一、方法概要
本方法係將水溶液樣品以分液漏斗進行液相-液相萃取以分離待測物
,通常將 1 L的液體樣品,於特定的pH值(參見表一),用分液漏斗
以二氯甲烷或其他溶劑連續萃取,將萃液濃縮(若有必要),或視需
要置換成適當的溶劑,以利後續的淨化及分析使用(參見表一所述適
當的置換溶劑)。
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二、適用範圍
(一)本方法敘述自水溶液樣品中,將有機物分離出來的步驟;本方法
亦敘述適用於如氣相層析儀(GC)、氣相層析質譜儀( GC/MS)
和高效能液相層析儀(HPLC)等特定檢測方法之萃液製備濃縮技
術。
(二)本方法適用於不溶於水及微溶於水的半揮發性及非揮發性有機物
之分離及濃縮樣品製備,以供各種層析分析使用。
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三、干擾
(一)在鹼性萃取條件下,已有實例證明某些待測物會分解,有機氯農
藥會脫氯、鄰苯二甲酸酯類會改變、酚類會反應生成單寧酸鹽,
當pH值增加時,這些反應亦隨之增加;若本方法中反應時間縮短
,這些反應隨之減少。
(二)樣品如需分析揮發性有機物質,在運送和儲存過程中,揮發性有
機物(尤其是氟氯碳化合物及氯甲烷)會經由樣品容器之墊片滲
透而污染樣品,由不含有機物的試劑水所製備的野外空白,攜至
採樣現場並與樣品相同之儲存及處理,可用以檢查是否有此種污
染。
(三)溶劑、試劑、玻璃器皿及其他樣品處理過程中所用之器皿,皆可
能對樣品分析造成誤差及/或干擾。所有這些物質必須在設定的
分析條件下,進行方法空白分析,證明其無干擾。視須要以全套
玻璃系統內進行特定試劑及溶劑純化之蒸餾。
(四)樣品中共萃取之干擾物隨來源之不同而異。若被萃取後的樣品,
因干擾而無法分析,則樣品萃液須先進行淨化。
(五)鄰苯二甲酸酯易污染實驗室中許多常用的物品,特別是塑膠製品
必須避免使用。因鄰苯二甲酸酯常被用做可塑劑,且極易自塑膠
物質中被萃取出來,若不執行一系列的品質管制,則嚴重的鄰苯
二甲酸酯污染隨時會發生。
(六)玻璃器皿之污染導致分析物裂解:肥皂殘留在玻璃器皿上可能會
使某些待測物裂解。這些問題對較難清洗的玻璃器皿(如500 mL
K-D瓶)特別明顯,故須非常小心的以人工清洗此類器皿,以避
免此問題。
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四、設備與材料
(一)分液漏斗: 2 L,附鐵氟龍栓塞。
(二)乾燥管: 20 mm內徑之 Pyrex玻璃層析管,底部填充 Pyrex玻璃
綿並附鐵氟龍栓塞。(註 1)
(三)濃縮裝置
1.K-D(Kuderna-Danish)裝置
(1)濃縮管: 10 mL,有刻度(Kontes K-570050-1025或同級品
),具磨砂口玻璃瓶蓋,以防止萃液蒸發。
(2)蒸發瓶:500 mL( Kontes K-570001-500或同級品),與濃
縮管連接處,以彈簧、夾子或同級品夾緊。
(3)史耐得管( Snyder column):大型三球(Kontes K-50300
0-0121或同級品)。
(4)史耐得管:小型二球( Kontes K-569001-019或同級品)。
(5)彈簧: 1/2吋( Kontes K-662750或同級品)。
2.減壓濃縮裝置( Rotary Evaporator)。
(四)沸石:以溶劑萃取清洗過,約10至 40 mesh(碳化矽或同級品)
