laboratorijskih kontrolnih vzorcev.
1.6 EPA opozarja, da je objavljenih podatkov o učinkovitosti ultrazvočne ekstrakcije organofosfornih pesticidov pri nizkih koncentracijah v delih na milijardo (ppb) in pod njimi malo. Zato naj bi bila uporaba te metode zlasti za te spojine podprta s podatki o učinkovitosti, kot so obravnavani zgoraj in v metodi 3500.
1.7 Analitikom se priporoča, da pred uporabo te metode preučijo osnovno metodo za vsako vrsto postopka, ki se lahko uporabi v celotni analizi (npr. metode 3500, 3600, 5000 in 8000), za dodatne informacije o postopkih kontrole kakovosti, oblikovanju meril sprejemljivosti pri QC, izračunih in splošnih smernicah. Analitiki naj preučijo tudi izjavo o omejitvi odgovornosti na začetku priročnika in informacije v drugem poglavju za smernice o predvideni prilagodljivosti pri izbiri metod, aparatur, materialov, reagentov in potrebščin ter o odgovornostih analitika pri dokazovanju, da so uporabljene tehnike primerne za obravnavane analite v obravnavanem matriksu in pri zadevnih ravneh.
Poleg tega se analitike in uporabnike podatkov opozarja, da uporaba metod SW-846 za izpolnjevanje zveznih zahtev glede preskušanja ni obvezna, razen kadar je to izrecno določeno s predpisom. EPA informacije v tej metodi zagotavlja kot smernice, ki jih analitik in subjekti, za katere veljajo predpisi, uporabljajo pri presojah, potrebnih za pridobivanje rezultatov, ki izpolnjujejo cilje kakovosti podatkov za predvideno uporabo.
1.8 Uporaba te metode je omejena na ustrezno izkušene in usposobljene analitike ali na delo pod njihovim nadzorom. Vsak analitik mora dokazati sposobnost pridobivanja sprejemljivih rezultatov s to metodo. Kot je navedeno zgoraj, so takšna dokazovanja specifična za obravnavane analite in uporabljeni sistem topil ter za postopke za vzorce z nizkimi in srednjimi/visokimi koncentracijami.
Sonikator za več vzorcev »VialTweeter« za sočasno pripravo vzorcev v več zaprtih vialah in epruvetah
2. Povzetek metode
2.1 Postopek za nizke koncentracije – Vzorec se zmeša z brezvodnim natrijevim sulfatom, da nastane sipki prašek. Zmes se trikrat ekstrahira s topilom z uporabo ultrazvočne ekstrakcije. Ekstrakt se loči od vzorca z vakuumsko filtracijo ali centrifugiranjem. Ekstrakt je pripravljen za končno koncentriranje, čiščenje in/ali analizo.
2.2 Postopek za srednje / visoke koncentracije – Vzorec se zmeša z brezvodnim natrijevim sulfatom, da nastane sipki prašek. Ta se enkrat ekstrahira s topilom z uporabo ultrazvočne ekstrakcije. Del ekstrakta se zbere za čiščenje in/ali analizo.
3. Opredelitve
Za opredelitve, ki so lahko pomembne za to metodo, glejte prvo poglavje in navodila proizvajalca.
4. Interference
4.1 Topila, reagenti, steklovina in druga oprema za obdelavo vzorcev lahko povzročijo artefakte in/ali interference pri analizi vzorcev. Z analizo slepih vzorcev metode je treba dokazati, da vsi ti materiali v pogojih analize ne povzročajo interferenc.
Morda bo potrebna posebna izbira reagentov in čiščenje topil z destilacijo v sistemih, izdelanih v celoti iz stekla. Za posebne smernice o postopkih kontrole kakovosti glejte vsako metodo, ki bo uporabljena, za splošne smernice o čiščenju steklovine pa četrto poglavje.
4.2 Interference so običajno specifične za obravnavane analite. Zato za posebne smernice o interferencah pri ekstrakciji glejte metodo 3500 in ustrezne metode določanja.
5. Varnost
Ta metoda ne obravnava vseh varnostnih vprašanj, povezanih z njeno uporabo. Laboratorij je odgovoren za vzdrževanje varnega delovnega okolja in ažurne zbirke predpisov OSHA glede varnega ravnanja s kemikalijami, navedenimi v tej metodi. Referenčna zbirka varnostnih listov za snovi (MSDS) naj bo na voljo vsem zaposlenim, ki sodelujejo pri teh analizah.
