Посібник з ультразвукової екстракції EPA3550
Ультразвукова екстракція – це зелений, екологічно безпечний метод екстракції, який можна застосовувати як до малих лабораторних зразків, так і для виділення цінних сполук у промисловому масштабі. Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) рекомендує різноманітні методики аналітичної хімії та випробувань характеристик, відбору та моніторингу екологічних проб, а також забезпечення якості для підтримки Закону про збереження ресурсів і відновлення (RCRA). Для ультразвукової екстракції EPA опублікувало такі рекомендації:
МЕТОД 3550C – Ультразвукова екстракція
1. Сфера застосування
Крім того, методи SW-846, за винятком обов’язкового використання методів для аналізу параметрів, визначених методом, призначені бути рекомендаційними методами, які містять загальну інформацію про те, як виконувати аналітичну процедуру або техніку, яку лабораторія може використовувати як базову початкову точку для створення власної детальної Стандартної операційної процедури (SOP), або для свого загального використання, або для конкретного проєктного застосування. Дані щодо ефективності, включені в цей метод, наведені виключно для рекомендаційних цілей, і вони не призначені та не повинні використовуватися як абсолютні критерії прийняття для цілей контролю якості для акредитації лабораторії.
1.1 Цей метод описує процедуру екстрагування нелетких і напівлетких органічних сполук із твердих речовин, таких як ґрунти, шлами та відходи. Ультразвуковий процес забезпечує тісний контакт матриці зразка з розчинником для екстракції.
1.2 Цей метод поділено на дві процедури, засновані на очікуваній концентрації органічних сполук. Процедура для низьких концентрацій (розд. 11.3) призначена для окремих органічних компонентів, очікуваних на рівні менше або дорівнює 20 mg/kg, і використовує більший розмір зразка та три послідовні екстракції (нижчі концентрації важче екстрагувати). Процедура для середніх/високих концентрацій (розд. 11.4) призначена для окремих органічних компонентів, очікуваних на рівні більше 20 mg/kg, і використовує менший зразок та одну екстракцію.
1.3 Наполегливо рекомендується, щоб екстракти піддавалися певній формі очищення (наприклад, з використанням методу з серії 3600) перед аналізом.
1.4 Критично важливо, щоб метод (включаючи інструкції виробника) дотримувалися чітко, щоб досягти максимальної ефективності екстракції. Див. розд. 11.0 для обговорення критичних аспектів процедури екстракції. Зверніться до інструкцій виробника щодо конкретних робочих налаштувань.
1.5 Цей метод описує принаймні три системи розчинників для екстракції, які можуть бути застосовані для різних груп аналітів (див. розд. 7.4). Можуть застосовуватися інші системи розчинників, за умови, що можна продемонструвати адекватну ефективність для аналітів, що цікавлять. Вибір розчинника для екстракції залежатиме від аналітів, що цікавлять, і жоден єдиний розчинник не є універсально застосовним до всіх груп аналітів. Внаслідок занепокоєння щодо ефективності ультразвукової екстракції, особливо при концентраціях близько або нижче приблизно 10 μg/kg, аналітик зобов’язаний продемонструвати ефективність конкретної системи розчинників та робочих умов для аналітів, що цікавлять, і концентрацій, що цікавлять. Ця демонстрація застосовується до будь-якої системи розчинників, яка використовується, включаючи ті, що конкретно зазначені в цьому методі. Як мінімум, така демонстрація охоплюватиме початкову демонстрацію компетентності, описану в Методі 3500, з використанням чистої референтної матриці. Метод 8000 описує процедури, які можуть бути використані для розробки критеріїв ефективності для таких демонстрацій, а також для результатів додавання матриці та контрольних зразків лабораторії.
1.6 EPA зазначає, що існують обмежені опубліковані дані щодо ефективності ультразвукової екстракції стосовно фосфорорганічних пестицидів при низьких концентраціях у частинах на мільярд (ppb) і нижче. Внаслідок цього використання цього методу для цих сполук, зокрема, має підтверджуватися даними щодо ефективності, такими як обговорені вище та в Методі 3500.
1.7 Перед використанням цього методу аналітикам рекомендується звернутися до базового методу для кожного типу процедури, яка може бути застосована в загальному аналізі (наприклад, Методи 3500, 3600, 5000 та 8000) для додаткової інформації щодо процедур контролю якості, розробки критеріїв прийняття контролю якості, розрахунків та загальних рекомендацій. Аналітики також повинні звернутися до заяви про відмову від відповідальності на початку посібника та інформації в Розділі Два щодо рекомендацій щодо передбаченої гнучкості у виборі методів, апаратури, матеріалів, реагентів та витратних матеріалів, а також щодо відповідальності аналітика за демонстрацію того, що застосовані техніки є відповідними для аналітів, що цікавлять, у матриці, що цікавить, і на рівнях, що викликають занепокоєння.