。
(五)水浴:附環狀同心圓蓋子,能控溫準確至 ± 5℃。在排煙櫃中
使用。
(六)樣品瓶( Vials):2 mL,玻璃瓶附鐵氟龍內襯之螺旋蓋或夾壓
式密封蓋。
(七)pH試紙:pH範圍須包括所需之萃取pH範圍。
(八)錐形瓶:250 mL。
(九)注射針:5 mL。
(十)量筒: 1 L。
(十一)溶劑廢氣回收系統:(Kontes K-545000-1006或K-547300-000
0 , Ace Glass 6614-30或同級品)。
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五、試劑
(一)所有檢測時使用的試劑須為試藥級或依方法規定使用。
(二)不含有機物試劑水:是指試劑水中干擾物之濃度低於方法中待測
物之偵測極限。
(三)氫氧化鈉溶液(10 N):先以少量不含有機物的試劑水溶解40 g
氫氧化鈉後定容至100 mL。其他濃度之氫氧化鈉溶液亦可被用來
調整樣品pH值,所添加體積須小於樣品總體積之1%。
(四)無水硫酸鈉(粒狀):置於淺盤中於 400℃加熱 4小時;或以二
氯甲烷預洗硫酸鈉純化之,若以二氯甲烷預洗法純化硫酸鈉,則
須進行方法空白測試,證明硫酸鈉中無干擾的存在。
(五)硫酸溶液( 1: 1 v/v):緩慢加入 50 mL硫酸(比重1.84)於
50 mL 不含有機物之試劑水中。其他濃度之硫酸溶液亦可被用來
調整樣品pH值,所添加體積須小於樣品總體積之1%。
(六)萃取/置換溶劑
1.二氯甲烷,CH2Cl2:殘量級或同級品。
2.正己烷, C6H14:殘量級或同級品。
3.2-丙醇,( CH3) 2CHOH:殘量級或同級品。
4.環己烷, C6H12:殘量級或同級品。
5.乙腈, CH3CN:殘量級或同級品。
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六、採樣與保存
參考各相關檢測方法。
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七、步驟
(一)以 1 L有刻度的量筒,量取 1 L或適當體積的樣品,將其完全倒
入分液漏斗中;若估計樣品濃度高時,則取較少體積的樣品,以
不含有機物的試劑水,稀釋至 1 L。依樣品特性及各分析方法,
選擇適當的擬似標準品及基質樣品添加標準品,以移液管加入1.
0 mL擬似標準品於所有樣品、添加樣品及空白樣品中。於每批樣
品中所選定的添加分析樣品中,以移液管加入1.0 mL基質樣品添
加標準品。對鹼/中性-酸的分析,在待測萃液中加入擬似標準
品及基質樣品添加標準品的量,須使標準品中每一鹼/中性待測
物的最終濃度為 100 ng/μ L,每一酸性待測物的最終濃度為20
0 ng/ μ L(假設注入量為1 μ L)。若應用膠滲透層析淨化方
法,則擬似標準品及基質樣品添加標準品的加入體積須加倍,因
於裝填膠滲透層析管時,有一半的萃液會逸失。
(二)使用廣範圍的pH試紙測試樣品之pH值,若有必要,調整pH值至如
表一中所列,適用於分析萃液之檢測方法所須者。(註 2)
(三)加入 60 mL二氯甲烷或其他溶劑至分液漏斗中,適當進行排氣以
洩壓。
(四)蓋緊並劇烈搖晃分液漏斗 1至 2分鐘,並不時排氣以釋出漏斗內
過高的壓力。(註 3)
(五)靜置,待有機層與水層分開至少10分鐘。若二層之間的乳狀物介
面層的體積,超過溶劑層的 1/3,則分析人員須使用物理方法進
行相的分離,視樣品情況,選用適當的方法,如攪拌、將乳狀物