6. Oprema in potrebščine
Trgovska imena ali komercialni izdelki so v tem priročniku omenjeni samo za ponazoritev in ne pomenijo odobritve EPA ali izključnega priporočila za uporabo. Izdelki in nastavitve instrumentov, navedeni v metodah SW-846, predstavljajo izdelke in nastavitve, uporabljene med razvojem metode ali naknadno ovrednotene s strani agencije. Uporabljajo se lahko tudi steklovina, reagenti, potrebščine, oprema in nastavitve, ki niso navedeni v tem priročniku, če je bila dokazana in dokumentirana učinkovitost metode, primerna za predvideno uporabo.
Ta razdelek ne navaja običajne laboratorijske steklovine (npr. čaš in bučk).
6.2 Ultrazvočna priprava – Uporabiti je treba napravo s sonotrodo s titanovo konico ali napravo, ki zagotavlja ustrezno učinkovitost. (npr. UP200Ht ali UP200St)
6.2.1 Ultrazvočni razgrajevalnik – Razgrajevalnik mora imeti moč najmanj 300 vatov in možnost pulznega delovanja. Priporoča se naprava, zasnovana za zmanjšanje zvoka kavitacije. Pri pripravi razgrajevalnika za ekstrakcijo vzorcev z nizkimi in srednjimi/visokimi koncentracijami upoštevajte navodila proizvajalca. (npr. UP400S)
6.2.2 Za postopek metode za nizke koncentracije uporabite 3/4-palčno sonotrodo, za postopek metode za srednje/visoke koncentracije pa 1/8-palčno zoženo mikrokonico, pritrjeno na 1/2-palčno sonotrodo.
6.3 Zvočno zaščitno ohišje – Za preprečevanje poškodb sluha se priporoča uporaba zvočno zaščitnega ohišja (npr. zvočno zaščitnega ohišja SPB-L). Tako je mogoče znatno zmanjšati kavitacijski hrup procesa sonikacije.
Dodatna oprema
6.4.1 Sušilnik – Zmožen vzdrževanja 105 degC.
6.4.2 Eksikator.
6.4.3 Žarilni lončki – Porcelanasti ali aluminijasti za enkratno uporabo.
6.5 Pasteurjeve pipete – 1-mL, steklene, za enkratno uporabo.
6.7 Aparatura za vakuumsko ali tlačno filtracijo
6.7.1 Büchnerjev lij
6.7.2 Filtrirni papir
6.8 Aparatura Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Cevka za koncentriranje – 10-mL, graduirana. Za preprečevanje izhlapevanja ekstraktov se uporablja stekleni zamašek z obrusom.
6.8.2 Izparilna bučka – 500-mL. Bučko pritrdite na cevko za koncentriranje z vzmetmi, objemkami ali enakovrednimi pripomočki.
6.8.3 Snyderjeva kolona – Makro izvedba s tremi kroglami.
6.8.4 Snyderjeva kolona – Mikro izvedba z dvema kroglama.
6.8.5 Vzmeti – 1/2-palčne.
6.9 Sistem za zajem in ponovno pridobivanje hlapov topila.
OPOMBA: Ta steklovina se priporoča za ponovno pridobivanje topila med postopki koncentriranja, ki zahtevajo uporabo izparilnih koncentratorjev Kuderna-Danish. Vključitev te aparature lahko zahtevajo zvezni, državni ali lokalni občinski predpisi, ki urejajo emisije hlapnih organskih spojin v zrak. EPA priporoča vključitev tovrstnega sistema za ponovno pridobivanje kot način izvajanja programa zmanjševanja emisij. Ponovno pridobivanje topila je način za uskladitev s pobudami za zmanjševanje količine odpadkov in preprečevanje onesnaževanja.
6.10 Vrelni kamenčki – Ekstrahirani s topilom, približno 10/40 mesh (silicijev karbid ali enakovreden material).
6.11 Vodna kopel – Ogrevana, s pokrovom s koncentričnimi obroči, z možnostjo uravnavanja temperature do ± 5 degC. Kopel naj se uporablja v digestoriju.
6.12 Tehtnica – Z zgornjo tehtalno ploščo, ki omogoča natančno tehtanje na 0,01 g.
6.13 Viale – 2-mL, za samodejni vzorčevalnik GC, z navojnimi ali krimp pokrovčki s podlogo iz politetrafluoroetilena (PTFE).
6.14 Steklene scintilacijske viale – 20-mL, z navojnimi pokrovčki s podlogo iz PTFE.
6.15 Lopatica – Iz nerjavnega jekla ali PTFE.
6.16 Sušilna kolona – Kromatografska kolona iz borosilikatnega stekla z notranjim premerom 20-mm in stekleno volno na dnu.