Крім того, аналітикам і користувачам даних рекомендується враховувати, що, за винятком випадків, явно зазначених у нормативному документі, використання методів SW-846 не є обов’язковим для відповідності федеральним вимогам до тестування. Інформація, що міститься в цьому методі, надається EPA як рекомендація для використання аналітиками та регульованою спільнотою при прийнятті рішень, необхідних для отримання результатів, які відповідають цілям щодо якості даних для запланованого застосування.
1.8 Використання цього методу обмежене застосуванням кваліфікованими досвідченими та навченими аналітиками або під їхнім наглядом. Кожен аналітик повинен продемонструвати здатність отримувати прийнятні результати за допомогою цього методу. Як зазначено вище, такі демонстрації є специфічними для цільових аналітів і використовуваної розчинної системи, а також для процедур для зразків з низькою та середньою/високою концентрацією.
Багатозразковий ультразвуковий гомогенізатор “VialTweeter” для одночасної підготовки зразків у кількох герметичних флаконах і пробірках
2. Короткий опис методу
2.1 Процедура для низьких концентрацій — Зразок змішують з безводним сульфатом натрію до утворення вільно текучого порошку. Суміш екстрагують розчинником тричі, використовуючи ультразвукову екстракцію. Екстракт відділяють від зразка за допомогою вакуумної фільтрації або центрифугування. Екстракт готовий до остаточного концентрування, очищення та/або аналізу.
2.2 Процедура для середніх / високих концентрацій — Зразок змішують з безводним сульфатом натрію до утворення вільно текучого порошку. Його екстрагують розчинником один раз, використовуючи ультразвукову екстракцію. Частину екстракту збирають для очищення та/або аналізу.
3. Визначення
Зверніться до Розділу Один та інструкцій виробника щодо визначень, які можуть бути релевантними для цього методу.
4. Перешкоди
4.1 Розчинники, реагенти, скляний посуд та інше обладнання для обробки зразків можуть створювати артефакти та/або перешкоди для аналізу зразків. Необхідно продемонструвати, що всі ці матеріали не містять перешкод за умов аналізу шляхом аналізу холостих проб методу.
Може бути необхідним специфічний вибір реагентів та очищення розчинників шляхом дистилляції в системах зі скляного посуду. Зверніться до кожного методу, який буде використовуватися, для отримання конкретних рекомендацій щодо процедур контролю якості, та до Розділу Чотири для загальних рекомендацій щодо очищення скляного посуду.
4.2 Перешкоди зазвичай специфічні для цільових аналітів. Тому зверніться до Методу 3500 та відповідних визначальних методів для отримання конкретних рекомендацій щодо перешкод при екстракції.
5. Безпека
Цей метод не охоплює всіх питань безпеки, пов’язаних з його використанням. Лабораторія несе відповідальність за підтримання безпечного робочого середовища та актуального файлу обізнаності про нормативи OSHA щодо безпечного поводження з хімікатами, переліченими в цьому методі. Довідковий файл карт безпеки матеріалів (MSDS) повинен бути доступний для всіх осіб, залучених до цих аналізів.
6. Обладнання та матеріали
Згадка торгових марок або комерційних продуктів у цьому посібнику наведена виключно для ілюстративних цілей і не є схваленням або ексклюзивною рекомендацією щодо використання з боку EPA. Продукти та налаштування приладів, наведені в методах SW-846, представляють ті продукти та налаштування, які використовувалися під час розробки методу або пізніше оцінювалися Агентством. Скло, реагенти, матеріали, обладнання та налаштування, відмінні від зазначених у цьому посібнику, можуть використовуватися за умови, що ефективність методу, відповідна для запланованого застосування, була продемонстрована та задокументована.
У цьому розділі не перелічено загальний лабораторний скляний посуд (наприклад, хімічні стакани та колби).
6.2 Ультразвукова підготовка – Повинен використовуватися пристрій рогового типу з титановим наконечником або пристрій, який забезпечить відповідну ефективність. (напр. UP200Ht або UP200St)
6.2.1 Ультразвуковий дезінтегратор – Дезінтегратор повинен мати мінімальну потужність 300 ват, з можливістю імпульсного режиму. Рекомендовано пристрій, розроблений для зменшення шуму кавітації. Дотримуйтесь інструкцій виробника щодо підготовки дезінтегратора для екстракції зразків з низькими та середніми/високими концентраціями. (напр. UP400S)
6.2.2 Використовуйте ріг розміром 3/4 дюйма для процедури методу низької концентрації та конічний мікротип розміром 1/8 дюйма, прикріплений до рога розміром 1/2 дюйма, для процедури методу середньої/високої концентрації.
