CZ302841B6 - Vírový extrakcní prípravek pro mikroextrakci kapaliny kapalinou - Google Patents

Abstract

Rešení se týká mikroextrakce využívajícího víru na hladine kapalného vzorku. Predmetem rešení je prípravek (1) pro mikroextrakci kapaliny kapalinou, který obsahuje extrakcní konus (2) precházející v dávkovací/odberovou trubici (3). Predmetem rešení je také zpusob mikroextrakce kapaliny kapalinou, pri kterém se užívá extrakcní prípravek podle rešení. Zpusob je vhodný pro extrakci kapalných vzorku kapalinou mající nižší hustotu než vzorek a nemísitelnou se vzorkem (extrakce kapaliny kapalinou).

Description

Vírový extrakční přípravek pro mikroextrakci kapaliny kapalinou

Oblast techniky

Vynález spadá do oblasti mikroanalytických metod. Vynález se týká způsobu mikroextrakce využívajícího víru na hladině kapalného vzorku a technického přípravku k provádění tohoto způsobu. Způsob je vhodný pro extrakci kapalných vzorků kapalinou mající nižší hustotu než vzorek a nemísitelnou se vzorkem (extrakce kapaliny kapalinou).

Dosavadní stav techniky

Dosud bylo popsáno mnoho metod jak extrakce, tak mikroextrakce kapaliny kapalinou. Často se jedná o extrakční kapaliny těžší než voda, což jsou prakticky jen chlorované látky a rozpouštědla. Tyto lze jednoduše přidat do vodného vzorku, intenzivně míchat a poté oddělit obě fáze, např. centrifugou. Extrakční kapalinu pak lze odebrat např. pipetou ze dna nádobky nebo za pomoci dělící nálevky. Pro extrakce za použití kapalin lehčích než voda je možné použít rovněž klasickou extrakci v dělicí nálevce, ale objem použité extrakční kapaliny je řádově srovnatelný s objemem vzorku. Pro extrakci to znamená malý fázový poměr (poměr objemů vzorku a extrakční kapaliny) a tudíž malý obohacující faktor (podíl koncentrace látky v extrakční kapalině a koncentrace ve vzorku), dále pak velkou spotřebu extrakční kapaliny. Pokud by byl použit jen malý objem extrakční kapaliny, byl by fázový poměr velký a obohacující faktor vysoký, ale nebyla dosud známa metoda jednoduchého odběru velmi malého objemu extrakční kapaliny z hladiny vzorku. Extrakční kapalina bude v takovém případě tvořit velmi tenký film na hladině vzorku. Příkladem extrakce kapaliny-kapalinou s velmi velkým fázovým poměrem je např. extrakce jednou kapkou rozpouštědla o objemu řádově jednotky mikrolitrů („single drop microextraction“, SDME). Nevýhodami této metody je malá stabilita kapky visící v roztoku, který není možno z tohoto důvodu intenzivně míchat, a dále velmi malý objem výsledného roztoku extrahované látky v extrakční kapalině postačující prakticky na jedinou analýzu. Často používanou metodou je mikroextrakce pevnou fází („solid phase microextraction“, SPME), kdy jsou analyty extrahovány z vodného či plynného vzorku do tenkého filmu sorbentu (kapaliny či pevné fáze) naneseném na tenkém křemenném vlákně. Kromě mnoha praktických výhod má i tato metoda své nedostatky. Je to především malá mechanická odolnost vláken, omezený počet použití vlákna, omezený počet komerčně dostupných sorbentů na vláknech, možnost přenosu zbytků analytů z jedné analýzy do druhé při neúplné desorpci („carry-over error“) a v neposlední řadě také relativně vysoká cena vláken. Další skupinou extrakčních metod široce užívaných v praxi je extrakce pevnou fází („solid phase extraction“, SPE). Nevýhodami této metody jsou jednorázové použití SPE kolonek (neekologické), omezený počet sorbentů v komerčních kolonkách, omezený počet velikostí kolonek ajejich vysoká cena.

