Analisi idrocarburi nelle acque p.1
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Il documento discute l'analisi degli idrocarburi nelle acque secondo il D.Lgs. 152/06, evidenziando l'importanza della misura dei parametri di contaminazione di origine petrolifera. Viene descritta la procedura di estrazione e purificazione per la frazione estraibile (C>10), utilizzando vari metodi di analisi GC-FID. Inoltre, il documento sottolinea la necessità di controlli qualità e buone pratiche per garantire l'accuratezza dei risultati analitici.
![GC-FID
Si utilizza un GC-FID con autocampionatore per iniezione
di liquidi
[ Di seguito verranno illustrate due configurazioni ]
Una standard con colonna da 30 m x 0.25 mm x 0.25 um
come da metodo ufficiale
ed una configurazione fast, con corsa da 6 minuti con
colonna da 15 m x 0.32 mm x 0.15 um
per entrambe le soluzioni la colonna è di tipo 5](https://image.slidesharecdn.com/analisiidrocarburinelleacquep-230313172734-b4cd38b4/85/Analisi-idrocarburi-nelle-acque-p-1-12-320.jpg)
![Taratura
Regressione lineare su almeno 5 livelli in soluzione di RTW
es. 0.10 - 0.20 – 0.50 – 0.8 - 1.00 – 2.00 mg/l
Standard di riferimento BAM-K010 (DRO + LRO)
- GRO: Gasoline Range Organic (C6-C10)
- DRO: Diesel Range Organic (C10-C28) [comunemente chiamato mix Tipo A]
- LRO: Lubrificant Range Organic (C18-C32) [comunemente chiamato mix Tipo B]
In commercio si trovano sia lo standard unico contenente il mix
Tipo A e il mix Tipo B, che i singoli mix standard separati
Il GRO è la frazione volatile degli idrocarburi, che verrà trattata in un’altra
sessione. LRO viene anche chiamato MRO, Mineral Range Organic](https://image.slidesharecdn.com/analisiidrocarburinelleacquep-230313172734-b4cd38b4/85/Analisi-idrocarburi-nelle-acque-p-1-18-320.jpg)
Analisi idrocarburi nelle acque p.1
- 1. Analisi idrocarburi nelle acque Frazione estraibile C>10 – prima parte Davide Facciabene Trainer & Product Specialist GC & GC-MS
- 2. Definizione chimica Insieme di composti organici costituiti da atomi di carbonio e idrogeno Oltre 130 mila suddivisi in due classi Aromatici Alifatici Saturi (alcani) Insaturi (alcheni e alchini) - lineari (n) - ramificati (iso) - ciclici Monoaromatici (BTEX…) Nafteno-aromatici IPA
- 3. Idrocarburi nelle acque secondo D.Lgs 152/06 DLgs 152/06 – Parte IV – Titolo V – Allegato V - Tab. 1 Espresso come: Idrocarburi Totali Limite: ≤ 5 mg/l in acque superficiali ≤ 10 mg/l in acque reflue …il parametro idrocarburi viene considerato un indicatore di contaminazione di origine petrolifera…
- 4. Parametro rappresentativo, la cui determinazione analitica è strettamente legata al metodo di prova. La normativa non definisce in modo univoco il parametro idrocarburi, le metodiche di campionamento e l’analisi Per questo ed altri motivi nel 2008 l’ISPRA ha istituito un gruppo di lavoro nazionale formato da APAT-ARPA/APPA, ISS, CNR-IRSA, ICRAM, CRA per: 1) Definire il parametro idrocarburi 2) Definire i metodi di analisi per le diverse matrici ambientali Idrocarburi nelle acque secondo D.Lgs 152/06
- 5. ISPRA - Manuali e linee guida Manuali e linee guida – 123 / 2015 Procedura di misurazione per la determinazione degli idrocarburi totali nelle acque Manuali e linee guida – 75 / 2011 Procedura per l’analisi degli idrocarburi >C12 in suoli contaminati
- 6. Idrocarburi totali - frazione estraibile (C>10) e volatile (C<10) L'analisi degli idrocarburi nelle acque è suddivisa in due parti. L'analisi della frazione non volatile, che ISPRA definisce come "frazione estraibile" e che comprende gli idrocarburi con C > 10, oggetto di questa presentazione... …ed un secondo metodo di analisi, focalizzato sulla frazione volatile degli idrocarburi con C < 10, che tratterò nella seconda parte di questa presentazione
