EPA3550 Hướng dẫn khai thác siêu âm
khai thác siêu âm là một phương pháp chiết xuất xanh, thân thiện với môi trường có thể được áp dụng cho các mẫu phòng thí nghiệm nhỏ cũng như để chiết xuất các hợp chất có giá trị ở quy mô sản xuất thương mại. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) khuyến nghị nhiều phương pháp thử nghiệm đặc trưng và hóa học phân tích, lấy mẫu và giám sát môi trường, và đảm bảo chất lượng để hỗ trợ Đạo luật Bảo tồn và Phục hồi Tài nguyên (RCRA). Đối với việc khai thác hỗ trợ siêu âm, EPA đã phát hành hướng dẫn sau:
PHƯƠNG PHÁP 3550C – khai thác siêu âm
1. Phạm vi và áp dụng
Ngoài ra, các phương pháp SW-846, ngoại trừ việc sử dụng phương pháp bắt buộc để phân tích các tham số được xác định bằng phương pháp, được dự định là các phương pháp hướng dẫn chứa thông tin chung về cách thực hiện quy trình hoặc kỹ thuật phân tích mà phòng thí nghiệm có thể sử dụng làm điểm khởi đầu cơ bản để tạo Quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) chi tiết của riêng mình, để sử dụng chung hoặc cho một ứng dụng dự án cụ thể. Dữ liệu hiệu suất có trong phương pháp này chỉ dành cho mục đích hướng dẫn và không nhằm mục đích và không được sử dụng làm tiêu chí chấp nhận QC tuyệt đối cho mục đích công nhận phòng thí nghiệm.
1.1 Phương pháp này mô tả một quy trình chiết xuất các hợp chất hữu cơ không bay hơi và bán bay hơi từ các chất rắn như đất, bùn và chất thải. Quá trình siêu âm đảm bảo tiếp xúc mật thiết của ma trận mẫu với dung môi khai thác.
1.2 Phương pháp này được chia thành hai quy trình, dựa trên nồng độ dự kiến của các hợp chất hữu cơ. Quy trình nồng độ thấp (Phần 11.3) dành cho các thành phần hữu cơ riêng lẻ dự kiến nhỏ hơn hoặc bằng 20 mg? kg và sử dụng cỡ mẫu lớn hơn và ba lần chiết xuất nối tiếp (nồng độ thấp hơn khó chiết xuất hơn). Quy trình nồng độ trung bình? cao (Phần 11.4) dành cho các thành phần hữu cơ riêng lẻ dự kiến lớn hơn 20 mg? kg và sử dụng mẫu nhỏ hơn và một lần chiết xuất.
1.3 Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng một số hình thức dọn dẹp (ví dụ: sử dụng phương pháp từ loạt 3600) trước khi phân tích.
1.4 It is critical that the method (including the manufacturer’s instructions) be followed explicitly, in order to achieve the maximum extraction efficiency. See Sec. 11.0 for a discussion of the critical aspects of the extraction procedure. Consult the manufacturer’s instructions regarding specific operational settings.
1.5 Phương pháp này mô tả ít nhất ba hệ dung môi chiết xuất có thể được sử dụng cho các nhóm chất phân tích khác nhau (xem Phần 7.4). Các hệ thống dung môi khác có thể được sử dụng, miễn là hiệu suất đầy đủ có thể được chứng minh cho các chất phân tích quan tâm. Việc lựa chọn dung môi chiết xuất sẽ phụ thuộc vào các chất phân tích quan tâm và không có dung môi duy nhất nào được áp dụng phổ biến cho tất cả các nhóm phân tích. Do lo ngại về hiệu quả khai thác siêu âm, đặc biệt là ở nồng độ gần hoặc dưới khoảng 10 μg? kg, bắt buộc nhà phân tích phải chứng minh hiệu suất của hệ thống dung môi cụ thể và điều kiện hoạt động cho các chất phân tích quan tâm và nồng độ quan tâm. Trình diễn này áp dụng cho bất kỳ hệ thống dung môi nào được sử dụng, bao gồm cả những hệ thống được liệt kê cụ thể trong phương pháp này. Tối thiểu, một cuộc biểu tình như vậy sẽ bao gồm việc chứng minh trình độ ban đầu được mô tả trong Phương pháp 3500, sử dụng ma trận tham chiếu sạch. Phương pháp 8000 mô tả các quy trình có thể được sử dụng để phát triển các tiêu chí hiệu suất cho các cuộc trình diễn như vậy cũng như cho kết quả mẫu kiểm soát ma trận và phòng thí nghiệm.
1.6 EPA lưu ý rằng có dữ liệu được công bố hạn chế về hiệu quả khai thác siêu âm liên quan đến thuốc trừ sâu phốt pho hữu cơ ở nồng độ phần tỷ (ppb) thấp trở xuống. Do đó, việc sử dụng phương pháp này cho các hợp chất này nói riêng nên được hỗ trợ bởi dữ liệu hiệu suất như những dữ liệu được thảo luận ở trên và trong Phương pháp 3500.
1.7 Trước khi sử dụng phương pháp này, các nhà phân tích nên tham khảo phương pháp cơ sở cho từng loại quy trình có thể được sử dụng trong phân tích tổng thể (ví dụ: Phương pháp 3500, 3600, 5000 và 8000) để biết thêm thông tin về quy trình kiểm soát chất lượng, phát triển tiêu chí chấp nhận QC, tính toán và hướng dẫn chung. Các nhà phân tích cũng nên tham khảo tuyên bố từ chối trách nhiệm ở mặt trước của hướng dẫn sử dụng và thông tin trong Chương Hai để được hướng dẫn về sự linh hoạt dự định trong việc lựa chọn phương pháp, thiết bị, vật liệu, thuốc thử và vật tư, và về trách nhiệm của nhà phân tích để chứng minh rằng các kỹ thuật được sử dụng là phù hợp với các phân tích quan tâm, trong ma trận quan tâm, và ở mức độ quan tâm.