Všechny výše zmíněné nedostatky odstraňuje přípravek a způsob podle předloženého vynálezu.

Konkrétní problém, který původci chtěli vyřešit, byla potřeba mikroextrakce vodných vzorků lehkými uhlovodíky pro potřeby chemické analýzy metodou plynové chromatografie (GC) a plynové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií (GC-MS), neboť žádná ze známých metod nevyhovovala.

Podstata vynálezu

Výše uvedený problém byl vyřešen přípravkem a způsobem podle vynálezu, kdy se využívá víru na hladině kapalného vzorku pro extrakci vodných vzorků malým množstvím kapaliny, která má nižší hustotu než voda a je nemísitelné s vodou, za použití intenzivního míchání během extrakce.

- 1 CZ 302841 B6

Pro realizaci způsobu podle vynálezu vyvinuli původci extrakční přípravek. Extrakční přípravek podle vynálezu obsahuje extrakční kónus ve vrcholu ústící do dávkovačí/odběrové trubice. Kónusem je zde míněna spodní, širší část přípravku přecházející do horní, užší Části - dávkovací/odběrové trubice. Tento kónus, čili spodní část přípravku, může mít tvar nejen skutečného jednoduchého kónusu, čili kužele, resp. komolého kužele, ale i pláště tělesa sestávající ze dvou (nebo i více) na sobě postavených komolých kuželů, případně i tvar rotačního hyperboloidu či tvar zvonovitý. Výhodný je kónus sestávající z plášťů dvou stejně vysokých komolých kuželů s různým úhlem mezi stěnou a podstavou kuželu, přičemž spodní kužel má menší úhel mezi stěnou a podstavou kuželu. Dávko vací/odběrová trubice zahrnuje jak trubici se shodnými průměry na obou koncích, tak i trubici s odlišnými průměry, přičemž přechod od jednoho průměru k druhému může být lineární a nelineární. Výhodně je i dávkovač í/odběrová trubice ve tvaru pláště komolého kužele.

Přípravek může být zhotoven např. ze skla, z plastu, výhodně z průsvitného plastu, výhodněji z průhledného plastu (jako je např. polystyren, polykarbonát, polyester, polypropylen, polyvinylchlorid, akrylát) a nejvýhodněji z průhledného polypropylenu (PP). Obecně lze použít jakýkoliv materiál, který odolá působení extrakční kapaliny, je dostatečně průsvitný, je dostatečně hladký na povrchu, aby na něm neulpívaly zbytky vzorku, a nereaguje popř. nesorbuje stanovované látky ze vzorku. Použitím extrakčního přípravku se zabraňuje rozptýlení extrakční kapaliny ve vzorku, takže je pak možný reprodukovatelný odběr extrakční kapaliny pro její následnou analýzu.

Při způsobu podle vynálezu je zachován vysoký fázový poměr extrakce, a to umožňuje vysokou účinnost při zachování snadné proveditelnosti úkonu odběru malého objemu extrakčního činidla. Celý způsob lze označit za mikroextrakci vzhledem k malému objemu extrakční kapaliny. Jako extrakční kapalinu lze použít jakoukoliv kapalinu nemísitelnou s vodou a s hustotou menší než je hustota vody. Tyto dvě podmínky splňuje celá škála kapalin. Jako příklad lze uvést pro extrakci nepolárních látek (např. polyaromatické uhlovodíky, polychlorované bifenyly, polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany — často stanovované polutanty životního prostředí) z vodných vzorků případně vzorků biologických tekutin zcela nepolárními kapalinami (např. čistými uhlovodíky jako jsou např. hexan, heptan, oktan, nonan, děkan, cyklohexan a methylcyklohexan, benzen, toluen, xylen, ethylbenzen a všechny jejich rozvětvené, cyklické a aromatické izomery). Pro extrakci více polárních látek (často jde např, o pesticidy, případně i léčiva, jejich metabolity a produkty jejich odbourávání) lze použít např. polárnější ketony (např. diethyl keton, cyklohexanon, atd.), étery (např. diethyl éter, dipropyl éter, diisopropyl éter a dibutyl éter, methylfenyl éter) a estery (např. propylacetát, 2-methy 1-2—propylacetát, butylacetát, pentylacetát a dále estery dalších organických kyselin). Pro extrakci polárních látek lze použít alkoholy nemísitelné s vodou (např. 1- a 2-oktanol, ethyl-1-hexanol, nonanol). Tento široký výběr extrakčních kapalin umožňuje jejich velmi selektivní volbu vzhledem k polaritě a dalším vlastnostem cílových analytů (např. rozpustnost ve vodě, tlak nasycených par, Henryho konstanta, rozdělovači koeficient oktanol-voda, apod.). Možné je rovněž použití směsi uvedených extrakčních kapalin (pokud jsou mísitelné) v případě specifických požadavků na extrahované analyty Či požadavků na další zpracování extraktů.