6.3 Коробка звукозахисту – Щоб уникнути пошкодження слуху, рекомендовано використовувати коробку звукозахисту (напр. sound protection box SPB-L). При цьому шум кавітації процесу ультразвукової обробки можна суттєво зменшити.
Додаткове обладнання
6.4.1 Сушильна шафа – Здатна підтримувати 105 degC.
6.4.2 Ексикатор.
6.4.3 Тиглі – Фарфорові або одноразові алюмінієві.
6.5 Піпетки Пастера – 1 mL, скляні, одноразові.
6.7 Апаратура для вакуумної або напірної фільтрації
6.7.1 Воронка Бюхнера
6.7.2 Фільтрувальний папір
6.8 Апаратура Кудерна–Деніша (K-D)
6.8.1 Концентраторна пробірка – 10 mL, градуйована. Для запобігання випаровуванню екстрактів використовується шліфова пробка.
6.8.2 Колба для випаровування – 500 mL. Прикріпіть колбу до концентраторної пробірки за допомогою пружин, затискачів або еквівалентних засобів.
6.8.3 Колонка Снайдера – Трикульна макро.
6.8.4 Колонка Снайдера – Двухкульна мікро.
6.8.5 Пружини – 1/2 дюйма.
6.9 Система рекуперації парів розчинника.
ПРИМІТКА: Цей скляний посуд рекомендовано для рекуперації розчинника під час процедур концентрування, що вимагають використання випарних концентраторів Кудерна–Деніша. Впровадження цієї апаратури може бути обов’язковим згідно з федеральними, державними або муніципальними нормами, що регулюють викиди летких органічних речовин у повітря. EPA рекомендує впровадження цього типу системи рекуперації як методу реалізації програми зменшення викидів. Рекуперація розчинника є засобом відповідності ініціативам щодо мінімізації відходів та запобігання забрудненню.
6.10 Камінці для кипіння – Екстраговані розчинником, приблизно 10/40 mesh (карбід кремнію або еквівалент).
6.11 Водяна баня – Нагрівальна, з концентричним кільцевим покриттям, здатна підтримувати контроль температури ± 5 degC. Баню слід використовувати у витяжній шафі.
6.12 Ваги – З верхнім завантаженням, здатні точно зважувати з точністю до 0,01 g.
6.13 Флакони – 2 mL, для автопробовідбірника ГХ, оснащені гвинтовими кришками з політетрафторетиленовою (PTFE) прокладкою або обтискними кришками.
6.14 Скляні сцинтиляційні флакони – 20 mL, оснащені гвинтовими кришками з PTFE-прокладкою.
6.15 Шпатель – Нержавіюча сталь або PTFE.
6.16 Колонка для сушіння – Хроматографічна колонка з боросилікатного скла внутрішнім діаметром 20 mm з ватою зі скла на дні.
ПРИМІТКА: Колонки зі шліфованими скляними дисками важко деактивувати після використання для сушіння сильно забруднених екстрактів. Можна придбати колонки без шліфів.
Використовуйте невеликий тампон зі скляної вати для утримання адсорбенту. Попередньо промийте тампон зі скляної вати 50 mL ацетону, а потім 50 mL елюенту перед набиванням колонки адсорбентом.
6.17 Апаратура для випаровування азотом (опціонально) – N-Evap, 12- або 24-позиційна (Organomation Model 112, або еквівалент).
7. Реактиви та стандартні зразки
7.2 Реактивна вода без органічних домішок. Усі посилання на воду в цьому методі стосуються реактивної води без органічних домішок, як визначено в Розділі Один.
7.3 Сульфат натрію (гранульований, безводний), Na2SO4. Очистити нагріванням при 400 degC протягом 4 год у неглибокому лотку або попереднім промиванням сульфату натрію дихлорметаном. Якщо сульфат натрію попередньо промивається дихлорметаном, слід проаналізувати холосту пробу методу, щоб продемонструвати відсутність перешкод від сульфату натрію.
7.4 Екстракційні розчинники
Зразки слід екстрагувати, використовуючи розчинну систему, яка забезпечує оптимальне, відтворюване вилучення цільових аналітів із матриці зразка за цільових концентрацій. Вибір екстракційного розчинника залежатиме від цільових аналітів, і жоден єдиний розчинник не є універсально придатним для всіх груп аналітів. Незалежно від того, яка розчинна система використовується, включаючи ті, що спеціально зазначені в цьому методі, аналітик повинен продемонструвати належну ефективність для цільових аналітів за цільових рівнів. Як мінімум така демонстрація охоплюватиме початкову демонстрацію компетентності, описану в Методі 3500, з використанням чистої референтної матриці. Метод 8000 описує процедури, які можуть бути використані для розробки критеріїв ефективності для таких демонстрацій, а також для результатів шпайкування матриці та контрольних зразків лабораторії.