Ngoài ra, các nhà phân tích và người dùng dữ liệu được khuyên rằng, trừ khi được quy định rõ ràng trong quy định, việc sử dụng các phương pháp SW-846 là không bắt buộc để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm của Liên bang. Thông tin trong phương pháp này được EPA cung cấp làm hướng dẫn được sử dụng bởi nhà phân tích và cộng đồng được quy định trong việc đưa ra các phán đoán cần thiết để tạo ra kết quả đáp ứng các mục tiêu chất lượng dữ liệu cho ứng dụng dự định.
1.8 Việc sử dụng phương pháp này bị hạn chế sử dụng bởi, hoặc dưới sự giám sát của các nhà phân tích có kinh nghiệm và được đào tạo phù hợp. Mỗi nhà phân tích phải chứng minh khả năng tạo ra kết quả chấp nhận được với phương pháp này. Như đã lưu ý ở trên, các cuộc biểu tình như vậy là cụ thể cho các phân tích quan tâm và hệ thống dung môi được sử dụng, cũng như các quy trình cho các mẫu nồng độ thấp và trung bình? cao.
LọTweeter để chuẩn bị mẫu siêu âm
2. Tóm tắt phương pháp
2.1 Quy trình nồng độ thấp — Mẫu được trộn với natri sunfat khan để tạo thành bột chảy tự do. Hỗn hợp được chiết xuất bằng dung môi ba lần, sử dụng chiết xuất siêu âm. Chiết xuất được tách ra khỏi mẫu bằng cách lọc chân không hoặc ly tâm. Chiết xuất đã sẵn sàng cho nồng độ cuối cùng, làm sạch và? hoặc phân tích.
2.2 Quy trình nồng độ trung bình? cao — Mẫu được trộn với natri sunfat khan để tạo thành bột chảy tự do. Điều này được chiết xuất bằng dung môi một lần, sử dụng khai thác siêu âm. Một phần của chiết xuất được thu thập để làm sạch và? hoặc phân tích.
3. Định nghĩa
Refer to Chapter One and the manufacturer’s instructions for definitions that may be relevant to this method.
4. Can thiệp
4.1 Dung môi, thuốc thử, đồ thủy tinh và phần cứng xử lý mẫu khác có thể mang lại hiện vật và? hoặc can thiệp vào phân tích mẫu. Tất cả các tài liệu này phải được chứng minh là không bị nhiễu trong các điều kiện phân tích bằng cách phân tích khoảng trống phương pháp.
Lựa chọn cụ thể thuốc thử và tinh chế dung môi bằng cách chưng cất trong các hệ thống toàn thủy tinh có thể là cần thiết. Tham khảo từng phương pháp được sử dụng để có hướng dẫn cụ thể về quy trình kiểm soát chất lượng và Chương bốn để có hướng dẫn chung về việc làm sạch đồ thủy tinh.
4.2 Các can thiệp thường cụ thể đối với các phân tích quan tâm. Do đó, hãy tham khảo Phương pháp 3500 và các phương pháp xác định thích hợp để có hướng dẫn cụ thể về nhiễu chiết xuất.
5. An toàn
Phương pháp này không giải quyết tất cả các vấn đề an toàn liên quan đến việc sử dụng nó. Phòng thí nghiệm chịu trách nhiệm duy trì môi trường làm việc an toàn và hồ sơ nhận thức hiện tại về các quy định của OSHA liên quan đến việc xử lý an toàn các hóa chất được liệt kê trong phương pháp này. Một tệp tham chiếu của bảng dữ liệu an toàn vật liệu (MSDS) phải có sẵn cho tất cả nhân viên tham gia vào các phân tích này.
6. Thiết bị và vật tư
Việc đề cập đến tên thương mại hoặc sản phẩm thương mại trong sách hướng dẫn này chỉ nhằm mục đích minh họa và không cấu thành sự chứng thực của EPA hoặc khuyến nghị độc quyền để sử dụng. Các sản phẩm và cài đặt dụng cụ được trích dẫn trong các phương pháp SW-846 đại diện cho các sản phẩm và cài đặt được sử dụng trong quá trình phát triển phương pháp hoặc sau đó được Cơ quan đánh giá. Đồ thủy tinh, thuốc thử, vật tư, thiết bị và cài đặt khác với những thiết lập được liệt kê trong sách hướng dẫn này có thể được sử dụng miễn là hiệu suất phương pháp phù hợp với ứng dụng dự định đã được chứng minh và ghi lại.
Phần này không liệt kê các dụng cụ thủy tinh thông thường trong phòng thí nghiệm (ví dụ: cốc và bình).
6.2 Chuẩn bị siêu âm — Một thiết bị loại sừng được trang bị đầu titan, hoặc một thiết bị sẽ cho hiệu suất phù hợp, phải được sử dụng. (ví dụ: UP200Ht hoặc UP200St)
6.2.1 Siêu âm phá vỡ — Bộ ngắt phải có công suất tối thiểu là 300 watt, với khả năng đập. Một thiết bị được thiết kế để giảm âm thanh xâm thực được khuyến nghị. Thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất để chuẩn bị chất gây rối để chiết xuất mẫu có nồng độ thấp và trung bình? cao. (ví dụ: UP400S)
6.2.2 Sử dụng còi 3/4 inch cho quy trình phương pháp nồng độ thấp và đầu micro thon 1/8 inch gắn vào sừng 1/2 inch cho quy trình phương pháp nồng độ trung bình? cao.