Při způsobu extrakce podle vynálezu se dávkovač í/odběrová trubice extrakčního přípravku výhodně protáhne malým otvorem v eptu víčka extrakční nádobky tak, že je možné extrakčním přípravkem vertikálně pohybovat. Lze užít i otevřenou nádobku bez víčka se šeptem, a přípravek uchytit v požadované poloze prostřednictvím jakéhokoliv vhodného fixačního prostředku, který současně umožní horizontální i vertikální nastavení polohy přípravku. Odborník na základě předloženého popisu snadno najde alternativní řešení, která však spadají též do rozsahu předloženého vynálezu. Výhodný postup extrakce je následující:

Krok A: Nádobka se naplní vodným vzorkem, vloží se magnetické míchadélko vhodné velikostí a nádobka se uzavře víčkem se šeptem, skrz které je protažena dávkovač í/odběrová trubice prí- 7 CZ 302841 B6 pravku, přičemž extrakční kónus je na spodní straně víčka (tzn. uvnitř nádobky). Je samozřejmě možné využít i nádobku opatřenou jiným míchacím prostředkem.

Krok B: Po uzavření nádobky se vzorkem se extrakční kónus přípravku vertikálním posunutím ponoří do vzorku tak, aby hladina vzorku byla přibližně v polovině výšky kónusu.

Krok C: Nadávkuje se vhodný objem extrakční kapalíny do extrakčního kónusu přípravku dávko vací/odběrovou trubicí za použití vhodného dávkovacího zařízení, např. mikropipety nebo injekční stříkačky s přiměřeným objemem.

Způsob podle vynálezu se provádí s objemy extrakční kapaliny od 50 do 1500 μΐ, výhodně od 50 do 500 μΐ a nejvýhodněji od 100 do 300 μΐ (mj. v závislosti na vnitřním objemu dávkovací/odbérové trubice).

Tento zvolený objem extrakční kapaliny je dávkován zvolna na hladinu vzorku uvnitř kónusu přípravku, takže vytvoří oddělenou vrstvu.

Krok D: Výška extrakčního přípravku v lahvičce se nastaví tak, že fázové rozhraní mezi vodným vzorkem a extrakční kapalinou se nachází výhodně přibližně ve čtvrtině výšky od dolní hrany kónusu. Toto nastavení pozice fázového rozhraní zaručuje, že se extrakční kapaliny během intenzivního míchání (viz krok E) neuvolní z přípravku a nerozptýlí do vzorku. Pozici fázového rozhraní je třeba předem experimentálně otestovat, protože závisí mj. na viskozitě a povrchovém napětí použité extrakční kapaliny.

Krok E: Celá sestava nádobky s extrakčním přípravkem se umístí na magnetickou míchačku a zapnutím míchání započne vlastní extrakce. Rotace vzorku v nádobce vytvoří ve středu hladiny výrazný vír, kde na povrchu vodné fáze je rovnoměrně rozprostřena extrakční kapalina.

Tímto způsobem je výrazně zvětšena styčná plocha mezi vzorkem a extrakční kapalinou, což zrychluje ustavení extrakční rovnováhy. Intenzivní míchání a rotace jak vzorku, tak i extrakční kapaliny výrazně zvyšuje transport extrahovaných látek do extrakční kapaliny. Důležitou funkcí zvonovité Části přípravku, tj. kónusu, je udržení celého objemu extrakční kapaliny uvnitř přípravku a zabránění jejímu rozptýlení v extrakční nádobce.