Багато з описаних нижче розчинних систем включають комбінацію змішувального з водою розчинника, такого як ацетон, і незмішувального з водою розчинника, такого як дихлорметан або гексан. Мета використання змішувального з водою розчинника полягає в полегшенні екстракції вологих твердих речовин, дозволяючи змішаному розчиннику проникати через шар води на поверхні частинок твердого речовини. Незмішувальний з водою розчинник екстрагує органічні сполуки зі схожими полярностями. Таким чином, неполярний розчинник, такий як гексан, часто використовується для неполярних аналітів, таких як ПХБ, тоді як полярний розчинник, такий як дихлорметан, може використовуватися для полярних аналітів. Полярність ацетону також може допомогти екстрагувати полярні аналіти в змішаних розчинних системах.
Таблиця 1 надає прикладні дані щодо вилучення для вибраних напівлетких органічних сполук, екстрагованих із NIST SRM, використовуючи різні розчинні системи екстракції. Наступні розділи надають рекомендації щодо вибору розчинників для різних класів аналітів.
Усі розчинники повинні бути класу «пестицидний» або еквівалентного класу. Розчинники можуть бути дегазовані перед використанням.
7.4.1 Напівлеткі органічні сполуки можуть бути екстраговані за допомогою ацетон/гексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) або ацетон/дихлорметан (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Органохлорні пестициди можуть бути екстраговані за допомогою ацетон/гексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) або ацетон/дихлорметан (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 ПХБ можуть бути екстраговані за допомогою ацетон/гексан (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), або ацетон/дихлорметан (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2), або гексан (C6H14).
7.4.4 Можна використовувати інші розчинні системи, за умови, що аналітик може продемонструвати належну ефективність для цільових аналітів за цільових концентрацій у матриці зразка (див. Метод 3500).
7.5 Розчинники для обміну – При використанні деяких визначальних методів екстракційний розчинник потрібно буде замінити на розчинник, сумісний з обладнанням, що використовується в цьому визначальному методі. Зверніться до визначального методу, який буде використано, для вибору відповідного розчинника для обміну. Усі розчинники повинні бути класу «пестицидний» або еквівалентного класу. Приклади розчинників для обміну наведені нижче.
7.5.1 Гексан, C6H14
7.5.2 2-Пропанол, (CH3)2CHOH
7.5.3 Циклогексан, C6H12
7.5.4 Ацетонітрил, CH3CN
7.5.5 Метанол, CH3OH
Захисний звукоізоляційний корпус SPB-L суттєво знижує кавітаційний шум під час ультразвукової обробки.
8. Відбір, консервація та зберігання зразків
8.1 Див. вступні матеріали до Розділу Чотири, “Органічні аналіти”, Метод 3500, та конкретні визначальні методи, які застосовуються.
8.2 Тверді зразки, що підлягають екстракції за цією процедурою, слід збирати та зберігати так само, як і будь-які інші тверді зразки, що містять напівлеткі органічні сполуки.
9. Контроль якості
9.2 Початкове підтвердження компетентності
Кожна лабораторія повинна підтвердити початкову компетентність із кожною комбінацією методу підготовки зразків та визначального методу, яку вона використовує, генеруючи дані з прийнятною точністю та прецизійністю для цільових аналітів у чистій матриці. Лабораторія також повинна повторювати підтвердження компетентності щоразу, коли навчаються нові співробітники або вносяться значні зміни в обладнання. Див. Метод 8000 для інформації про те, як здійснити підтвердження компетентності.
9.3 Спочатку, перед обробкою будь-яких зразків, аналітик повинен підтвердити, що всі частини обладнання, які контактують зі зразком та реагентами, не дають перешкод. Це досягається шляхом аналізу холостого досліду методу. Як постійна перевірка, щоразу, коли зразки екстрагуються, очищуються та аналізуються, а також при зміні реагентів, холостий дослід методу повинен екстрагуватися та аналізуватися на цільові сполуки як захист від хронічного забруднення лабораторії.
9.4 Будь-які холості досліди методу, зразки з додаванням матриці або реплікатні зразки повинні піддаватися тим самим аналітичним процедурам (Розд. 11.0), що й фактичні зразки.
9.5 З цим методом слід використовувати стандартну практику забезпечення якості, включену в відповідні систематичні документи планування та СОП лабораторії. Усі робочі умови приладів повинні записуватися.