6.3 Hộp bảo vệ âm thanh - Để tránh tổn thương thính giác, nên sử dụng enlosure bảo vệ âm thanh (ví dụ: hộp bảo vệ âm thanh SPB-L). Qua đó, tiếng ồn cavitational của quá trình sonication có thể được giảm đáng kể.
Thiết bị khác
6.4.1 Lò sấy — Có khả năng duy trì 105 độ C.
6.4.2 Máy hút ẩm.
6.4.3 Nồi nấu kim loại — Sứ hoặc nhôm dùng một lần.
6.5 Pipet tiệt trùng — 1-mL, thủy tinh, dùng một lần.
6.7 Thiết bị lọc chân không hoặc áp suất
6.7.1 Phễu Buchner
6.7.2 Giấy lọc
6.8 Bộ máy Kuderna-Đan Mạch (K-D)
6.8.1 Ống tập trung — 10-mL, tốt nghiệp. Một nút chặn thủy tinh mặt đất được sử dụng để ngăn chặn sự bay hơi của các chất chiết xuất.
6.8.2 Bình bay hơi — 500 ml. Gắn bình vào ống tập trung bằng lò xo, kẹp hoặc tương đương.
6.8.3 Cột Snyder — Macro ba bóng.
6.8.4 Cột Snyder — Siêu nhỏ hai bóng.
6.8.5 Lò xo — 1/2 inch.
6.9 Hệ thống thu hồi hơi dung môi.
LƯU Ý: Đồ thủy tinh này được khuyến nghị cho mục đích thu hồi dung môi trong các quy trình nồng độ yêu cầu sử dụng bộ cô đặc bay hơi Kuderna-Đan Mạch. Việc kết hợp bộ máy này có thể được yêu cầu bởi các quy định của Liên bang, Tiểu bang hoặc đô thị địa phương quản lý lượng khí thải của các chất hữu cơ dễ bay hơi. EPA khuyến nghị kết hợp loại hệ thống cải tạo này như một phương pháp để thực hiện chương trình giảm phát thải. Thu hồi dung môi là một phương tiện để phù hợp với các sáng kiến giảm thiểu chất thải và ngăn ngừa ô nhiễm.
6.10 Khoai tây chiên sôi — Chiết xuất dung môi, khoảng 10/40 lưới (cacbua silic hoặc tương đương).
6.11 Tắm nước — Được làm nóng, với nắp vòng đồng tâm, có khả năng kiểm soát nhiệt độ đến ± 5 độ C. Bồn tắm nên được sử dụng trong mũ trùm đầu.
6.12 Số dư — Tải trên, có khả năng cân chính xác đến 0,01 g gần nhất.
6.13 Lọ — 2-mL, cho bộ lấy mẫu tự động GC, được trang bị nắp vặn lót polytetrafluoroethylene (PTFE) hoặc đỉnh uốn.
6.14 Lọ thủy tinh scintillation — 20 mL, được trang bị nắp vặn lót PTFE.
6.15 Thìa — Thép không gỉ hoặc PTFE.
6.16 Cột sấy — Cột sắc ký thủy tinh borosilicate ID 20 mm với bông thủy tinh ở phía dưới.
LƯU Ý: Các cột có đĩa thủy tinh fritted rất khó khử nhiễm sau khi chúng đã được sử dụng để làm khô các chất chiết xuất bị ô nhiễm cao. Các cột không có frits có thể được mua.
Sử dụng một miếng bông thủy tinh nhỏ để giữ lại chất hấp phụ. Rửa trước miếng bông thủy tinh với 50 mL acetone, sau đó là 50 mL dung môi làm loãng trước khi đóng gói cột bằng chất hấp phụ.
6.17 Thiết bị bay hơi nitơ (tùy chọn) — N-Evap, 12 hoặc 24 vị trí (Organomation Model 112, hoặc tương đương).
7. Thuốc thử và tiêu chuẩn
7.2 Nước thuốc thử không chứa hữu cơ. Tất cả các tham chiếu đến nước trong phương pháp này đề cập đến nước thuốc thử hữu cơ tự do, như được định nghĩa trong Chương Một.
7.3 Natri sunfat (dạng hạt, khan), Na2SO4. Làm sạch bằng cách đun nóng ở 400 độ C trong 4 giờ trong khay nông hoặc bằng cách làm sạch trước natri sunfat bằng methylene clorua. Nếu natri sunfat được làm sạch trước bằng methylene clorua, cần phân tích phương pháp trống, chứng minh rằng không có sự can thiệp từ natri sunfat.
7.4 Dung môi chiết
Các mẫu nên được trích xuất bằng hệ thống dung môi mang lại sự phục hồi tối ưu, có thể tái tạo các chất phân tích quan tâm từ ma trận mẫu, ở nồng độ quan tâm. Việc lựa chọn dung môi chiết xuất sẽ phụ thuộc vào các chất phân tích quan tâm và không có dung môi duy nhất nào được áp dụng phổ biến cho tất cả các nhóm phân tích. Bất kể hệ thống dung môi nào được sử dụng, bao gồm cả những hệ thống được liệt kê cụ thể trong phương pháp này, nhà phân tích phải chứng minh hiệu suất đầy đủ cho các phân tích quan tâm, ở mức độ quan tâm. Tối thiểu, một cuộc biểu tình như vậy sẽ bao gồm việc chứng minh trình độ ban đầu được mô tả trong Phương pháp 3500, sử dụng ma trận tham chiếu sạch. Phương pháp 8000 mô tả các quy trình có thể được sử dụng để phát triển các tiêu chí hiệu suất cho các cuộc trình diễn như vậy cũng như cho kết quả mẫu kiểm soát ma trận và phòng thí nghiệm.