Rychlost míchadlaje nutno nastavit tak, aby nedocházelo na spodní straně víru k odtrhávání kapek extrakční kapaliny, a to v závislosti na velikostí nádobky a magnetického míchadla. Pro experimenty popsané v příkladech byla výhodná rychlost míchání v rozmezí 50 až 1000 ot./min, výhodněji od 100 až 800 ot./min. a nejvýhodněji od 600 do 800 ot./min.

Krok F: Po uplynutí zvolené doby extrakce stanovovaných látek do extrakční kapaliny se míchání zastaví, přičemž postupně se zpomalující rotace vzorku způsobuje postupné zmenšování víru a vyrovnání hladiny v nádobce, takže extrakční kapalina zůstává plavat jako oddělená vrstva uvnitř kónusu přípravku, stejně jako tomu bylo před zahájením míchání.

Krok G: Po úplném zastavení rotace vzorku je vertikálním pohybem přípravek zasunut hlouběji do vodného vzorku, což způsobí, že extrakční kapalina je vzorkem vytlačena do zúžené části přípravku a do dávkovač í/odběrové trubice.

Krok H: Extrakční kapalina se odebere pomocí vhodného odběrového zařízení, např. pomocí mikropipety nebo injekční stříkačky. Tímto způsobem lze odebrat prakticky téměř veškerý objem extrakční kapaliny.

Extrakční kapalina s vyextrahovanými látkami může být dále zpracována, např. podrobena další chemické analýze.

-3 CZ 302841 B6

Obecně lze uvedený způsob extrakce použít pro extrakci látek z kapalného vzorku kapalinou ne mísíte lnou se vzorkem a současně s hustotou nižší než má vzorek.

Způsob podle vynálezu může mj. sloužit jako doplňková metoda nejen k široce používané meto5 dě mikroextrakce pevnou fází („solid phase microextraction. SPME), ale i k ostatním mikroextrakcním technikám.

Předmětem vynálezu tedy konkrétně je extrakční přípravek pro mikroextrakci kapaliny kapalinou, který obsahuje extrakční kónus přecházející v dávkovací/odběrovou trubici.

io

V jednom výhodném provedení extrakčního přípravku se vnitřní průměr kónusu směrem k dávkovač í/odběrové trubici zmenšuje rovnoměrně, v jiném provedení se vnitřní průměr kónusu směrem k dávkovač í/odběrové trubici zmenšuje nerovnoměrně,

V dalším vhodném provedení extrakční přípravku kónus sestává alespoň ze dvou částí, přičemž vnitřní průměr každé části kónusu se směrem k dávkovač í/odběrové trubici zmenšuje rovnoměrně, avšak navzájem odlišně. V jednom provedení horní Část kónusu má pomaleji se zmenšující průměr než spodní část kónusu, v jiném provedení má horní část kónusu rychleji se zmenšující průměr než spodní část kónusu. Výhodně mají části kónusu stejnou výšku.

Dále je předmětem vynálezu způsob mikroextrakce kapaliny kapalinou, který zahrnuje kroky, kdy se

- přípravek podle vynálezu vloží do nádobky opatřené míchacím prostředkem obsahující vodný vzorek pro extrakci a extrakční kónus přípravku se vertikálním posunutím ponoří do vzorku,

- nadávkuje požadovaný objem extrakční kapaliny do extrakčního kónusu dávkovací/odběrovou trubicí,

- uvede do činnosti míchací prostředek za vytvoření víru, a

- po zastavení míchání se přípravek vertikálním pohybem zasune hlouběji do vodného vzorku, čímž se extrakční kapalina vytlačí až do dávkovač í/odběrové trubice extrakčního přípravku, odkud se extrakční kapalina může odebrat k dalšímu použití.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 A: Extrakční přípravek podle vynálezu ve výhodném provedení.