9.6 Також див. Метод 3500 для процедур контролю якості екстракції та підготовки зразків та визначальні методи, які використовуються для процедур визначального контролю якості.
9.7 Якщо це зазначено у відповідному визначальному методі, сурогатні стандарти слід додавати до всіх зразків перед екстракцією. Див. Методи 3500 та 8000, та відповідні визначальні методи для додаткової інформації.
9.8 Як зазначено раніше, використання будь-якої техніки екстракції, включаючи ультразвукову екстракцію, повинно підтверджуватися даними, які демонструють ефективність конкретної системи розчинників та робочих умов для цільових аналітів, на цільових рівнях, у матриці зразка.
10. Калібрування та стандартизація
Із цією процедурою екстракції зразків безпосередньо не пов’язані жодні етапи калібрування або стандартизації.
11. Процедура
Як зазначено в Розд. 1.4, ультразвукова екстракція може бути не такою суворою методикою, як інші методи екстракції для ґрунтів/твердих речовин. Тому критично важливо, щоб цей метод дотримувався явно (включаючи інструкції виробника), щоб досягти максимальної ефективності екстракції. Як мінімум, для успішного використання цієї техніки:
11.1 Поводження зі зразками
11.1.2 Зразки відходів – Зразки, що складаються з кількох фаз, повинні бути підготовлені перед екстракцією за допомогою процедури розділення фаз, описаної в Розділі Два. Ця процедура екстракції призначена лише для твердих речовин.
11.1.3 Сухі зразки відходів, придатні для подрібнення – Подрібніть або іншим чином подрібніть відходи так, щоб вони або проходили через сито 1-mm, або могли бути екструдовані через отвір 1- mm. Введіть достатню кількість зразка в подрібнювальний апарат, щоб отримати щонайменше 10 g після подрібнення.
УВАГА: Сушіння та подрібнення слід проводити у витяжній шафі, щоб уникнути забруднення лабораторії.
11.1.4 Гумоподібні, волокнисті або маслянисті матеріали, непридатні для подрібнення – Розріжте, подрібніть або іншим чином зменшіть розмір цих матеріалів, щоб дозволити змішування та максимальне відкриття поверхонь зразка для екстракції.
11.2 Визначення відсотка сухої маси – Коли результати зразків мають бути розраховані на основі сухої маси, окрему частину зразка слід зважити одночасно з частиною, використаною для аналітичного визначення.
УВАГА: Сушильна шафа повинна бути розміщена у витяжній шафі або мати вентиляцію. Значне забруднення лабораторії може виникнути внаслідок сильно забрудненого зразка небезпечних відходів.
Негайно після зважування аліквоти зразка, що підлягає екстракції, зважте додаткову аліквоту зразка 5- до 10-g у таровану чашку. Висушіть цю аліквоту протягом ночі при 105 degC. Дайте охолонути в ексикаторі перед зважуванням.
Розрахуйте відсоток сухої маси наступним чином:
% сухої маси = (g сухої зразка / g зразка) x 100
Ця висушена в печі аліквота не використовується для екстракції і повинна бути належним чином утилізована після визначення сухої маси.
11.3 Процедура екстракції низької концентрації
Ця процедура застосовується до твердих зразків, які, як очікується, містять менше або дорівнюють 20 mg/kg органічних аналітів.
Дії перед ультразвуковою обробкою
11.3.1 Наступні кроки слід виконувати швидко, щоб уникнути втрати більш летких екстрагованих речовин.
11.3.1.1 Зважте приблизно 30 g зразка у склянці на 400-mL. Запишіть масу з точністю до 0,1 g.
11.3.1.2 Для зразка в кожній партії, обраної для спайкінгу, додайте 1,0 mL спайкінг-розчину матриці. Зверніться до Методу 3500 для отримання рекомендацій щодо відповідного вибору спайкінг-компонентів матриці та їхніх концентрацій. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.3.1.3 Додайте 1,0 mL розчину стандарту сурогату до всіх зразків, спайкінг-зразків, зразків контролю якості та холостих проб. Зверніться до Методу 3500 для отримання рекомендацій щодо відповідного вибору сурогатних компонентів та їхніх концентрацій. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.3.1.4 Якщо буде застосовуватися очищення методом гель-проникної хроматографії (див. Метод 3640), аналітик повинен або додати подвійний об’єм розчину спайкінгу сурогатом (і розчину спайкінгу матрицею, де це застосовно), або концентрувати кінцевий екстракт до половини звичайного об’єму, щоб компенсувати половину екстракту, яка втрачається через завантаження колонки ГПХ. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.3.1.5 Непористі або вологі зразки (гумоподібні або глинисті), які не мають вільно текучої піщаної текстури, необхідно змішати з 60 g безводного сульфату натрію за допомогою шпателя. За потреби можна додати більше сульфату натрію. Після додавання сульфату натрію зразок повинен бути вільно текучим. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.3.1.6 Негайно додайте 100 mL екстракційного розчинника або суміші розчинників (див. Розділ 7.4 і Таблицю 2 для інформації щодо вибору розчинників).