Nhiều hệ thống dung môi được mô tả dưới đây bao gồm sự kết hợp của dung môi trộn nước, chẳng hạn như acetone và dung môi không thể trộn lẫn trong nước, chẳng hạn như methylene clorua hoặc hexan. Mục đích của dung môi trộn lẫn trong nước là tạo điều kiện thuận lợi cho việc chiết xuất chất rắn ướt bằng cách cho phép dung môi hỗn hợp xâm nhập vào lớp nước trên bề mặt của các hạt rắn. Dung môi không thể trộn lẫn trong nước chiết xuất các hợp chất hữu cơ có cực tính tương tự. Do đó, một dung môi không phân cực như hexane thường được sử dụng cho các chất phân tích không phân cực như PCB, trong khi dung môi phân cực như methylene clorua có thể được sử dụng cho các chất phân tích cực. Sự phân cực của acetone cũng có thể giúp chiết xuất các chất phân tích phân cực trong các hệ dung môi hỗn hợp.
Bảng 1 cung cấp dữ liệu phục hồi ví dụ cho các hợp chất hữu cơ bán bay hơi được chọn lọc được chiết xuất từ NIST SRM bằng cách sử dụng các hệ thống dung môi chiết xuất khác nhau. Các phần sau đây cung cấp hướng dẫn về việc lựa chọn dung môi cho các loại chất phân tích khác nhau.
Tất cả các dung môi phải có chất lượng thuốc trừ sâu hoặc tương đương. Dung môi có thể được khử khí trước khi sử dụng.
7.4.1 Các chất hữu cơ bán bay hơi có thể được chiết xuất bằng acetone? hexane (1: 1, v? v CH3COCH3? C6H14) hoặc acetone? methylene clorua (1: 1, v? vCH3COCH3? CH2Cl2).
7.4.2 Thuốc trừ sâu organochlorine có thể được chiết xuất bằng acetone? hexane (1: 1, v? v CH3COCH3? C6H14) hoặc acetone? methylene chloride (1: 1, v? vCH3COCH3? CH2Cl2).
7.4.3 PCB có thể được chiết xuất bằng acetone/hexane (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), hoặc acetone/methylene chloride (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2), hoặc hexane (C6H14).
7.4.4 Các hệ dung môi khác có thể được sử dụng, miễn là nhà phân tích có thể chứng minh hiệu suất đầy đủ cho các chất phân tích quan tâm, ở nồng độ quan tâm, trong ma trận mẫu (xem Phương pháp 3500).
7.5 Dung môi trao đổi — Với việc sử dụng một số phương pháp xác định, dung môi chiết sẽ cần phải được trao đổi thành dung môi tương thích với thiết bị được sử dụng trong phương pháp xác định đó. Tham khảo phương pháp xác định được sử dụng để lựa chọn dung môi trao đổi thích hợp. Tất cả các dung môi phải có chất lượng thuốc trừ sâu hoặc tương đương. Ví dụ về dung môi trao đổi được đưa ra dưới đây.
7.5.1 Hexane, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cyclohexan, C6H12
7.5.4 Acetonitrile, CH3CN
7.5.5 Methanol, CH3OH
Hộp bảo vệ âm thanh SPB-L làm giảm đáng kể tiếng ồn xâm thực của sonication.
8. Thu thập, bảo quản và lưu trữ mẫu
8.1 Xem tài liệu giới thiệu Chương Bốn, “Phân tích hữu cơ” Phương pháp 3500, và các phương pháp xác định cụ thể sẽ được sử dụng.
8.2 Các mẫu rắn được chiết xuất bằng quy trình này phải được thu thập và lưu trữ giống như bất kỳ mẫu rắn nào khác có chứa chất hữu cơ bán bay hơi.
9. Kiểm soát chất lượng
9.2 Chứng minh ban đầu về trình độ
Mỗi phòng thí nghiệm phải chứng minh trình độ ban đầu với mỗi lần chuẩn bị mẫu và kết hợp phương pháp xác định mà nó sử dụng bằng cách tạo ra dữ liệu có độ chính xác và độ chính xác chấp nhận được cho các phân tích mục tiêu trong một ma trận sạch. Phòng thí nghiệm cũng phải lặp lại việc chứng minh trình độ bất cứ khi nào nhân viên mới được đào tạo hoặc thay đổi đáng kể về thiết bị được thực hiện. Xem Phương pháp 8000 để biết thông tin về cách hoàn thành việc chứng minh trình độ.
9.3 Ban đầu, trước khi xử lý bất kỳ mẫu nào, nhà phân tích phải chứng minh rằng tất cả các bộ phận của thiết bị tiếp xúc với mẫu và thuốc thử đều không bị nhiễu. Điều này được thực hiện thông qua việc phân tích một phương pháp trống. Để kiểm tra liên tục, mỗi lần các mẫu được chiết xuất, làm sạch và phân tích, và khi có sự thay đổi về thuốc thử, một phương pháp trống nên được chiết xuất và phân tích các hợp chất quan tâm như một biện pháp bảo vệ chống ô nhiễm mãn tính trong phòng thí nghiệm.