OPOMBA: Kolone s ploščicami iz sintranega stekla je težko dekontaminirati, potem ko so bile uporabljene za sušenje močno onesnaženih ekstraktov. Kupiti je mogoče kolone brez frit.
Za zadrževanje adsorbenta uporabite majhen čep iz steklene volne. Pred polnjenjem kolone z adsorbentom čep iz steklene volne predhodno sperite s 50 mL acetona in nato s 50 mL elucijskega topila.
6.17 Aparatura za izparevanje z dušikom (izbirno) – N-Evap, z 12 ali 24 mesti (Organomation Model 112 ali enakovredna).
7. Reagenti in standardi
7.2 Reagenčna voda brez organskih snovi. Vse navedbe vode v tej metodi se nanašajo na reagenčno vodo brez organskih snovi, kot je opredeljena v prvem poglavju.
7.3 Natrijev sulfat (granuliran, brezvoden), Na2SO4. Očistite ga s segrevanjem pri 400 degC 4 ure v plitvem pladnju ali s predhodnim čiščenjem natrijevega sulfata z metilenkloridom. Če je natrijev sulfat predhodno očiščen z metilenkloridom, naj se analizira slepi vzorec metode, da se dokaže odsotnost interferenc zaradi natrijevega sulfata.
7.4 Ekstrakcijska topila
Vzorce naj se ekstrahira s sistemom topil, ki zagotavlja optimalen, ponovljiv izkoristek obravnavanih analitov iz matriksa vzorca pri obravnavanih koncentracijah. Izbira ekstrakcijskega topila je odvisna od obravnavanih analitov in nobeno posamezno topilo ni univerzalno uporabno za vse skupine analitov. Ne glede na uporabljeni sistem topil, vključno s tistimi, ki so izrecno navedeni v tej metodi, mora analitik dokazati ustrezno učinkovitost za obravnavane analite pri obravnavanih ravneh. Takšno dokazovanje mora vključevati vsaj začetno dokazovanje usposobljenosti, opisano v metodi 3500, z uporabo čistega referenčnega matriksa. Metoda 8000 opisuje postopke, ki se lahko uporabijo za oblikovanje meril učinkovitosti za takšna dokazovanja ter za rezultate vzorcev matriksa s standardnim dodatkom in laboratorijskih kontrolnih vzorcev.
Številni spodaj opisani sistemi topil vključujejo kombinacijo topila, ki se meša z vodo, kot je aceton, in topila, ki se z vodo ne meša, kot sta metilenklorid ali heksan. Namen topila, ki se meša z vodo, je olajšati ekstrakcijo mokrih trdnih snovi, saj omogoča, da mešanica topil prodre skozi plast vode na površini trdnih delcev. Topilo, ki se z vodo ne meša, ekstrahira organske spojine s podobno polarnostjo. Tako se nepolarno topilo, kot je heksan, pogosto uporablja za nepolarne analite, kot so PCB, medtem ko se polarno topilo, kot je metilenklorid, lahko uporablja za polarne analite. Polarnost acetona lahko prav tako pomaga pri ekstrakciji polarnih analitov v mešanih sistemih topil.
Tabela 1 vsebuje primere podatkov o izkoristku za izbrane polhlapne organske spojine, ekstrahirane iz standardnega referenčnega materiala NIST (SRM) z različnimi sistemi ekstrakcijskih topil. Naslednji razdelki podajajo smernice za izbiro topil za različne razrede analitov.
Vsa topila naj bodo kakovosti za analizo pesticidov ali enakovredne kakovosti. Topila se lahko pred uporabo razplinijo.
7.4.1 Polhlapne organske spojine se lahko ekstrahirajo z acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ali acetonom/metilenkloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organoklorni pesticidi se lahko ekstrahirajo z acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ali acetonom/metilenkloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB se lahko ekstrahirajo z acetonom/heksanom (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetonom/metilenkloridom (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) ali heksanom (C6H14).
7.4.4 Uporabljajo se lahko tudi drugi sistemi topil, če lahko analitik dokaže ustrezno učinkovitost za obravnavane analite pri obravnavanih koncentracijah v matriksu vzorca (glejte metodo 3500).
7.5 Topila za zamenjavo – Pri uporabi nekaterih metod določanja je treba ekstrakcijsko topilo zamenjati s topilom, združljivim z instrumenti, uporabljenimi pri tej metodi določanja. Za izbiro ustreznega topila za zamenjavo glejte metodo določanja, ki bo uporabljena. Vsa topila morajo biti kakovosti za analizo pesticidov ali enakovredne kakovosti. Primeri topil za zamenjavo so navedeni spodaj.