以玻璃綿過濾、離心或其他方法。收集萃液於錐形瓶中。若乳狀
物無法破壞,則將樣品、溶劑及乳狀物一同倒入連續萃取裝置之
萃取腔中,依連續式液相-液相萃取方法進行萃取。
(六)每次重新加入新鮮溶劑,再重複萃取二次(七、(三)節至七、
(五)節),將三次之萃液合併在一起。
(七)若須再行調整pH及萃取步驟,則調整水層之pH如表一所示,再依
七、(三)至七、(五)節步驟,每次以 60 mL二氯甲烷或其他
溶劑連續萃取三次,收集並合併萃液,適當標示之。
(八)若進行氣相層析質譜儀分析或氣相層析質譜儀分析,則於濃縮前
須將酸/中性和鹼性萃液合併;但在某些情況,將酸/中性和鹼
性萃液分開濃縮和分析可能較合適(如為法規管制目的,必須檢
測某些低濃度之特定酸/中性或鹼性化合物的存在與否,分開分
析萃液,較有保證)。
(九)若有須要進行濃縮步驟,使用 K-D濃縮步驟(七、(十)1節至
七、(十)4節)或減壓濃縮步驟(七、(十一)節)。
(十) K-D濃縮步驟
1.組裝 K-D濃縮裝置,將一 10 mL濃縮管接到500 mL蒸發瓶上,
將萃液通過一 10 cm長,內含無水硫酸鈉之乾燥管,收集乾燥
之萃液於 K-D濃縮裝置內,以20至 30 mL二氯甲烷或其他溶劑
清洗內含萃液之錐形瓶,將洗液一併倒入乾燥管,而完整收集
萃液。
2.於蒸發瓶內加入 1至 2粒乾淨沸石,接上大型三球史耐得管,
由史耐得管頂端加入約1 mL之二氯甲烷或其他溶劑,使其濕潤
。將 K-D濃縮裝置放入熱水浴中(高於溶劑沸點15至20℃),
使濃縮管有部份浸在熱水中,蒸發瓶之整個下部圓球面則浴在
熱蒸氣中。調整濃縮裝置之所需縱向高度位置及水溫,使濃縮
過程在10至20分鐘內完成。適當的蒸餾速度將使史耐得管內的
玻璃球不停的振動,但整個管腔中不應充滿冷凝的溶劑。觀看
溶液達1 mL時,將 K-D濃縮裝置移離水浴,使其乾燥並冷卻至
少10分鐘。
3.若需置換溶劑(如表一所示),立即移開史耐得管,加入50 m
L 置換溶劑,及新的沸石,再接上史耐得管,依七、(十二)
節步驟進行濃縮,若有需要,可提高水浴溫度,以保持適當的
濃縮速度。
4.移開史耐得管,以 1至2 mL之二氯甲烷或置換溶劑淋洗蒸發瓶
及下部連接處,將洗液併入濃縮管中。若有硫結晶的問題,則
依去硫淨化方法進行淨化。萃液可依七、(十二)節所列步驟
再行濃縮,或以最後所用的溶劑定容至10.0 mL。
(十一)減壓濃縮步驟
須視待測物的性質,設定適當的溫度與壓力於此裝置。
(十二)如表一,若須再行濃縮步驟,則使用小型二球史耐得管濃縮技
術(七、(十二)1節)或氮氣吹除技術(七、(十二)2節
),將萃液定容至最終所須體積。
1.小型二球史耐得管濃縮技術
另外加入乾淨的沸石於濃縮管中,並接上小型二球史耐得管
,由史耐得管頂端加入0.5 mL二氯甲烷或置換溶劑,使其濕
潤。將 K-D濃縮裝置放入熱水浴中,使濃縮管有部份浸在熱
水中,調整濃縮裝置之所需縱向高度位置及水溫,使濃縮過
程在 5至10分鐘內完成。適當的蒸餾速度將使史耐得管內的
玻璃球不停的振動,但整個管腔中不應充滿冷凝的溶劑。觀
看溶液至0.5 mL時,將 K-D濃縮裝置移離水浴,使其乾燥並
冷卻至少10分鐘。移開史耐得管,以0.2 mL之萃取溶劑淋洗
蒸發瓶及下部連接處,將洗液併入濃縮管中。以溶劑調整最
終體積至1.0至2.0 mL,如表一所示。
2.氮氣吹除技術
(1)將濃縮管放在一溫水浴中(約35℃),以一和緩流量之乾
淨且乾燥的氮氣(通過活性碳過濾管),使溶劑蒸發至0.