9.4 Bất kỳ phương pháp nào trống, mẫu gai ma trận hoặc mẫu sao chép phải tuân theo các quy trình phân tích tương tự (Phần 11.0) như các quy trình được sử dụng trên các mẫu thực tế.
9.5 Thực hành đảm bảo chất lượng tiêu chuẩn nên được sử dụng với phương pháp này như được bao gồm trong các tài liệu lập kế hoạch có hệ thống thích hợp và SOP trong phòng thí nghiệm. Tất cả các điều kiện hoạt động của thiết bị phải được ghi lại.
9.6 Cũng tham khảo Phương pháp 3500 để biết các quy trình kiểm soát chất lượng chiết xuất và chuẩn bị mẫu và các phương pháp xác định được sử dụng cho các quy trình QC xác định.
9.7 Khi được liệt kê trong phương pháp xác định thích hợp, các tiêu chuẩn thay thế phải được thêm vào tất cả các mẫu trước khi chiết xuất. Xem Phương pháp 3500 và 8000, và các phương pháp xác định thích hợp để biết thêm thông tin.
9.8 Như đã lưu ý trước đó, việc sử dụng bất kỳ kỹ thuật khai thác nào, bao gồm cả khai thác siêu âm, phải được hỗ trợ bởi dữ liệu chứng minh hiệu suất của hệ thống dung môi cụ thể và điều kiện hoạt động cho các chất phân tích quan tâm, ở mức độ quan tâm, trong ma trận mẫu.
10. Hiệu chuẩn và tiêu chuẩn hóa
Không có bước hiệu chuẩn hoặc tiêu chuẩn hóa liên quan trực tiếp đến quy trình chiết xuất mẫu này.
11. Thủ tục
As noted in Sec. 1.4, ultrasonic extraction may not be as rigorous a method as other extraction methods for soils/solids. Therefore, it is critical that this method be followed explicitly (including the manufacturer’s instructions) to achieve the maximum extraction efficiency. At a minimum, for successful use of this technique:
11.1 Xử lý mẫu
11.1.2 Mẫu chất thải — Các mẫu bao gồm nhiều pha phải được chuẩn bị trước khi chiết xuất bằng quy trình tách pha được mô tả trong Chương Hai. Quy trình chiết xuất này chỉ dành cho chất rắn.
11.1.3 Mẫu chất thải khô có thể nghiền được — Nghiền hoặc chia nhỏ chất thải để nó đi qua rây 1 mm hoặc có thể đùn qua lỗ 1 mm. Đưa đủ mẫu vào thiết bị nghiền để mang lại ít nhất 10 g sau khi nghiền.
THẬN TRỌNG: Sấy khô và mài nên được thực hiện trong máy hút mùi, để tránh ô nhiễm phòng thí nghiệm.
11.1.4 Vật liệu dẻo, xơ hoặc dầu không thể mài được — Cắt, cắt nhỏ hoặc giảm kích thước các vật liệu này để cho phép trộn và tiếp xúc tối đa các bề mặt mẫu để chiết xuất.
11.2 Xác định phần trăm trọng lượng khô — Khi kết quả mẫu được tính toán trên cơ sở trọng lượng khô, một phần riêng biệt của mẫu phải được cân cùng lúc với phần được sử dụng để xác định phân tích.
THẬN TRỌNG: Lò sấy nên được chứa trong máy hút mùi hoặc lỗ thông hơi. Ô nhiễm phòng thí nghiệm đáng kể có thể là kết quả của một mẫu chất thải nguy hại bị ô nhiễm nặng.
Ngay sau khi cân aliquot mẫu cần chiết xuất, cân thêm 5 đến 10 g aliquot của mẫu vào nồi nấu hắc ín. Làm khô aliquot này qua đêm ở 105 độ C. Để nguội trong máy hút ẩm trước khi cân.
Tính phần trăm trọng lượng khô như sau:
% trọng lượng khô = (g mẫu khô? g mẫu) x 100
Aliquot sấy khô bằng lò này không được sử dụng để chiết xuất và nên được xử lý thích hợp sau khi trọng lượng khô được xác định.
11.3 Quy trình chiết xuất nồng độ thấp
Quy trình này áp dụng cho các mẫu rắn dự kiến chứa ít hơn hoặc bằng 20 mg? kg phân tích hữu cơ.
Các bước trước khi sonication
11.3.1 Các bước sau đây cần được thực hiện nhanh chóng để tránh mất các chất chiết xuất dễ bay hơi hơn.
11.3.1.1 Cân khoảng 30 g mẫu vào cốc 400 ml. Ghi lại trọng lượng đến 0,1 g gần nhất.
11.3.1.2 Đối với mẫu trong mỗi lô được chọn để tăng đột biến, thêm 1,0 mL dung dịch tăng đột biến ma trận. Tham khảo Phương pháp 3500 để được hướng dẫn lựa chọn thích hợp các hợp chất và nồng độ tăng đột biến ma trận. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.3.1.3 Thêm 1,0 mL dung dịch chuẩn thay thế cho tất cả các mẫu, mẫu tăng đột biến, mẫu QC và khoảng trống. Tham khảo Phương pháp 3500 để được hướng dẫn lựa chọn thích hợp các hợp chất và nồng độ thay thế. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.3.1.4 Nếu sử dụng làm sạch thấm gel (xem Phương pháp 3640), nhà phân tích phải thêm gấp đôi thể tích của dung dịch tăng đột biến thay thế (và dung dịch tăng đột biến ma trận, nếu có) hoặc tập trung chiết xuất cuối cùng đến một nửa thể tích bình thường, để bù cho một nửa chiết xuất bị mất do tải cột GPC. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.3.1.5 Các mẫu không xốp hoặc ướt (loại kẹo dẻo hoặc đất sét) không có kết cấu cát chảy tự do phải được trộn với 60 g natri sunfat khan, sử dụng thìa. Nếu cần, có thể thêm natri sunfat. Sau khi bổ sung natri sunfat, mẫu phải chảy tự do. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.3.1.6 Thêm ngay 100 ml dung môi chiết hoặc hỗn hợp dung môi (xem Phần 7.4 và Bảng 2 để biết thông tin về việc lựa chọn dung môi).
