Аналіз MBAS на аніонні поверхнево-активні речовини

Аналіз MBAS вимірює речовини, які взаємодіють із метиленовим синім за визначеною процедурою екстракції. Лабораторії використовують його для оцінювання вмісту аніонних поверхнево-активних речовин у воді. Він дає сумарний показник для групи речовин, а не ідентифікує кожну молекулу мийного засобу в зразку.

Ця відмінність важлива, коли у звіті зазначено «аніонні поверхнево-активні речовини як MBAS». Результат може бути підставою для порівняння процесів очищення, не встановлюючи, яка саме поверхнево-активна речовина присутня. Він також може змінитися через зміну матриці зразка, навіть якщо концентрація цільової поверхнево-активної речовини залишилася незмінною.

Що вимірює синій сигнал

MBAS означає речовини, активні щодо метиленового синього. Метиленовий синій — це позитивно заряджений барвник. Відповідні негативно заряджені речовини сполучаються з ним, утворюючи іонні пари, здатні переходити в органічний розчинник. Лабораторія вимірює синє забарвлення в цьому розчиннику, а не просто визначає колір вихідної води.

Історичний опис методу EPA 425.1 пояснює цей принцип екстракції та прямо зазначає, що аналіз не дає змоги розрізняти споріднені типи поверхнево-активних речовин та ізомери. Його сфера застосування охоплює питну воду, поверхневі води, побутові та промислові стоки, але не солоні води. Ці положення щодо сфери застосування стосуються саме цього методу; їх не слід автоматично переносити на кожен комерційний аналіз поверхнево-активних речовин.

Результат залежить від калібрувального матеріалу. Якщо лабораторія калібрує метод за лінійним алкілбензолсульфонатом, або LAS, позначення «mg/L у перерахунку на LAS» виражає спостережуваний відгук на цій еталонній шкалі. Це не доводить, що всі речовини, які дають відгук, є LAS. Порівнюючи результати різних лабораторій, завжди уточнюйте калібрувальну речовину та основу подання результату.

На який метод має посилатися лабораторія?

Для аналізів відповідно до Закону США про чисту воду чинна таблиця методів у 40 CFR 136.3 містить Standard Methods 5540 C-2021 та ASTM D2330-20 для визначення поверхнево-активних речовин колориметричним методом із метиленовим синім. Перш ніж замовляти аналіз для підтвердження відповідності нормативним вимогам, перевірте застосовний дозвіл і сферу компетенції лабораторії.

EPA 425.1 залишається корисною історичною документацією, але його давнє положення про затвердження не замінює перевірки чинної таблиці. Саме лише позначення «метод MBAS» є неповним посиланням на метод: у звіті слід зазначати номер методу та його редакцію.

Також відрізняйте MBAS від інших колориметричних аналізів поверхнево-активних речовин. Наприклад, Hach визначає метод 8028 як метод із кристалічним фіолетовим. Подібні типи зразків або одиниці подання результатів не роблять два різні хімічні механізми екстракції взаємозамінними.

Етапи аналізу: де кожне рішення впливає на результат

Огляд методу 5540 C у Національному індексі методів дослідження довкілля описує три екстракції хлороформом із підготовленої кислої водної проби, промивання екстракту водною фазою та вимірювання за довжини хвилі 652 nm. Наведена нижче послідовність пояснює призначення цих операцій. Кількості реагентів і критерії прийнятності потрібно брати з контрольованої лабораторної процедури.

Етап	Що відбувається	Що записати або перевірити
1. Визначити зразок	Вибрати точку відбору та потрібну фракцію зразка.	Тип води, час відбору, видимі тверді частинки та будь-яка попередня обробка.
2. Підготувати еталонну основу	Підготувати передбачені стандартні та холості проби.	Ідентичність калібрувальної речовини, основу вираження концентрації та робочий діапазон.
3. Екстрагувати іонні пари	Привести підготовлений зразок у контакт із метиленовим синім і хлороформом за встановленою послідовністю екстракції.	Належне відбирання фази та будь-які труднощі з розділенням.
4. Промити та виміряти	Промити екстракт водною фазою та виміряти його оптичну густину за встановленої довжини хвилі.	Повноту промивання, стан оптичної кювети та відгук приладу.
5. Оцінити придатність результату	Виконати розрахунки з урахуванням калібрування та розведення, потім оцінити результати контролю якості.	Межу звітування, одиниці, коефіцієнт розведення та застереження щодо матриці.