7.5.1 Heksan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cikloheksan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Metanol, CH3OH
Zvočno zaščitno ohišje SPB-L znatno zmanjša kavitacijski hrup sonikacije.
8. Odvzem, konzerviranje in shranjevanje vzorcev
8.1 Glejte uvodno gradivo četrtega poglavja »Organski analiti«, metodo 3500 in posebne metode določanja, ki bodo uporabljene.
8.2 Trdne vzorce, ki bodo ekstrahirani s tem postopkom, naj se odvzame in shrani enako kot vse druge trdne vzorce, ki vsebujejo polhlapne organske spojine.
9. Nadzor kakovosti
9.2 Začetno dokazovanje usposobljenosti
Vsak laboratorij mora dokazati začetno usposobljenost za vsako kombinacijo priprave vzorca in metode določanja, ki jo uporablja, s pridobivanjem podatkov s sprejemljivo točnostjo in natančnostjo za ciljne analite v čistem matriksu. Laboratorij mora dokazovanje usposobljenosti ponoviti tudi ob vsakem usposabljanju novih zaposlenih ali večjih spremembah instrumentov. Za informacije o izvedbi dokazovanja usposobljenosti glejte metodo 8000.
9.3 Na začetku, pred obdelavo kakršnih koli vzorcev, naj analitik dokaže, da noben del opreme, ki je v stiku z vzorcem in reagenti, ne povzroča interferenc. To se doseže z analizo slepega vzorca metode. Kot sprotno preverjanje naj se ob vsaki ekstrakciji, čiščenju in analizi vzorcev ter ob spremembi reagentov ekstrahira in analizira slepi vzorec metode za obravnavane spojine kot zaščita pred trajnim onesnaženjem v laboratoriju.
9.4 Za vse slepe vzorce metode, vzorce matriksa s standardnim dodatkom ali ponovljene vzorce naj se uporabijo isti analitski postopki (razdelek 11.0) kot za dejanske vzorce.
9.5 Pri tej metodi naj se uporabljajo standardne prakse zagotavljanja kakovosti, vključene v ustrezne dokumente sistematičnega načrtovanja in laboratorijske SOP. Vsi pogoji delovanja instrumentov naj se zabeležijo.
9.6 Za postopke kontrole kakovosti pri ekstrakciji in pripravi vzorcev glejte tudi metodo 3500, za postopke QC pri določanju pa metode določanja, ki bodo uporabljene.
9.7 Kadar so navedeni v ustrezni metodi določanja, naj se nadomestni standardi dodajo vsem vzorcem pred ekstrakcijo. Za več informacij glejte metodi 3500 in 8000 ter ustrezne metode določanja.
9.8 Kot je bilo že navedeno, naj bi bila uporaba katere koli ekstrakcijske tehnike, vključno z ultrazvočno ekstrakcijo, podprta s podatki, ki dokazujejo učinkovitost določenega sistema topil in pogojev delovanja za obravnavane analite pri obravnavanih ravneh v matriksu vzorca.
10. Kalibracija in standardizacija
S tem postopkom ekstrakcije vzorcev niso neposredno povezani nobeni koraki kalibracije ali standardizacije.
11. Postopek
Kot je navedeno v razdelku 1.4, ultrazvočna ekstrakcija morda ni tako temeljita metoda kot druge metode ekstrakcije za tla/trdne snovi. Zato je za doseganje največje učinkovitosti ekstrakcije bistveno dosledno upoštevanje te metode (vključno z navodili proizvajalca). Za uspešno uporabo te tehnike je treba izpolniti vsaj naslednje zahteve:
11.1 Ravnanje z vzorci
11.1.2 Vzorci odpadkov – Vzorce, sestavljene iz več faz, je treba pred ekstrakcijo pripraviti s postopkom ločevanja faz, opisanim v drugem poglavju. Ta postopek ekstrakcije je namenjen samo trdnim snovem.
11.1.3 Suhi vzorci odpadkov, primerni za mletje – Odpadke zmeljite ali drugače razdrobite, tako da preidejo skozi sito z odprtinami 1-mm ali jih je mogoče iztisniti skozi odprtino 1- mm. V aparaturo za mletje vnesite dovolj vzorca, da ga bo po mletju vsaj 10 g.
POZOR: Sušenje in mletje naj se izvajata v digestoriju, da se prepreči onesnaženje laboratorija.