11.3.2 Đặt bề mặt dưới cùng của đầu còi ngắt 3/4 inch khoảng 1/2 inch dưới bề mặt dung môi, nhưng phía trên lớp trầm tích.
NOTE: Be sure that the ultrasonic horn? sonotrode is properly mounted according to the manufacturer’s instructions.
11.3.3 Extract the sample ultrasonically for 3 min, with output control set at 100% (full power) or at the manufacturer’s recommended power setting, the mode switch on Pulse (pulsing energy rather than continuous energy), and the percent-duty cycle set at 50% (energy on 50% of time and off 50% of time). Do not use the microtip probe.
11.3.4 Gạn chiết xuất và lọc qua giấy lọc (ví dụ: Whatman số 41 hoặc tương đương) trong phễu Buchner được gắn vào bình lọc sạch 500 ml. Ngoài ra, gạn chiết xuất vào chai máy ly tâm và máy ly tâm ở tốc độ thấp để loại bỏ các hạt.
11.3.5 Lặp lại quá trình chiết xuất thêm hai lần nữa với hai phần dung môi sạch 100 mL bổ sung. Khử dung môi sau mỗi lần khai thác siêu âm. Sau khi khai thác siêu âm cuối cùng, đổ toàn bộ mẫu vào phễu Buchner, rửa cốc bằng dung môi chiết và thêm nước rửa vào phễu.
Các bước sau khi sonication
11.3.6 Nếu cần thiết, tập trung chiết xuất trước khi phân tích theo quy trình trong Phần 11.5. Nếu không, hãy chuyển sang Phần 11.7.
UP200St với micro-tip cho sonication mẫu
11.4 Quy trình chiết xuất nồng độ trung bình? cao
Quy trình này áp dụng cho các mẫu rắn dự kiến chứa hơn 20 mg? kg chất phân tích hữu cơ.
Các bước trước khi sonication
11.4.2 Đối với mẫu trong mỗi lô được chọn để tăng đột biến, thêm 1,0 mL dung dịch tăng đột biến ma trận. Tham khảo Phương pháp 3500 để được hướng dẫn lựa chọn thích hợp các hợp chất và nồng độ tăng đột biến ma trận. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.4.3 Thêm 1,0 mL dung dịch tăng đột biến thay thế cho tất cả các mẫu, mẫu tăng đột biến, mẫu QC và khoảng trống. Tham khảo Phương pháp 3500 để được hướng dẫn lựa chọn thích hợp các hợp chất và nồng độ tăng đột biến ma trận. Xem thêm ghi chú trong Phần 11.3.
11.4.4 Nếu sử dụng làm sạch thấm gel (xem Phương pháp 3640), nhà phân tích nên thêm gấp đôi thể tích của dung dịch tăng đột biến thay thế (và dung dịch tăng đột biến ma trận, nếu có) hoặc cô đặc chiết xuất cuối cùng đến một nửa thể tích bình thường, để bù cho một nửa chiết xuất bị mất do tải cột GPC.
11.4.5 Các mẫu không xốp hoặc ướt (loại kẹo dẻo hoặc đất sét) không có kết cấu cát chảy tự do phải được trộn với 2 g natri sunfat khan, sử dụng thìa. Nếu cần, có thể thêm natri sunfat. Sau khi bổ sung natri sunfat, mẫu phải chảy tự do (xem ghi chú trong Phần 11.3).
11.4.6 Ngay lập tức thêm bất kỳ thể tích dung môi nào cần thiết để đưa thể tích cuối cùng lên 10,0 mL, xem xét thể tích bổ sung của chất thay thế và gai ma trận (xem Phần 7.4 và Bảng 2 để biết thông tin về việc lựa chọn dung môi).
11.4.7 Trích xuất mẫu bằng đầu dò siêu âm đầu siêu âm đầu nhọn 1/8 inch trong 2 phút ở cài đặt điều khiển đầu ra 5 và với công tắc chế độ trên xung và phần trăm chu kỳ làm việc ở mức 50%.
11.4.8 Đóng gói lỏng lẻo pipet Pasteur dùng một lần với 2 đến 3 cm bông thủy tinh. Lọc chiết xuất mẫu qua bông thủy tinh và thu thập chiết xuất trong một thùng chứa thích hợp. Toàn bộ 10 mL dung môi chiết xuất không thể được thu hồi từ mẫu. Do đó, nhà phân tích nên thu thập một khối lượng phù hợp với độ nhạy của phương pháp xác định được sử dụng. Ví dụ, đối với các phương pháp không cần chiết xuất được cô đặc hơn nữa (ví dụ: Phương pháp 8081 thường sử dụng thể tích chiết xuất cuối cùng là 10 mL), chiết xuất có thể được thu thập trong lọ scintillation hoặc hộp kín khác. Đối với các chất chiết xuất sẽ cần nồng độ hơn nữa, nên thu thập thể tích tiêu chuẩn cho tất cả các mẫu như vậy để đơn giản hóa việc tính toán kết quả mẫu cuối cùng. Ví dụ, thu thập 5,0 mL chiết xuất trong một ống tập trung sạch. Khối lượng này đại diện cho chính xác một nửa tổng khối lượng của chiết xuất mẫu ban đầu. Khi cần thiết, tài khoản cho “tổn thất” của một nửa chiết xuất trong tính toán mẫu cuối cùng, hoặc tập trung chiết xuất cuối cùng đến một nửa thể tích cuối cùng danh nghĩa (ví dụ: 0,5 mL so với 1,0 mL) để bù đắp cho tổn thất.