Можливість тлумачення підсумкового числа залежить від цих записів. Коректна калібрувальна крива встановлює відгук приладу на стандартні зразки. Сама по собі вона не доводить, що промислові стічні води поводяться так само, як ці стандарти.

Завади можуть підвищувати або знижувати результат

Завади мають як хімічну, так і оптичну природу. Додаткові речовини можуть переносити барвник в екстракт, тоді як інші перешкоджають такому перенесенню цільовою речовиною. Опис методу EPA визначає кілька груп органічних речовин і неорганічних іонів, які дають відгук. Огляд NEMI також описує конкуруючі катіони та адсорбцію на частинках.

Завада або умова	Можливий вплив	Що перевірити під час тлумачення
Інші екстраговані сполуки, активні щодо метиленового синього	Додатковий сигнал, який приписують поверхнево-активним речовинам	Не приписуйте весь відгук конкретному інгредієнту.
Нітрат або хлорид	Завищення результату в процедурах, чутливих до цих завад	Перевірте склад матриці та передбачене промивання.
Катіонні поверхнево-активні речовини або аміни	Зниження відгуку через конкуруюче утворення іонних пар	Дослідіть змішані рецептури та низьке відновлення добавки.
Завислі частинки	Зниження відгуку у водній фазі через адсорбцію	Задокументуйте, чи були тверді частинки присутні або видалені.
Піна або адсорбція на стінках ємності	Аліквота більше не репрезентує вихідний об’єм зразка	Перевірте відбір, перемішування та відбір підпроб.

Особливо показовий приклад наведено в дослідженні USGS щодо попередньої процедури MBAS. Зразки контролю якості, що містили нітрат, але не містили інших MBAS, давали позитивний відгук. Дослідники підтвердили завади від нітрату та хлориду й запровадили метод з етапом промивання розчинника. Вони попередили, що видима кореляція між MBAS і нітратом могла відображати саму аналітичну заваду.

Це історичний висновок, що стосується конкретної процедури, а не доказ того, що всі сучасні результати MBAS є зміщеними. Практичний урок полягає в тому, щоб перевірити, чи могла кореляція виникнути в самому аналізі, перш ніж пояснювати її процесом у довкіллі.

Поводження зі зразками — частина вимірювання

Поверхнево-активні речовини концентруються на межах поділу фаз. Настанови NEMI попереджають, що піна може збіднювати рідину під нею, а адсорбція на стінках ємності може мати значення за низьких концентрацій. Не знімайте піну, припускаючи, що рідина, яка залишилася, еквівалентна відібраному зразку.

У наведеному нормативному контексті США таблиця II документа 40 CFR 136.3 передбачає охолодження зразків для визначення поверхнево-активних речовин до 6 °C або нижче та максимальний строк зберігання 48 годин, з урахуванням її приміток. До відбору проб підготуйте пляшки, організуйте транспортування та приймання лабораторією. Правильно виконана екстракція не може відновити речовини, втрачені під час відбору або зберігання.

Перш ніж використовувати число, ознайомтеся з результатами контролю якості

Положення щодо контролю якості в 40 CFR 136.7 визначають такі засоби контролю, як холості проби, перевірки калібрування, лабораторні контрольні зразки, матричні добавки та паралельні проби. Вони виконують різні функції. Холоста проба перевіряє забруднення; матрична добавка дає змогу з’ясувати, чи можна відновити доданий еталонний матеріал із цього зразка; паралельна проба оцінює повторюваність.

Розгляньмо умовне порівняння процесу: на вході зареєстровано 1.0 mg/L у перерахунку на LAS, а на виході — 0.2 mg/L у перерахунку на LAS. Арифметично це означає зниження виміряної концентрації MBAS на 80%. Перш ніж називати це видаленням 80% поверхнево-активних речовин, перевірте, чи зразки репрезентують порівнювані умови процесу, чи результати подано на однаковій основі та чи контроль якості дав прийнятні результати. Зниження концентрації також не доводить зменшення масового скиду на 80%, якщо витрата води змінилася.

Результат нижче межі звітування означає, що лабораторія не може надійно кількісно визначити MBAS нижче цього зазначеного рівня. Це не доводить, що зразок не містить поверхнево-активних речовин або відповідає всім вимогам до якості води.

Для вибору методу почніть із посібника про метиленовий синій в аналітичних дослідженнях. Для підготовки до роботи в лабораторії скористайтеся відповідними настановами щодо поводження з хімічними речовинами та лабораторної безпеки. Запитуйте аналітичний метод для визначення конкретної речовини, якщо рішення потребує ідентифікації певної поверхнево-активної речовини, а не вимірювання сумарного відгуку на барвник.