- 7. Frazione estraibile (C > 10) Metodo di riferimento: UNI EN ISO 9377-2 / 2002 1) Estrazione Liquido-Liquido con solvente Solvente con p.e. compreso tra 36-69°C (pentano, esano, etere di petrolio, diclorometano) 2) Purificazione in SPE Colonna con Florisil 3) Analisi strumentale GC-FID con iniettore per liquidi
- 8. Idrocarburi Totali - Estrazione Introdurre 900 ml di campione in un contenitore di vetro Aggiungere 50 ml di soluzione estraente RTW Agitare con agitatore magnetico per 30 minuti Separare la fase organica (surnatante) dalla fase acquosa, ed introdurla nella colonna di purificazione RTW - Retention Time Window Soluzione di riferimento in esano contenente 20 ppb n-decano e 20 ppm di n-tetracontano
- 9. Purificazione “Rimozione di sostanze polari, IPA e grasso di origine animale e vegetale” Florisil su colonna - 2 g di Florisil - 2 g di Solfato di Sodio anidro - non va attivata/lavata con solvente Se si utilizza il Florisil sfuso, in confezione bulck, questo deve essere condizionato in stufa per 12h a 150°C per riportarlo allo stato anidro
- 10. QC Florisil Controllo idoneità del Florisilwadswads 1) Recupero % di una soluzione di Steril Stearato QC PASSED ≤ 5 % Lo Steril Stearato è un surrogato dei composti da eliminare, di conseguenza il Florisil deve bloccarlo , invece deve lasciar passare gli idrocarburi 2) Recupero % soluzione standard madre QC PASSED ≥ 80 % In caso contrario, il Florisil va ricondizionato o sostituito
- 11. Ricostituzione La soluzione estratta e purificata va portata a piccolo volume e ricostituita a 1 ml con la soluzione RTW Rotavapor SpeedVap Reacti Therm
- 12. GC-FID Si utilizza un GC-FID con autocampionatore per iniezione di liquidi [ Di seguito verranno illustrate due configurazioni ] Una standard con colonna da 30 m x 0.25 mm x 0.25 um come da metodo ufficiale ed una configurazione fast, con corsa da 6 minuti con colonna da 15 m x 0.32 mm x 0.15 um per entrambe le soluzioni la colonna è di tipo 5
- 13. GC-FID – configurazione standard Volume di iniezione: 1-2 uL Iniettore SSL / PTV 300°C – mode splitless con splitless time di 1 min oppure Cold On Column Colonna tipo 5 – 30 m x 0,25 mm con film da 0,25 um Flusso in colonna 1.4 ml/min in He oppure 1.8 ml/min in Idrogeno Forno 40°C per 5 min 10°C/min >>> 300°C per 20 min run time di 51 min FID 300°C – Aria/H2 300/30 ml/min – N2 30 ml/min
- 14. Cromatogramma con configurazione standard Soluzione di riferimento
- 15. Configurazione standard... miglioramenti Con piccolo modifiche apportate alla programmata termica del forno, è possible avere dei miglioramenti in termini di durata dell’analisi Forno 50°C per 2.5 min 20°C/min >>> 300°C per 15 min run time di 30 min Durata della corsa cromatografica ridotto di 20 minuti, da 50 a 30 min di run time
- 16. GC-FID – configurazione FAST Volume di iniezione: 1-2 uL Iniettore SSL / PTV 300°C – mode Splitless con splitlesstime di 1 min Colonna tipo 5 – 15 m x 0,32 mm con film da 0,15 um Flusso in colonna 2.6 ml/min in He oppure 3.2 ml/min in Idrogeno Forno 40°C per 0.5 min 75°C/min >>> 340°C per 1.5 min run time di 6 min FID 300°C – Aria/H2 300/30 ml/min – N2 30 ml/min
- 17. Cromatogramma con configurazione FAST Soluzione di riferimento senza C10 e C40