11.1.4 Lepljivi, vlaknasti ali oljnati materiali, ki niso primerni za mletje – Te materiale razrežite, razcefrajte ali drugače zmanjšajte njihovo velikost, da omogočite mešanje in največjo izpostavljenost površin vzorca za ekstrakcijo.
11.2 Določanje odstotnega deleža suhe snovi – Kadar je treba rezultate vzorca izračunati na osnovi suhe mase, naj se ločen del vzorca odtehta hkrati z delom, uporabljenim za analitsko določanje.
POZOR: Sušilnik naj bo nameščen v digestoriju ali opremljen z odvodom zraka. Močno onesnažen vzorec nevarnih odpadkov lahko povzroči znatno onesnaženje laboratorija.
Takoj po tehtanju alikvota vzorca za ekstrakcijo v tariran žarilni lonček odtehtajte dodaten alikvot vzorca z maso 5–10 g. Ta alikvot sušite čez noč pri 105 degC. Pred tehtanjem ga pustite, da se ohladi v eksikatorju.
Odstotni delež suhe snovi izračunajte na naslednji način:
% suhe snovi = (g suhega vzorca / g vzorca) x 100
Ta alikvot, posušen v sušilniku, se ne uporablja za ekstrakcijo in naj se po določitvi suhe mase ustrezno odstrani.
11.3 Postopek ekstrakcije za nizke koncentracije
Ta postopek velja za trdne vzorce, za katere se pričakuje, da vsebujejo manj ali enako 20 mg/kg organskih analitov.
Koraki pred sonikacijo
11.3.1 Naslednje korake naj se izvede hitro, da se prepreči izguba bolj hlapnih snovi, ki jih je mogoče ekstrahirati.
11.3.1.1 V 400-mL čašo odtehtajte približno 30 g vzorca. Maso zabeležite na 0,1 g natančno.
11.3.1.2 Vzorcu v vsaki seriji, izbranemu za standardni dodatek, dodajte 1,0 mL raztopine za standardni dodatek matriksu. Za smernice o ustrezni izbiri spojin za standardni dodatek matriksu in njihovih koncentracij glejte metodo 3500. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.3.1.3 Vsem vzorcem, vzorcem s standardnim dodatkom, vzorcem QC in slepim vzorcem dodajte 1,0 mL raztopine nadomestnega standarda. Za smernice o ustrezni izbiri nadomestnih spojin in njihovih koncentracij glejte metodo 3500. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.3.1.4 Če bo uporabljeno čiščenje z gelsko permeacijo (glejte metodo 3640), naj analitik bodisi doda dvakratni volumen raztopine za dodajanje nadomestnih standardov (in raztopine za standardni dodatek matriksu, kadar je ustrezno) bodisi koncentrira končni ekstrakt na polovico običajnega volumna, da nadomesti polovico ekstrakta, izgubljeno pri nanašanju na kolono GPC. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.3.1.5 Neporozne ali mokre vzorce (lepljive ali glinaste vrste), ki nimajo sipke peščene teksture, je treba z lopatico zmešati s 60 g brezvodnega natrijevega sulfata. Po potrebi se lahko doda več natrijevega sulfata. Po dodatku natrijevega sulfata naj bo vzorec sipek. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.3.1.6 Takoj dodajte 100 mL ekstrakcijskega topila ali mešanice topil (za informacije o izbiri topil glejte razdelek 7.4 in tabelo 2).
11.3.2 Spodnjo površino konice 3/4-palčne sonotrode za razgradnjo namestite približno 1/2 palca pod površino topila, vendar nad plastjo sedimenta.
OPOMBA: Prepričajte se, da je ultrazvočna sonotroda pravilno nameščena v skladu z navodili proizvajalca.
11.3.3 Vzorec ultrazvočno ekstrahirajte 3 min, pri čemer naj bo nastavitev izhodne moči 100% (polna moč) ali nastavitev moči, ki jo priporoča proizvajalec, stikalo načina delovanja na Pulse (pulzno dovajanje energije namesto neprekinjenega dovajanja), delež časa vklopa pa nastavljen na 50% (energija je vklopljena 50% časa in izklopljena 50% časa). Ne uporabljajte sonde z mikrokonico.
11.3.4 Ekstrakt odlijte in ga filtrirajte skozi filtrirni papir (npr. Whatman No. 41 ali enakovreden) v Büchnerjevem liju, pritrjenem na čisto 500-mL filtrirno bučko. Druga možnost je, da ekstrakt odlijete v centrifugirno steklenico in centrifugirate pri nizki hitrosti, da odstranite delce.