Obr. 1B, 1C, ID: Příklady dalších provedení extrakčního přípravku podle vynálezu.

Obr. 2: Extrakční přípravek podle vynálezu zasazený do viálky skrz víčko se šeptem.

Obr. 3: Schematické znázornění kroků výhodného způsobu extrakce sextrakčním přípravkem pole vynálezu. Šrafovaně je označen vzorek, černě extrakční kapalina.

Obr. 4: Příklad chromatogramu zkoumaných analytů extrahovaných za optimálních podmínek do heptanu; c = 10 pg ml“' každého analytu ve vodě, (1) toluen, (2) ethylbenzen, (3) mesitylen, (4) fenol, (5) nitrobenzen, (6) n-oktanol, (7) naftalen, (8) dimethylftalát (9) methy Ihexadekanoát.

Obr. 5: Grafické znázornění hodnot rozdělovačích poměrů K pro vybrané látky při jejich extrakci do organické fáze za použití extrakčního přípravku a při klasické extrakci do heptanu.

Obr. 6: Grafické znázornění hodnot obohacovacího faktoru EF pro vybrané látky při jejich extrakci do organické fáze za použití extrakčního přípravku a při klasické extrakci do heptanu.

Obr. 7: Grafické znázornění hodnot efektivity extrakce R (%) pro vybrané látky při jejich extrakci do organické fáze za použití extrakčního přípravku a při klasické extrakci do heptanu.

-4CZ 302841 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Extrakční přípravek

Extrakční přípravek 1 podle vynálezu ve výhodném provedení, znázorněný na obr. 1 A, obsahuje extrakční kónus 2 který přechází do dávkovač í/odběrové trubice 3 (rozměry a tvar extrakční ho přípravku uvedené na obr. 1 odpovídají prototypu přípravku a jsou výsledkem optimalizačních experimentů pro mikroanalytické postupy). Extrakční přípravek 1 byl zhotoven z průhledného polypropylenu,

Při extrakci je dávkovač í/odběrová trubice 3 přípravku 1 protažena malým otvorem v septu 4 víčka 5 extrakční nádobky 6 tak, zeje možné přípravkem I vertikálně pohybovat. Extrakční přípravek I tak vytváří s extrakční nádobkou 6 sestavu znázorněnou na obr. 2.

Příklad 2

Postup extrakce

V příkladu se uvádí výhodný postup extrakce obsahující 7 kroků (viz obr. 3):

Krok A. Nádobka 6 (typ B7999-4, obsah 16 ml, 70 mm výška. 21 mm průměr. National Scientific USA) se naplní vodným vzorkem, vloží se magnetické míchadélko 7 (Teflon, průměr 6 mm, délka 14 mm) a nádobka 6 se uzavře víčkem 5 (typ B7807-18 s otvorem pro septum, National Scientific, USA) se šeptem 4 (typ B7995-18, National Scientific, USA, průměr 16 mm, tloušťka 2,5 mm, Teflon/silikon), skrz které je protažena dávkovač í/odběrová trubice 3 přípravku 1, přičemž extrakční kónus 2 je na spodní straně víčka 5.

Krok B. Po uzavření nádobky 6 se vzorkem se extrakční kónus 2 přípravku 1 vertikálním posunutím ponoří do vzorku tak, že hladina vzorkuje přibližně v polovině výšky kónusu 2.

Krok C. Nadávkuje se požadovaný objem extrakční kapaliny do extrakčního kónusu 2 přípravku i dávkovačí/odběrovou trubicí 3 za použití vhodné injekční stříkačky. Zvolený objem extrakční kapaliny se dávkuje zvolna na hladinu vzorku uvnitř kónusu 2 přípravku 1, takže vytvoří oddělenou vrstvu.

Krok D. Výška extrakčního přípravku 1 v nádobce 6 se nastaví tak, že fázové rozhraní mezi vodným vzorkem a extrakční kapalinou se nachází přibližně ve čtvrtině výšky od dolní hrany kónusu

2.