11.3.2 Розмістіть нижню поверхню наконечника 3/4-дюймового руйнівного сонотрода приблизно на 1/2 дюйма нижче поверхні розчинника, але вище шару осаду.
ПРИМІТКА: Переконайтеся, що ультразвуковий сонотрод / сонотрод правильно встановлено відповідно до інструкцій виробника.
11.3.3 Екстрактуйте зразок ультразвуком протягом 3 min, встановивши регулятор потужності на 100% (повна потужність) або на рекомендоване виробником значення потужності, перемикач режиму – на Pulse (імпульсна енергія, а не безперервна), а коефіцієнт заповнення – на 50% (енергія увімкнена 50% часу та вимкнена 50% часу). Не використовуйте зонд із мікронаконечником.
11.3.4 Злийте екстракт і відфільтруйте його через фільтрувальний папір (наприклад, Whatman No. 41 або еквівалент) у воронці Бюхнера, приєднаній до чистої фільтраційної колби на 500-mL. Або злийте екстракт у центрифужну пробірку і центрифугуйте на низькій швидкості для видалення частинок.
11.3.5 Повторіть екстракцію ще два рази з двома додатковими порціями чистого розчинника по 100-mL. Зливайте розчинник після кожної ультразвукової екстракції. Після останньої ультразвукової екстракції перелийте весь зразок у воронку Бюхнера, промийте склянку екстракційним розчинником і додайте промивну рідину у воронку.
Дії після ультразвукової обробки
11.3.6 За необхідності концентруйте екстракт перед аналізом, дотримуючись процедури в Розділі 11.5. В іншому випадку переходьте до Розділу 11.7.
UP200St із мікронаконечником для ультразвукової обробки зразків
11.4 Процедура екстракції середньої / високої концентрації
Ця процедура застосовується до твердих зразків, які, як очікується, містять більше 20 мг/кг органічних аналітів.
Дії перед ультразвуковою обробкою
11.4.2 Для зразка в кожній партії, обраної для шпайкування, додайте 1,0 mL розчину шпайкування матриці. Зверніться до Методу 3500 за рекомендаціями щодо відповідного вибору сполук шпайкування матриці та концентрацій. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.4.3 Додайте 1,0 mL розчину шпайкування сурогатів до всіх зразків, шпайкованих зразків, зразків контролю якості та холостих проб. Зверніться до Методу 3500 за рекомендаціями щодо відповідного вибору сполук шпайкування матриці та концентрацій. Також див. примітку в Розділі 11.3.
11.4.4 Якщо планується застосовувати очищення гель-проникною хроматографією (див. Метод 3640), аналітик повинен або додати подвійний об’єм розчину шпайкування сурогатів (і розчину шпайкування матриці, де це застосовно), або концентрувати кінцевий екстракт до половини звичайного об’єму, щоб компенсувати половину екстракту, яка втрачається через завантаження колонки ГПХ.
11.4.5 Непористі або вологі зразки (гумоподібні або глинисті), які не мають вільно текучої піщаної текстури, необхідно змішати з 2 г безводного сульфату натрію, використовуючи шпатель. За потреби можна додати більше сульфату натрію. Після додавання сульфату натрію зразок повинен бути вільно текучим (див. примітку в Розділі 11.3).
11.4.6 Негайно додайте будь-який об’єм розчинника, необхідний для доведення кінцевого об’єму до 10,0 mL, враховуючи доданий об’єм сурогатів та шпайків матриці (див. Розділ 7.4 та Таблицю 2 для інформації щодо вибору розчинників).
11.4.7 Екстрагуйте зразок за допомогою конічного мікротипа ultrasonic probe розміром 1/8-дюйма протягом 2 min при налаштуванні керування вихідною потужністю 5 та з перемикачем режиму, встановленим на імпульс, і коефіцієнтом заповнення 50%.