11.3.5 Ekstrakcijo ponovite še dvakrat z dvema dodatnima 100-mL porcijama čistega topila. Po vsaki ultrazvočni ekstrakciji odlijte topilo. Po zadnji ultrazvočni ekstrakciji celoten vzorec prelijte v Büchnerjev lij, čašo sperite z ekstrakcijskim topilom in izpirek dodajte v lij.
Koraki po sonikaciji
11.3.6 Po potrebi ekstrakt pred analizo koncentrirajte po postopku iz razdelka 11.5. V nasprotnem primeru nadaljujte z razdelkom 11.7.
UP200St z mikrokonico za sonikacijo vzorcev
11.4 Postopek ekstrakcije za srednje / visoke koncentracije
Ta postopek velja za trdne vzorce, za katere se pričakuje, da vsebujejo več kot 20 mg/kg organskih analitov.
Koraki pred sonikacijo
11.4.2 Vzorcu v vsaki seriji, izbranemu za standardni dodatek, dodajte 1,0 mL raztopine za standardni dodatek matriksu. Za smernice o ustrezni izbiri spojin za standardni dodatek matriksu in njihovih koncentracij glejte metodo 3500. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.4.3 Vsem vzorcem, vzorcem s standardnim dodatkom, vzorcem QC in slepim vzorcem dodajte 1,0 mL raztopine za dodajanje nadomestnih standardov. Za smernice o ustrezni izbiri spojin za standardni dodatek matriksu in njihovih koncentracij glejte metodo 3500. Glejte tudi opombo v razdelku 11.3.
11.4.4 Če bo uporabljeno čiščenje z gelsko permeacijo (glejte metodo 3640), naj analitik bodisi doda dvakratni volumen raztopine za dodajanje nadomestnih standardov (in raztopine za standardni dodatek matriksu, kadar je ustrezno) bodisi koncentrira končni ekstrakt na polovico običajnega volumna, da nadomesti polovico ekstrakta, izgubljeno pri nanašanju na kolono GPC.
11.4.5 Neporozne ali mokre vzorce (lepljive ali glinaste vrste), ki nimajo sipke peščene teksture, je treba z lopatico zmešati z 2 g brezvodnega natrijevega sulfata. Po potrebi se lahko doda več natrijevega sulfata. Po dodatku natrijevega sulfata naj bo vzorec sipek (glejte opombo v razdelku 11.3).
11.4.6 Takoj dodajte toliko topila, kot je potrebno za doseganje končnega volumna 10,0 mL, ob upoštevanju dodanega volumna nadomestnih standardov in standardnih dodatkov matriksu (za informacije o izbiri topil glejte razdelek 7.4 in tabelo 2).
11.4.7 Vzorec ekstrahirajte z ultrazvočno sondo z 1/8-palčno zoženo mikrokonico 2 min pri nastavitvi izhodne moči 5, s stikalom načina delovanja na pulznem delovanju in deležem časa vklopa 50%.
11.4.8 Pasteurjevo pipeto za enkratno uporabo rahlo napolnite z 2 do 3 cm steklene volne. Ekstrakt vzorca filtrirajte skozi stekleno volno in ga zberite v ustrezni posodi. Iz vzorca ni mogoče pridobiti vseh 10 mL ekstrakcijskega topila. Zato naj analitik zbere volumen, primeren za občutljivost metode določanja, ki bo uporabljena. Pri metodah, pri katerih ekstrakta ni treba dodatno koncentrirati (npr. metoda 8081 običajno uporablja končni volumen ekstrakta 10 mL), se lahko ekstrakt zbere v scintilacijski viali ali drugi posodi, ki jo je mogoče zapreti. Pri ekstraktih, ki jih bo treba dodatno koncentrirati, je priporočljivo za vse takšne vzorce zbrati standardni volumen, da se poenostavi izračun končnih rezultatov vzorcev. Na primer, v čisti cevki za koncentriranje zberite 5,0 mL ekstrakta. Ta volumen predstavlja natanko polovico celotnega volumna prvotnega ekstrakta vzorca. Po potrebi pri končnih izračunih za vzorec upoštevajte »izgubo« polovice ekstrakta ali končni ekstrakt koncentrirajte na polovico nominalnega končnega volumna (npr. 0,5 mL namesto 1,0 mL), da nadomestite izgubo.
11.4.9 Po potrebi ekstrakt pred analizo koncentrirajte po postopku iz razdelka 11.5 ali 11.6. V nasprotnem primeru nadaljujte z razdelkom 11.7.