Krok E. Poté se celá sestava nádobky 6 s extrakčním přípravkem 1 umístí na magnetickou míchačku a zapnutím míchání započne vlastní extrakce. Rotace vzorku v nádobce 6 vytvoří ve středu hladiny výrazný vír, kde na povrchu vodné fáze je rovnoměrně rozprostřena extrakční kapalina. Rychlost míchadla 7 je nutno nastavit tak, aby nedocházelo na spodní straně víru k odtrhávání kapek extrakční kapaliny. Optimum je v rozmezí 600 až 800 ot./min podle velikostí nádobky 6 a magnetického míchadla 2·

Krok F. Po uplynutí času nezbytného pro extrakci stanovovaných látek do extrakční kapaliny je míchání zastaveno, přičemž postupně zpomalující rotace vzorku způsobuje postupné zmenšování víru a vyrovnání hladiny v nádobce, takže extrakční kapalina zůstane plavat jako oddělená vrstva uvnitř kónusu 2 přípravku E

- 3 CZ 302841 B6

Krok G. Po úplném zastavení rotace vzorku se vertikálním pohybem přípravek i zasune hlouběji do vodného vzorku, což způsobí, že extrakční kapalina je vzorkem vytlačena do zužující se části přípravku 1 a až do dávkovačí/odběrové trubice 3.

Krok H. Extrakční kapalina se odebere injekční stříkačkou. Tímto způsobem lze odebrat téměř veškerý objem extrakční kapaliny.

io Příklad 3

Extrakce toluenu, ethylbenzenu, fenolu, naftalenu, mesitylenu, dimethylftalátu a methylhexadekanoátu byla provedena z vody do extrakční kapaliny. Uvedené látky byly vybrány tak, aby pokývaly celou škálu polarity od nepolárních látek (toluen) až do polární látky (fenol). Jako pří15 klad zcela nepolární organické extrakční fáze byl vybrán heptan, jako příklad středně polární fáze 2 -methyl-2 -propylacetát a jako příklad organické fáze s polární funkční skupinou l-oktanol (tento je v předchozích dvou případech rovněž anaíytem). Vybrané vlastnosti těchto látek jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1: Vybrané vlastnosti použitých látek

Analyt	CAS	Mr	Tv (°C)	εΓ	log Pow
Toluen	108-88-3	92,1	110,6	2,38	2,73
Ethy lbe nzen	100-41-4	106,2	136,2	2,5	3,15
Mesitylen	108-67-8	120,2	165,0	2,4	3,42
Fenol	108-95-2	94,1	181,7	4,3	1,5
Nitrobenzen	98-95-3	123,1	210,9	26,3	14,85
l-oktanol	111-87-5	130,2	195,0	10,3	2,88
Naftalen	91-20-3	128,2	218,0	2,3	3,35
Dimethylftalát	131-11-3	194,2	283-284	8,5	1,56
Heptan	142-88-5	100,2	98,4	1,92	4,66
2-methyl-2- propylacetat	540-88-5	116,2	97-98	5,67	1,76
CAS ... registrační číslo látky v Chemical Abstract System Mř... relativní molekulová hmotnost Tv... teplota varu εΓ... relativní permitivita log Pow... rozdělovači koeficient oktanol/voda