11.4.9 Nếu cần thiết, tập trung chiết xuất trước khi phân tích theo quy trình trong Phần 11.5 hoặc Phần 11.6. Nếu không, hãy chuyển sang Phần 11.7.
Kỹ thuật tập trung
Khi cần thiết để đáp ứng các tiêu chí độ nhạy, chiết xuất mẫu từ quy trình chiết xuất nồng độ thấp hoặc nồng độ trung bình? cao có thể được cô đặc đến thể tích cuối cùng cần thiết cho phương pháp xác định và ứng dụng cụ thể được sử dụng, sử dụng kỹ thuật K-D hoặc bay hơi nitơ.
11.5.1 Lắp ráp bộ cô đặc Kuderna-Đan Mạch (K-D) bằng cách gắn ống tập trung 10 mL vào bình bay hơi có kích thước phù hợp.
11.5.2 Làm khô chiết xuất bằng cách cho qua cột sấy chứa khoảng 10 g natri sunfat khan. Thu thập chiết xuất khô trong bộ tập trung K-D.
11.5.3 Rửa sạch ống thu gom và cột sấy vào bình K-D với một phần dung môi bổ sung 20 mL để đạt được chuyển định lượng.
11.5.4 Add one or two clean boiling chips to the flask and attach a three-ball Snyder column. Attach the solvent vapor recovery glassware (condenser and collection device, see Sec. 6.9) to the Snyder column of the K-D apparatus, following the manufacturer’s instructions. Pre-wet the Snyder column by adding about 1 mL of methylene chloride (or other suitable solvent) to the top of the column. Place the K-D apparatus on a hot water bath (15 – 20 EC trên điểm sôi của dung môi) để ống cô đặc được ngâm một phần trong nước nóng và toàn bộ bề mặt tròn dưới của bình được tắm bằng hơi nóng. Điều chỉnh vị trí thẳng đứng của thiết bị và nhiệt độ nước khi cần thiết để hoàn thành nồng độ trong 10 – 20 phút Với tốc độ chưng cất thích hợp, các quả bóng của cột sẽ tích cực nói chuyện, nhưng các buồng sẽ không bị ngập lụt. Khi thể tích chất lỏng biểu kiến đạt 1 mL, hãy tháo thiết bị K-D ra khỏi bồn nước và để nó thoát nước và làm mát trong ít nhất 10 phút.
THẬN TRỌNG: Đừng để chiết xuất bị khô, vì điều này sẽ dẫn đến mất nghiêm trọng một số chất phân tích. Thuốc trừ sâu organophospho đặc biệt dễ bị tổn thất như vậy.
11.5.4.1 Nếu cần trao đổi dung môi (như được chỉ ra trong Bảng 2 hoặc phương pháp xác định thích hợp), hãy loại bỏ cột Snyder trong giây lát, thêm 50 mL dung môi trao đổi và chip đun sôi mới.
11.5.4.2 Gắn lại cột Snyder. Tập trung chiết xuất, tăng nhiệt độ của bồn nước, nếu cần thiết, để duy trì tốc độ chưng cất thích hợp.
11.5.5 Xóa cột Snyder. Rửa sạch bình K-D và các khớp dưới của cột Snyder vào ống tập trung bằng 1 – 2 mL dung môi. Trích xuất có thể được tập trung hơn nữa bằng cách sử dụng một trong các kỹ thuật được nêu trong Phần 11.6 hoặc điều chỉnh thành thể tích cuối cùng là 5.0 – 10,0 mL sử dụng dung môi thích hợp (xem Bảng 2 hoặc phương pháp xác định thích hợp). Nếu có tinh thể lưu huỳnh, hãy chuyển sang Phương pháp 3660 để dọn dẹp.
11.6 Nếu cần nồng độ thêm, hãy sử dụng kỹ thuật cột micro-Snyder (xem Phần 11.6.1) hoặc kỹ thuật bay hơi nitơ (xem Phần 11.6.2).
11.6.1 Kỹ thuật cột Micro-Snyder
11.6.1.1 Add a fresh clean boiling chip to the concentrator tube and attach a two-ball micro-Snyder column directly to the concentrator tube. Attach the solvent vapor recovery glassware (condenser and collection device) to the micro- Snyder column of the K-D apparatus, following the manufacturer’s instructions. Pre-wet the Snyder column by adding 0.5 mL of methylene chloride or the exchange solvent to the top of the column. Place the micro-concentration apparatus in a hot water bath so that the concentrator tube is partially immersed in the hot water. Adjust the vertical position of the apparatus and the water temperature, as necessary, to complete the concentration in 5 – 10 phút Với tốc độ chưng cất thích hợp, các quả bóng của cột sẽ tích cực nói chuyện phiếm, nhưng các buồng sẽ không bị ngập lụt.