Tehnike koncentriranja
Kadar je to potrebno za izpolnjevanje meril občutljivosti, se lahko ekstrakti vzorcev iz postopka ekstrakcije za nizke koncentracije ali iz postopka za srednje/visoke koncentracije koncentrirajo na končni volumen, potreben za uporabljeno metodo določanja in posebno uporabo, s tehniko K-D ali izparevanjem z dušikom.
11.5.1 Sestavite koncentrator Kuderna-Danish (K-D), tako da 10-mL cevko za koncentriranje pritrdite na izparilno bučko ustrezne velikosti.
11.5.2 Ekstrakt posušite s prepuščanjem skozi sušilno kolono, ki vsebuje približno 10 g brezvodnega natrijevega sulfata. Posušeni ekstrakt zberite v koncentratorju K-D.
11.5.3 Zbiralno cevko in sušilno kolono sperite z dodatno 20-mL porcijo topila v bučko K-D, da dosežete kvantitativen prenos.
11.5.4 V bučko dodajte en ali dva čista vrelna kamenčka in pritrdite Snyderjevo kolono s tremi kroglami. Steklovino za zajem in ponovno pridobivanje hlapov topila (kondenzator in zbiralno napravo, glejte razdelek 6.9) pritrdite na Snyderjevo kolono aparature K-D v skladu z navodili proizvajalca. Snyderjevo kolono predhodno omočite, tako da na vrh kolone dodate približno 1 mL metilenklorida (ali drugega ustreznega topila). Aparaturo K-D postavite na vročo vodno kopel (15–20 EC nad vreliščem topila), tako da je cevka za koncentriranje delno potopljena v vročo vodo, celotna spodnja zaobljena površina bučke pa je obdana z vročo paro. Po potrebi prilagodite navpični položaj aparature in temperaturo vode, da koncentriranje zaključite v 10–20 min. Pri ustrezni hitrosti destilacije bodo krogle v koloni živahno ropotale, vendar komore ne bodo poplavljene. Ko navidezni volumen tekočine doseže 1 mL, aparaturo K-D odstranite iz vodne kopeli ter jo pustite odtekati in ohlajati vsaj 10 min.
POZOR: Ne pustite, da ekstrakt izpari do suhega, saj bi to povzročilo velike izgube nekaterih analitov. Organofosforni pesticidi so še posebej dovzetni za takšne izgube.
11.5.4.1 Če je potrebna zamenjava topila (kot je navedeno v tabeli 2 ali ustrezni metodi določanja), za kratek čas odstranite Snyderjevo kolono ter dodajte 50 mL topila za zamenjavo in nov vrelni kamenček.
11.5.4.2 Snyderjevo kolono znova pritrdite. Ekstrakt koncentrirajte in po potrebi zvišajte temperaturo vodne kopeli, da ohranite ustrezno hitrost destilacije.
11.5.5 Odstranite Snyderjevo kolono. Bučko K-D in spodnje spoje Snyderjeve kolone sperite z 1–2 mL topila v cevko za koncentriranje. Ekstrakt se lahko dodatno koncentrira z eno od tehnik, opisanih v razdelku 11.6, ali pa se njegov volumen z ustreznim topilom prilagodi na končni volumen 5,0–10,0 mL (glejte tabelo 2 ali ustrezno metodo določanja). Če so prisotni kristali žvepla, za čiščenje nadaljujte z metodo 3660.
11.6 Če je potrebno dodatno koncentriranje, uporabite tehniko z mikro-Snyderjevo kolono (glejte razdelek 11.6.1) ali tehniko izparevanja z dušikom (glejte razdelek 11.6.2).
11.6.1 Tehnika z mikro-Snyderjevo kolono
11.6.1.1 V cevko za koncentriranje dodajte nov čist vrelni kamenček in neposredno na cevko pritrdite mikro-Snyderjevo kolono z dvema kroglama. Steklovino za zajem in ponovno pridobivanje hlapov topila (kondenzator in zbiralno napravo) pritrdite na mikro-Snyderjevo kolono aparature K-D v skladu z navodili proizvajalca. Snyderjevo kolono predhodno omočite, tako da na vrh kolone dodate 0,5 mL metilenklorida ali topila za zamenjavo. Aparaturo za mikrokoncentriranje postavite v vročo vodno kopel, tako da je cevka za koncentriranje delno potopljena v vročo vodo. Po potrebi prilagodite navpični položaj aparature in temperaturo vode, da koncentriranje zaključite v 5–10 min. Pri ustrezni hitrosti destilacije bodo krogle v koloni živahno ropotale, vendar komore ne bodo poplavljene.