Postupem podle příkladu 2 byly extrahovány uvedené látky do organické fáze jako extrakčního činidla a v něm byly stanoveny metodou rychlé plynové chromatografie za použití plamenově ionizačního detektoru (fast—GCFID). Celý proces extrakce byl optimalizován následujícím způsobem. Byly vybrány experimentální podmínky, které mohou teoreticky ovlivňovat účinnost extrakce a rozsah jejich hodnot, které mohou prakticky nabývat - objem použitého rozpouštědla (50 až 300 μΙ), doba extrakce (1 min až 1 hodina), rychlost míchání vzorku (0 až 1200 ot./min), přídavek chloridu sodného ke vzorku (efekt vysolení organických látek z vodných roztoků, 0 až nasycený roztok), tvar použité extrakční nádobky (úzká vysoká až nízká široká, 10 ml). Stan- 6 CZ 302841 B6 dardními statistickými postupy optimalizace procesu v rámci systému odezvových ploch (screening - Plackett-Burman design, optimalizace - centrál composite design) byly zjištěny experimentální parametry, které jsou pro účinnost extrakce důležité a u nich zjištěny optimální hodnoty: objem heptanu 115 μΐ, doba extrakce 16 min, přídavek soli 1,24 g. Za těchto optimálních podmínek byla provedena extrakce směsi látek z jejich vodného roztoku heptanem a tento analyzován metodou fast-GC-FID za těchto experimentálních podmínek: plynový chromatograf GC2010 Shimadzu vybavený FID, kapilární kolona CP-Sil 5CB (5% vodný bifenyl - 95% dimethyl polysiloxane, Chrompack) o délce 10 m a vnitřním průměru 0,15 mm s tloušťkou stacionární fáze 0,12 pm, vodík jako mobilní fáze s lineární průtokovou rychlostí kolonou 70 cm/s, nástřik vzorku o objemu 0,25 μΐ s děličem v poměru l/l0, teploty: nástřik a detektor 300 °C, teplotní program analýzy: kolona 40 °C po dobu 1 min, poté teplotní nárůst 50 °C/min do 100 °C následovaný nárůstem 100 °C/min do 250 °C a při této teplotě 1 min. Příklad analýzy směsi látek extrahovaných do heptanu za výše uvedených podmínek je uveden na obr. 4. Analyty toluen, ethybenzen, mesitylen, fenol, nitrobenzen, n-oktanol, naftalen, dimethyIftalát a methylhexadekanoát byly užity jako vodné roztoky v koncentraci 10 pg ml“¹.

Dále byly naměřeny kalibrační závislosti jednotlivých látek, aby mohla být přesně stanovena jejich koncentrace v heptanu. S pomocí těchto kalibrací byly určeny rozdělovači poměry (X), obohacující faktory (EF) a recovery (R) extrahovaných látek za výše uvedených experimentálních podmínek. Způsob výpočtu těchto parametrů je uveden níže a hodnoty těchto parametrů jsou uvedeny v grafech na obr. 5 až 7.

Rozdělovači poměr K:

^C°rg

K = -₍ Lde je rovnovážná koncentrace analytu v extrakční organické fázi, rovnovážná koncentrace analytu ve vodném vzorku.

Obohacující faktor („enrichment faktor“) EF:

^ct>rg

EF =—kde c^je rovnovážná koncentrace analytu v extrakční organické fázi, cu je původní Co koncentrace analytu ve vodném vzorku.

Recovery R (%):

^org ^<>rg

R - — .100 = EF.-. 100 = EF - .100, kde n_otj, je látkové množství analytu no V_aq β vyextrahované do organické fáze, no je počáteční látkové množství analytu v obejmu V_íjq vzorku, V»rg je objem použité extrakční organické fáze, V_aq je objem vodného vzorku, podíl V_aq/V_heplan je nazýván fázový poměr (β).

Získané údaje ukazují, že způsobem podle vynálezu lze účinně extrahovat analyty do extrakční kapaliny pro účely chemické analýzy. Rozdělovači poměry dosahují hodnot od 0 pro látky, které prakticky nelze extrahovat, až po 70 pro látky, které lze extrahovat účinně. Toho lze výhodně využít při selektivní extrakci anaiytů ze směsi s látkami rušivými, popř. látkami, které nejsou objektem analýzy. Prakticky stejnou tendenci vykazují i hodnoty obohacovacích faktorů.

Z dat uvedených v grafech na obr. 5 až 7 je dále vidět, že jednotlivé extrakční kapaliny mají různou účinnost pro použité látky (tj. různou selektivitu). Z toho vyplývá, že je možno volbou vhodného rozpouštědla provést volbu látky ěi celé skupiny látek, které lze selektivně extrahovat

- 7 CZ 302841 B6 v přítomnosti ostatních, které nebudou extrahovány či budou extrahovány v daleko menší míře.