11.6.1.2 Khi thể tích biểu kiến của chất lỏng đạt 0,5 mL, lấy thiết bị ra khỏi bồn nước và để ráo nước và làm mát trong ít nhất 10 phút. Tháo cột Snyder và rửa sạch các khớp dưới của nó vào ống cô đặc với 0,2 mL dung môi. Điều chỉnh khối lượng trích xuất cuối cùng thành 1.0 – 2,0 ml.
THẬN TRỌNG: Đừng để chiết xuất bị khô, vì điều này sẽ dẫn đến mất nghiêm trọng một số chất phân tích. Thuốc trừ sâu organophospho đặc biệt dễ bị tổn thất như vậy.
11.6.2 Kỹ thuật bay hơi nitơ
11.6.2.1 Đặt ống cô đặc vào bồn nước ấm (30 độ C) và làm bay hơi thể tích dung môi đến 0,5 mL bằng dòng nitơ khô, sạch nhẹ (được lọc qua cột than hoạt tính).
THẬN TRỌNG: Không được sử dụng ống nhựa mới giữa bẫy carbon và mẫu, vì nó có thể gây nhiễu phthalate.
11.6.2.2 Rửa sạch thành trong của ống cô đặc nhiều lần bằng dung môi trong quá trình cô đặc. Trong quá trình bay hơi, định vị ống cô đặc để tránh ngưng tụ nước vào chiết xuất. Trong các quy trình thông thường, chiết xuất không được phép khô.
THẬN TRỌNG: Đừng để chiết xuất bị khô, vì điều này sẽ dẫn đến mất nghiêm trọng một số chất phân tích. Thuốc trừ sâu organophospho đặc biệt dễ bị tổn thất như vậy.
11.7 Chiết xuất bây giờ có thể phải tuân theo các quy trình làm sạch hoặc phân tích cho các phân tích mục tiêu bằng cách sử dụng (các) kỹ thuật xác định thích hợp. Nếu việc xử lý thêm chiết xuất sẽ không được thực hiện ngay lập tức, hãy chặn ống cô đặc và bảo quản trong tủ lạnh. Nếu chiết xuất sẽ được lưu trữ lâu hơn 2 ngày, nó nên được chuyển sang một lọ được trang bị nắp vặn lót PTFE và được dán nhãn thích hợp.
12. Phân tích và tính toán dữ liệu
Không có tính toán rõ ràng liên quan đến quy trình trích xuất này. Xem phương pháp xác định thích hợp để tính toán kết quả mẫu cuối cùng.
13. Phương pháp thực hiện
14. Phòng ngừa ô nhiễm
14.1 Phòng ngừa ô nhiễm bao gồm bất kỳ kỹ thuật nào làm giảm hoặc loại bỏ số lượng và? hoặc độc tính của chất thải tại thời điểm phát sinh. Nhiều cơ hội để ngăn ngừa ô nhiễm tồn tại trong hoạt động của phòng thí nghiệm. EPA đã thiết lập một hệ thống phân cấp ưu tiên các kỹ thuật quản lý môi trường đặt phòng ngừa ô nhiễm là lựa chọn quản lý đầu tiên. Bất cứ khi nào khả thi, nhân viên phòng thí nghiệm nên sử dụng các kỹ thuật ngăn ngừa ô nhiễm để giải quyết vấn đề phát sinh chất thải của họ. Khi chất thải không thể được giảm thiểu một cách khả thi tại nguồn, Cơ quan khuyến nghị tái chế là lựa chọn tốt nhất tiếp theo.
14.2 For information about pollution prevention that may be applicable to laboratories and research institutions consult Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction available from the American Chemical Society’s Department of Government Relations and Science Policy, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Quản lý chất thải
hoạt động của mũ trùm đầu và băng ghế, tuân thủ thư và tinh thần của bất kỳ giấy phép và quy định xả thải cống nào, và bằng cách tuân thủ tất cả các quy định về chất thải rắn và chất thải nguy hại, đặc biệt là các quy tắc xác định chất thải nguy hại và hạn chế xử lý đất. Để biết thêm thông tin về quản lý chất thải, hãy tham khảo Hướng dẫn quản lý chất thải cho nhân viên phòng thí nghiệm có sẵn từ Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ tại địa chỉ được liệt kê trong Phần 14.2.
16. Tài liệu tham khảo
- EPA Hoa Kỳ, “Nghiên cứu so sánh giữa các phòng thí nghiệm: phương pháp cho các hợp chất dễ bay hơi và bán dễ bay hơi,” Phòng thí nghiệm hệ thống giám sát môi trường, Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển, Las Vegas, NV, EPA 600/4-84-027, 1984.
- C. S. Hein, P. J. Marsden, A. S. Shurtleff, “Đánh giá các phương pháp 3540 (Soxhlet) và 3550 (Sonication) để đánh giá Phụ lục IX Phân tích từ các mẫu rắn,” S-CUBED, Báo cáo cho Hợp đồng EPA 68-03-33-75, Phân công công việc số 03, Tài liệu số. SSS-R- 88-9436, tháng Mười, 1988.
Sự thật đáng biết
Máy đồng nhất mô siêu âm thường được gọi là máy siêu âm đầu dò, máy ly sóng âm thanh, máy gây rối sóng siêu âm, máy mài siêu âm, sono-ruptor, sonifier, máy giải mã siêu âm, máy phá vỡ tế bào, máy phân tán siêu âm hoặc chất hòa tan. Các thuật ngữ khác nhau là kết quả của các ứng dụng khác nhau có thể được thực hiện bằng cách siêu âm.
Kích thước sonotrode khác nhau cho UP200Ht