5 mL。(註 4)
(2)在操作過程中,濃縮管內壁必須以二氯甲烷或適當溶劑淋
洗數次。在蒸發過程中,濃縮管中溶劑液面位置必須適當
,以防止冷凝的水掉入樣品中。在正常操作條件下,萃液
不應完全被蒸乾。(註 5)
(十三)萃液可依適當的檢測方法進行目標待測物的分析(參考如氣相
層析儀、氣相層析質譜儀和高效能液相層析儀等特定檢測方法
)。若萃液不立即進行分析,則將濃縮管蓋緊並冷藏保存;若
萃液將保存 2天以上,則須自濃縮管中轉置到具鐵氟龍內襯,
具螺旋瓶蓋或夾壓式密封蓋之樣品瓶中,並標示清楚。
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八、結果處理
略。
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九、品質管制
(一)所有試劑空白或基質添加樣品,須進行與真實樣品相同的處理及
分析步驟。
(二)當檢測方法中使用擬似標準品時,擬似標準品必須加入所有樣品
中。
(三)每批樣品(至多20個樣品)分析時,必須執行一個試劑空白,一
個基質添加樣品,和一個重複或基質添加樣品重複分析。
(四)進行氣相層析儀/氣相層析質譜儀之分析時,必須執行品管(QC
)查核樣品分析來確認分析系統的功能,須依各檢測方法中品管
查核樣品之步驟製備濃縮液。
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十、精密度與準確度
略。
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十一、參考資料
(一)U.S. EPA, Separatory Funnel Liquid-Liquid Extraction,
Test Methods for Evaluating Solid Waste. Method 3510C,
1996.
(二)U.S. EPA, 40 CFR Part 136,〝Guidelines Establishing Te
st Procedures for the Analysis of Pollutants Under the
Clean Water Act; Final Rule and Interim Final Rule an
d Proposed Rule.〞 1984.
(三) U.S. EPA, Test Methods for Evaluating Solid Waste,Se
c. 4.3 of Chapter Four Organic Analytes, Sept. 1994.
(四)U.S. EPA. Organic Extraction and Sample Preparation, T
est Methods for Evaluating Solid Waste. Method 3500C,
2007.
(五)U.S. EPA, Continuous Liquid-Liquid Extraction, Test Me
thods for Evaluating Solid Waste, Method 3520C, 1996.
(六)U.S. EPA, Semivolatile Organic Compounds by Gas Chroma
tography/Mass Spectrometry( GC/MS):Capillary Column
Technique. Test Methods for Evaluating Solid Waste. Me
thod 8270D, 2007.
(七)U.S. EPA, Test Methods for Evaluating Solid Waste, Cha
pter One Quality Control. 1992.
(八)U.S. EPA, Test Methods for Evaluating Solid Waste. Sec
. 4.1 of Chapter Four Organic Analytes, 2007.
(九)U.S. EPA, Gel Permeation Cleanup,Test Methods for Eva
luating Solid Waste. Method 3640A, 1994.
(十)U.S. EPA, Sulfur Cleanup, Test Methods for Evaluating
Solid Waste. Method 3660B, 1996.
(十一)行政院環境保護署,事業廢棄物檢測方法總則NIEA R101.02
C ,中華民國92年。
註 1:多孔性玻璃濾片於過濾高污染之萃液後,很難將污染物清除乾淨。
可購買不含多孔性玻璃濾片的層析管,使用一小撮 Pyrex玻璃綿團
填充在底部,留滯填充劑。以吸附劑填充乾燥管之前,須先清洗裝
填用之玻璃綿團,先以 50 mL丙酮清洗後,再用 50 mL沖提溶劑清
洗。
註 2:調整pH值時可使用 1:1( v/v)硫酸、10 N氫氧化鈉或較低濃度之
溶液,但添加之體積不可超過樣品總體積的1%。
註 3:二氯甲烷會很快產生過高的壓力,因此當分液漏斗蓋緊後搖晃一次
,即須立即排氣,分液漏斗排氣須在排煙櫃中進行,以避免分析人
員曝露在溶劑蒸氣中。
註 4:於活性碳過濾管與樣品間切勿使用新的塑膠連接管,因其可能導入
干擾物。
註 5:當溶劑體積少於1 mL時,半揮發性待測物可能會逸失。
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