11.6.1.2 Ko navidezni volumen tekočine doseže 0,5 mL, aparaturo odstranite iz vodne kopeli ter jo pustite odtekati in ohlajati vsaj 10 min. Odstranite Snyderjevo kolono in njene spodnje spoje sperite z 0,2 mL topila v cevko za koncentriranje. Končni volumen ekstrakta prilagodite na 1,0–2,0 mL.
POZOR: Ne pustite, da ekstrakt izpari do suhega, saj bi to povzročilo velike izgube nekaterih analitov. Organofosforni pesticidi so še posebej dovzetni za takšne izgube.
11.6.2 Tehnika izparevanja z dušikom
11.6.2.1 Cevko za koncentriranje postavite v toplo kopel (30 degC) in z blagim tokom čistega, suhega dušika (filtriranega skozi kolono z aktivnim ogljem) izparevajte topilo do volumna 0,5 mL.
POZOR: Med ogljenim lovilnikom in vzorcem se ne smejo uporabljati nove plastične cevke, saj lahko povzročijo ftalatne interference.
11.6.2.2 Med koncentriranjem notranjo steno cevke za koncentriranje večkrat sperite s topilom. Med izparevanjem cevko za koncentriranje namestite tako, da preprečite kondenzacijo vode v ekstrakt. Pri običajnih postopkih se ekstrakt ne sme posušiti.
POZOR: Ne pustite, da ekstrakt izpari do suhega, saj bi to povzročilo velike izgube nekaterih analitov. Organofosforni pesticidi so še posebej dovzetni za takšne izgube.
11.7 Ekstrakt se zdaj lahko očisti z ustreznimi postopki ali analizira za ciljne analite z ustrezno tehniko oziroma tehnikami določanja. Če nadaljnja obdelava ekstrakta ne bo izvedena takoj, cevko za koncentriranje zamašite in jo shranite v hladilniku. Če bo ekstrakt shranjen dlje kot 2 dni, naj se prenese v vialo z navojnim pokrovčkom s podlogo iz PTFE in ustrezno označi.
12. Analiza podatkov in izračuni
S tem postopkom ekstrakcije niso izrecno povezani nobeni izračuni. Za izračun končnih rezultatov vzorcev glejte ustrezno metodo določanja.
13. Učinkovitost metode
14. Preprečevanje onesnaževanja
14.1 Preprečevanje onesnaževanja zajema vsako tehniko, ki zmanjša ali odpravi količino in/ali strupenost odpadkov na mestu njihovega nastanka. Pri laboratorijskem delu obstajajo številne možnosti za preprečevanje onesnaževanja. EPA je vzpostavila prednostno hierarhijo tehnik okoljskega upravljanja, ki preprečevanje onesnaževanja uvršča na prvo mesto med možnostmi upravljanja. Kadar je izvedljivo, naj laboratorijsko osebje uporablja tehnike preprečevanja onesnaževanja za obravnavo nastajanja odpadkov. Kadar odpadkov ni mogoče izvedljivo zmanjšati pri viru, agencija priporoča recikliranje kot naslednjo najboljšo možnost.
14.2 Za informacije o preprečevanju onesnaževanja, ki bi lahko bile uporabne za laboratorije in raziskovalne ustanove, glejte publikacijo Manj je bolje: Upravljanje laboratorijskih kemikalij za zmanjševanje odpadkov, ki je na voljo pri Oddelku za odnose z vlado in znanstveno politiko Ameriškega kemijskega društva, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Ravnanje z odpadki
digestorijev in pri delu na laboratorijskih pultih, z upoštevanjem črke in duha vseh dovoljenj in predpisov za izpuste v kanalizacijo ter z upoštevanjem vseh predpisov o trdnih in nevarnih odpadkih, zlasti pravil za opredelitev nevarnih odpadkov in omejitev odlaganja na kopnem. Za dodatne informacije o ravnanju z odpadki glejte Priročnik za ravnanje z odpadki za laboratorijsko osebje, ki je na voljo pri Ameriškem kemijskem društvu na naslovu, navedenem v razdelku 14.2.
Literatura/viri
- 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.
Koristna dejstva
Ultrazvočni homogenizatorji tkiv se pogosto imenujejo sonikator s sondo, zvočni lizator, ultrazvočni razgrajevalnik, ultrazvočni mlin, sonoruptor, sonifikator, zvočni dezintegrator, razgrajevalnik celic, ultrazvočni dispergator ali raztapljalnik. Različna poimenovanja izhajajo iz različnih vrst uporabe, ki jih omogoča sonikacija.
Različne velikosti sonotrod za UP200Ht