- 18. Taratura Regressione lineare su almeno 5 livelli in soluzione di RTW es. 0.10 - 0.20 – 0.50 – 0.8 - 1.00 – 2.00 mg/l Standard di riferimento BAM-K010 (DRO + LRO) - GRO: Gasoline Range Organic (C6-C10) - DRO: Diesel Range Organic (C10-C28) [comunemente chiamato mix Tipo A] - LRO: Lubrificant Range Organic (C18-C32) [comunemente chiamato mix Tipo B] In commercio si trovano sia lo standard unico contenente il mix Tipo A e il mix Tipo B, che i singoli mix standard separati Il GRO è la frazione volatile degli idrocarburi, che verrà trattata in un’altra sessione. LRO viene anche chiamato MRO, Mineral Range Organic
- 19. Taratura Esempio di retta di taratura
- 20. Integrazione secondo metodo ufficiale L’integrazione dei picchi, viene fatta tirando una linea parallela all’asse delle X, tra il C10 e il picco C40, escludendo le loro aree integrazione parallela all’asse X 1. Decano 2. Tetracontano S. inizio integrazione E. fine integrazione
- 21. Importanza della sottrazione del bianco solvente Nell’analisi della frazione estraibile degli idrocarburi, è molto importante eseguire la sottrazione di un bianco solvente, senza gli standard di C10 e C40 La sottrazione del bianco permette di eliminare da tutti i cromatogrammi (standard, QC e campioni), la deriva cromatografica, che renderebbe impossibile o particolarmente difficile l’integrazione del picchi compresi tra il C10 ed il C40
- 22. Importanza della sottrazione del bianco solvente Normalmente un cromatogramma presenta una deriva della linea di base dovuto alla rampa termica, senza la sottrazione di un bianco solvente, non è possibile fare una corretta integrazione come richiesto dal metodo ufficiale, l’integrazione includerebbe il noise sottostante la deriva della linea di base, che invece deve essere eliminato
- 23. QC – CONTROLLO QUALITA’ Ci sono due peculiari controlli qualità - uno riguarda la risoluzione cromatografica, che viene verificata con l’analisi di uno standard «FLORIDA», una miscela di alcani lineari da C8 a C40 - mentre l’altro QC verifica la costante linearità della risposta, misurando il rapporo C40/C20 che deve essere maggiore di 0.80
- 24. QC – risoluzione cromatografica e rapporto C40/C20 Cromatogramma con picchi perfettamente separati rapport C40/C20 > di 0.80
- 25. Problema mancato rapporto C40/C20 Può accadere di non riuscire a rispettare il rapporto C40/C20 > 0.80, specie con l’utilizzo di inietori SSL e PTV Si nota una progressive decrescita dell’altezza dei picchi, causata dall’iniettore, cosa che non accade con l’iniettore OC
- 26. Problema mancato rapporto C40/C20, soluzioni 1) Iniezione ad ago caldo impostare almeno 4 secondi di pre-injection time, in questa maniera l’ago verra scaldato e permetterà un migliore trasferimento dei principi attivi, in particolare di quelli piu pesanti 2) Iniezione fast se l’autocampionatore in dotazione lo permette, iniettare il campione alla massima velocita del pistoncino della siringa, comunque non inferiore a 5000 mm/s 3) Utilizzo di un iniettore On Column o PTV Simil On Column
- 27. Calcoli
- 28. Consigli finali 1) Utilizzare liner splitless senza lana di vetro 2) Dopo l’estrazione liquido-liquido del campione, assicurarsi di eliminare l’acqua residua dell’estratto organico mediante filtrazione con Solfato di Sodio anidro, la presenza di acqua può compromettere l’efficenza del Florisil nella successive fase di purificazione 3) Evitare l’uso di solventi piu pesanti dell’esano per l’estrazione liquido-liquido, inquanto il C10 potrebbe uscire sulla coda del solvente
- 29. Bibliografia ISPRA – Manuali e Linee Guida 123/2015 - Procedura di misurazione per la determinazione degli idrocarburi totali nelle acque AN 74086 - Thermo Fisher Scientific – Robust and cost- effective analysis of TPH in water and soil using GC-FID