11.4.8 Нещільно набийте одноразову піпетку Пастера 2–3 cm скловати. Фільтруйте екстракт зразка через скловату та зберіть екстракт у відповідну ємність. Весь об’єм екстракційного розчинника 10 mL не може бути відновлений зі зразка. Тому аналітик повинен зібрати об’єм, відповідний чутливості визначального методу, який буде використовуватися. Наприклад, для методів, які не потребують подальшого концентрування екстракту (наприклад, Метод 8081 зазвичай використовує кінцевий об’єм екстракту 10 mL), екстракт можна зібрати у флакон для сцинтиляційного лічильника або іншу герметичну ємність. Для екстрактів, які потребуватимуть подальшого концентрування, рекомендується збирати стандартний об’єм для всіх таких зразків, щоб спростити розрахунок кінцевих результатів зразка. Наприклад, зберіть 5,0 mL екстракту у чисту пробірку для концентрування. Цей об’єм становить рівно половину загального об’єму початкового екстракту зразка. За потреби враховуйте «втрату» половини екстракту у кінцевих розрахунках зразка або концентруйте кінцевий екстракт до половини номінального кінцевого об’єму (наприклад, 0,5 mL проти 1,0 mL), щоб компенсувати втрату.
11.4.9 За необхідності концентруйте екстракт перед аналізом, дотримуючись процедури, описаної в Розділі 11.5 або Розділі 11.6. В іншому випадку переходьте до Розділу 11.7.
Методи концентрування
За потреби для досягнення критеріїв чутливості екстракти зразків з процедури екстракції з низькою концентрацією або з середньою/високою концентрацією можуть бути концентровані до кінцевого об’єму, необхідного для визначального методу та конкретного застосування, яке використовується, за допомогою техніки K-D або випаровування азотом.
11.5.1 Зберіть концентратор Кудерна-Даніша (K-D), приєднавши концентрувальну пробірку об’ємом 10 mL до випарної колби відповідного розміру.
11.5.2 Висушіть екстракт, пропустивши його через сушильну колонку, що містить приблизно 10 g безводного сульфату натрію. Зберіть висушений екстракт у концентраторі K-D.
11.5.3 Промийте збиральну пробірку та сушильну колонку в колбу K-D додатковою порцією розчинника об’ємом 20 mL для досягнення кількісного перенесення.
11.5.4 Додайте одну або дві чисті кип’ятні камінці до колби та приєднайте трикульову колонку Снайдера. Приєднайте скляне обладнання для відновлення парів розчинника (конденсатор і збиральний пристрій, див. Розд. 6.9) до колонки Снайдера апаратури K-D, дотримуючись інструкцій виробника. Попередньо змочіть колонку Снайдера, додавши приблизно 1 mL метиленхлориду (або іншого відповідного розчинника) у верхню частину колонки. Помістіть апаратуру K-D на гарячу водяну баню (на 15 – 20 EC вище точки кипіння розчинника) так, щоб концентрувальна пробірка була частково занурена в гарячу воду, а вся нижня округла поверхня колби омивалася гарячою парою. За потреби відкоригуйте вертикальне положення апаратури та температуру води, щоб завершити концентрування за 10 – 20 min. При правильній швидкості дистилляції кульки колонки будуть активно тріщати, але камери не будуть затоплюватися. Коли видимий об’єм рідини досягне 1 mL, вийміть апаратуру K-D з водяної бани та дайте їй стекти та охолонути протягом щонайменше 10 min.
УВАГА: Не давайте екстракту висохнути, оскільки це призведе до серйозної втрати деяких аналітів. Органічні фосфорвмісні пестициди особливо схильні до таких втрат.
11.5.4.1 Якщо необхідна заміна розчинника (як зазначено в Таблиці 2 або відповідному визначальному методі), тимчасово зніміть колонку Снайдера, додайте 50 mL розчинника для заміни та нову кип’ятну камінцю.
11.5.4.2 Знову приєднайте колонку Снайдера. Концентруйте екстракт, підвищуючи температуру водяної бани, за потреби, щоб підтримувати належну швидкість дистилляції.
11.5.5 Зніміть колонку Снайдера. Промийте колбу K-D та нижні з’єднання колонки Снайдера в концентрувальну пробірку за допомогою 1 – 2 mL розчинника. Екстракт може бути додатково концентрований за допомогою однієї з технік, описаних у Розд. 11.6, або доведений до кінцевого об’єму 5,0 – 10,0 mL за допомогою відповідного розчинника (див. Таблицю 2 або відповідний визначальний метод). Якщо присутні кристали сірки, переходьте до Методу 3660 для очищення.
11.6 Якщо необхідне подальше концентрування, використовуйте або техніку мікроколонки Снайдера (див. Розд. 11.6.1), або техніку випаровування азотом (див. Розд. 11.6.2).