To dokazuje velikou flexibilitu způsobu podle vynálezu plně srovnatelnou s flexibilitou klasické metody extrakce kapaliny kapalinou. Hodnoty R(%) v grafu na obr. 5 dokazují, že účinnost způsobu extrakce není 100%, tj. nejedná se o kvantitativní, úplnou, extrakci, stejně jako u ostatních ? typů mikroextrakcí (SPME, SDME, apod.). Avšak úplná, 100%ní extrakce nebyla cílem způsobu podle vynálezu.

Pro srovnání byla provedena rovněž extrakce klasickým způsobem, kdy byl stejný objem vzorku extrahován 1 ml heptanu za stejných podmínek a v tomto objemu stanoveny analyty za stejných io podmínek metodou fast-GC-FID. Výsledky jsou rovněž uvedeny v grafech na obr. 5 až 7.

Porovnáním lze na první pohled zjistit lepší výsledky navrhované metody. Tato klasická extrakce poskytuje u většiny látek sice vyšší recovery (/?(%)), to je ovšem logické a vyplývá to z podstatně většího použitého objemu extrakční kapaliny (heptanu). Koncentrace analytů v heptanu jsou však podstatně nižší (jak hodnoty K, tak i EF), což výrazně snižuje citlivost následné fast-GC-FID analýzy. Recovery blížící se 100% nebyla cílem ani účelem způsobu podle vynálezu.

Claims (10)

1. 20 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Extrakční přípravek (1) pro mikroextrakcí kapaliny kapalinou, vyznačující se tím, že obsahuje extrakční kónus (2), který přechází v dávkovač í/odběrovou trubici (3).
2. 2. Extrakční přípravek (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní průměr kónusu (2) se směrem k dávkovačí/odbérové trubici (3) zmenšuje rovnoměrně.
3. 3. Extrakční přípravek (l) podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní průměr 30 kónusu (2) se směrem k dávkovací/odběrové trubici (3) zmenšuje nerovnoměrně.
4. 4. Extrakční přípravek (1) podle nároku 3, vyznačující se tím, že kónus (2) sestává alespoň ze dvou částí (2.1, 2.2), přičemž vnitřní průměr každé části (2.1, 2.2) kónusu (2) se směrem k dávkovací/odběrové trubici (3) zmenšuje rovnoměrně, avšak navzájem odlišně.
5. 5. Extrakční přípravek (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že horní část (2.1) kónusu (2 )má pomaleji se zmenšující průměr než spodní část (2.2) kónusu (2).
6. 6. Extrakční přípravek (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že horní část (2.1) 40 kónusu (2) má rychleji se zmenšující průměr než spodní část (2.2) kónusu (2).
7. 7. Extrakční přípravek (1) podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že části (2.1, 2.2) kónusu (2) mají stejnou výšku.

   45
8. 8. Extrakční přípravek (1) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je zhotoven ze skla.
9. 9. Extrakční přípravek (1) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je zhotoven z plastu, výhodně z průsvitného plastu, výhodněji z průhledného plastu vybraného

   50 ze skupiny obsahující polystyren, polykarbonát, polyester, polypropylen, póly vinylchlorid a akry lát.
10. 10. Způsob mikroextrakce kapaliny kapalinou, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky, kdy

    - 8 CZ 302841 B6

    - přípravek (1) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9 se vloží do nádobky (6) opatřené míchacím prostředkem (7) obsahující vodný vzorek pro extrakci a extrakční kónus (2) přípravku (1) se vertikálním posunutím ponoří do vzorku,

    - nadávkuje se požadovaný objem extrakční kapaliny do extrakčního kónusu (2) dávkovací/5 odběrovou trubicí (3),

    - uvede se do činnosti míchací prostředek (7) za vytvoření víru, a

    - po zastavení míchání se přípravek (1) vertikálním pohybem zasune hlouběji do vodného vzorku, čímž se extrakční kapalina vytlačí až do dávkovačí/odběrové trubice (3) extrakčního přípravku (1), odkud se extrakční kapalina může odebrat k dalšímu použití.