11.6.1 Техніка мікроколонки Снайдера
11.6.1.1 Додайте свіжу чисту кип’ятну камінцю до концентрувальної пробірки та приєднайте двохкульову мікроколонку Снайдера безпосередньо до концентрувальної пробірки. Приєднайте скляне обладнання для відновлення парів розчинника (конденсатор і збиральний пристрій) до мікроколонки Снайдера апаратури K-D, дотримуючись інструкцій виробника. Попередньо змочіть колонку Снайдера, додавши 0,5 mL метиленхлориду або розчинника для заміни у верхню частину колонки. Помістіть апаратуру для мікроконцентрування в гарячу водяну баню так, щоб концентрувальна пробірка була частково занурена в гарячу воду. За потреби відкоригуйте вертикальне положення апаратури та температуру води, щоб завершити концентрування за 5 – 10 min. При правильній швидкості дистилляції кульки колонки будуть активно тріщати, але камери не будуть затоплюватися.
11.6.1.2 Коли видимий об’єм рідини досягне 0,5 mL, вийміть апаратуру з водяної бани та дайте їй стекти та охолонути протягом щонайменше 10 min. Зніміть колонку Снайдера та промийте її нижні з’єднання в концентрувальну пробірку за допомогою 0,2 mL розчинника. Доведіть кінцевий об’єм екстракту до 1,0 – 2,0 mL.
УВАГА: Не давайте екстракту висохнути, оскільки це призведе до серйозної втрати деяких аналітів. Органічні фосфорвмісні пестициди особливо схильні до таких втрат.
11.6.2 Техніка випаровування азотом
11.6.2.1 Помістіть концентрувальну пробірку в теплу баню (30 degC) і випаруйте об’єм розчинника до 0,5 mL, використовуючи слабкий потік чистого, сухого азоту (відфільтрованого через колонку з активованим вугіллям).
УВАГА: Нові пластикові трубки не повинні використовуватися між вугільним пасткою та зразком, оскільки вони можуть вносити фталатні перешкоди.
11.6.2.2 Кілька разів промийте внутрішню стінку концентрувальної пробірки розчинником під час концентрування. Під час випаровування розмістіть концентрувальну пробірку так, щоб уникнути конденсації води в екстракт. За звичайних процедур екстракту не можна давати висохнути.
УВАГА: Не давайте екстракту висохнути, оскільки це призведе до серйозної втрати деяких аналітів. Органічні фосфорвмісні пестициди особливо схильні до таких втрат.
11.7 Екстракт тепер може бути підданий процедурам очищення або проаналізований на цільові аналіти за допомогою відповідної(их) визначальної(их) техніки(технік). Якщо подальша обробка екстракту не буде виконуватися негайно, закрийте концентрувальну пробірку та зберігайте в холодильнику. Якщо екстракт буде зберігатися довше 2 днів, його слід перенести в флакон, обладнаний гвинтовою кришкою з прокладкою з PTFE, та відповідно промаркувати.
12. Аналіз даних і розрахунки
З цією процедурою екстракції явно не пов’язані жодні розрахунки. Див. відповідний визначальний метод для розрахунку кінцевих результатів аналізу зразка.
13. Характеристики методу
14. Запобігання забрудненню
14.1 Запобігання забрудненню охоплює будь-яку техніку, яка зменшує або усуває кількість та/або токсичність відходів у точці їх утворення. У лабораторній практиці існує безліч можливостей для запобігання забрудненню. EPA встановила пріоритетну ієрархію методів екологічного управління, яка ставить запобігання забрудненню на перше місце серед варіантів управління. Завжди, коли це можливо, лабораторний персонал повинен використовувати техніки запобігання забрудненню для вирішення проблеми утворення відходів. Коли відходи неможливо раціонально зменшити в джерелі, Агентство рекомендує переробку як наступний найкращий варіант.
14.2 Для отримання інформації про запобігання забрудненню, яка може бути застосовна до лабораторій і науково-дослідних установ, зверніться до видання «Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction», доступного в Департаменті урядових відносин і наукової політики Американського хімічного товариства, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Поводження з відходами
витяжних шаф і робочих столів, дотримуючись букви та духу будь-яких дозволів і нормативних актів щодо скидання в каналізацію, а також дотримуючись усіх нормативних актів щодо твердих і небезпечних відходів, зокрема правил ідентифікації небезпечних відходів і обмежень на їх утилізацію на землі. Для отримання додаткової інформації про управління відходами зверніться до «The Waste Management Manual for Laboratory Personnel», доступного в Американському хімічному товаристві за адресою, зазначеною в розділі 14.2.
Література/Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Ультразвукові гомогенізатори тканин часто називають зондовими соникаторами, сонічними лізерами, ультразвуковими дезінтеграторами, ультразвуковими подрібнювачами, сонорупторами, соніфікаторами, сонічними демембраторами, дезінтеграторами клітин, ультразвуковими диспергаторами або розчинниками. Різноманітність термінів пояснюється різними сферами застосування, які можна реалізувати за допомогою ультразвукової обробки.
Різні розміри сонотродів для UP200Ht