Extracción de constituyentes tóxicos para las ensayos de toxicidad

Extracción de constituyentes tóxicos
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Extracción de constituyentes
tóxicos para las ensayos
de toxicidad
Isabel Romero Terán
Campo de aplicación
Este procedimiento complementario describe el método recomendado para
llevar a cabo la extracción de constituyentes tóxicos para las pruebas de
toxicidad. Es aplicable a muestras con una concentración mayor a 0.5 % de
sólidos a las que una vez extraídas se les realizará una prueba de toxicidad
aguda o crónica.
Definiciones
Prueba de extracción: procedimiento de laboratorio que permite determinar
la movilidad de los constituyentes de un residuo, que lo hacen peligroso
por su toxicidad al ambiente.
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384 Procedimientos complementarios
Material
Filtros de fibra de vidrio, sin aglutinantes, con un tamaño efectivo de
poro de 0.6 a 0.8 µm ó equivalente; vasos de precipitado o matraces
Erlenmeyer de vidrio de 500 mL; vidrio reloj de diámetro adecuado
para cubrir el vaso de precipitado o el matraz Erlenmeyer; agitador
magnético; termómetro de 0 a 100 ºC.
Equipo
Equipo de agitación rotatorio. Este aparato de agitación debe ser capaz de
hacer girar el vaso o recipiente de extracción a 30 ± 2 r.p.m.
Recipientes de extracción. Se necesitan frascos con suficiente capacidad
para contener la muestra y el reactivo de extracción. No es necesario que
estos frascos queden completamente llenos y pueden ser de diferentes
materiales como vidrio de borosilicato o plástico de politetrafluoroetileno
(PTFE). Los recipientes de extracción y los equipos de filtración deben
ser de materiales inertes que no lixivien o absorban los componentes del
residuo.
Equipo de filtración. Se puede utilizar cualquier unidad de filtración capaz
de sostener un filtro de fibra de vidrio y resistir la presión para llevar a cabo
la separación. Estas unidades de filtración deben tener un volumen interno
mínimo de 300 mL y deben estar adaptadas para acomodar un filtro de 47 mm
de diámetro como mínimo. Se recomienda una unidad de filtración que tenga
una capacidad interna de 1.5 L ó más y que esté equipada para dar cabida a
filtros de 142 mm de diámetro.
Medidor de pH que cubra el intervalo de medición de 0 a 14 U de pH
a 25 ºC; balanza analítica con sensibilidad de 0.1 mg; parrilla con
agitación y calentamiento; estufa con control de temperatura para
trabajar a 100 ± 5 ºC.
Reactivos y soluciones
Los productos químicos utilizados deben ser grado analítico, a menos que se
indique otro grado. El agua utilizada debe ser deionizada.
Solución de ácido clorhídrico (HCl) 1.0 N; solución de ácido nítrico
(HNO3) 1.0 N; solución de hidróxido de sodio (NaOH) 1.0 N; ácido acético
glacial (CH3CH2COOH).
Extracción de constituyentes tóxicos
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Fluido de extracción # 1
Adicionar 5.7 mL de ácido acético glacial a 500 mL de agua. Posteriormente,
adicionar 64.3 mL de NaOH 1.0 N y llevar a un volumen de un litro. Cuando
este fluido ha sido correctamente preparado presenta un valor de pH de 4.93
± 0.05.
Fluido de extracción # 2
Diluir 5.7 mL de ácido acético glacial a un litro de agua. Cuando este fluido
ha sido correctamente preparado presenta un valor de pH de 2.88 ±0.05.
Los reactivos de extracción deben ser verificados frecuentemente. Su
pH debe comprobarse para asegurar que sea el correcto. Si se encuentran
impurezas o el pH no está dentro de los límites, se debe desechar el reactivo
y preparar uno nuevo.
Preservación de muestras
Las muestras y los extractos obtenidos deben ser preparados para el análisis
tan pronto como sea posible y mantenerse en refrigeración a 4 ºC. Los extractos para las determinaciones de toxicología se guardan en frascos de vidrio o
polietileno y se mantienen en refrigeración hasta su análisis.
Procedimiento
Para la extracción de los componentes tóxicos de las muestras se deben realizar
los pasos que se detallan a continuación.
Evaluaciones preliminares
Realizar las evaluaciones preliminares con una alícuota de la muestra de un
mínimo de 100 g. Esta alícuota se emplea únicamente para las evaluaciones
preliminares que incluyen:
1.1. Determinar de forma preliminar el porcentaje de sólidos:
Si la muestra no produce líquido cuando está sujeto a la presión de filtración
(es decir es 100 % sólido) continuar con el inciso 1.3.
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1.2. Si la muestra es líquida o polifásica, se requiere la separación sólidolíquido para hacer la determinación preliminar del porcentaje de sólidos.
Esto involucra el equipo de filtración mencionado en la sección de equipos
y materiales.
1.2.1. Pesar el filtro y el recipiente que recibirá el filtrado.
1.2.2. Ensamblar el porta filtros y colocar el filtro sobre el soporte y
asegurarlo.
1.2.3. Pesar una parte de la muestra (mínimo 100 g) y registrar el peso.
1.2.4. Las muestras que sedimentan lentamente pueden centrifugarse antes
de filtrar. La centrifugación se utiliza como una ayuda de la filtración. Si ésta
es utilizada primero, el líquido debe ser decantado y filtrado continuando
con la filtración de la porción sólida.
1.2.5. Transferir cuantitativamente la muestra al equipo de filtración de
una manera uniforme sobre la superficie del filtro. Dejar que la muestra se
estabilice a temperatura ambiente en el aparato antes de ser filtrada, ya que
si la filtración se hace a 4 ºC, esto reduce la cantidad de líquido extraído.
Si más de 1% del peso de la muestra se ha adherido al recipiente utilizado
para transferir la muestra al aparato de filtración, determinar el peso de este
residuo y restarlo del peso de la muestra calculado en el inciso 1.2.3 para
conocer el peso efectivo del residuo que se filtró. Aplicar gradualmente la
presión a través del filtro e incrementarla lentamente de 10 psi hasta 50 psi
para que todo el líquido pase hasta que el flujo del líquido haya cesado.
1.2.6. El material retenido en el filtro se define como la fase sólida y el filtrado como la fase líquida. Determinar el peso de la fase líquida restando
el peso del recipiente vacío, del peso total del recipiente con el filtrado.
Determinar el peso de la fase sólida de la muestra restando el peso de la
fase líquida del peso total de la muestra. Calcular el porcentaje de sólidos
como sigue:
% de sólidos =
Peso de sólido
Peso total de la muestra
* 100
1.2.7. Si el porcentaje de sólidos determinado en el inciso 1.2.6 es ≥ 0.5%,
entonces continuar ya sea con el inciso 2 para determinar si el material
sólido requiere reducción de tamaño de partícula o con el inciso 1.3
1.2.8. Si el porcentaje de sólidos determinado es menor que 0.5% continuar
con el inciso 4.6.
Extracción de constituyentes tóxicos
1.3. Determinar el porcentaje de sólidos secos.
1.3.1. Quitar del aparato de filtración la fase sólida y el filtro.
1.3.2. Secar el filtro y la fase sólida a 100 ± 5 ºC, hasta que después de ser
pesados dos veces consecutivas no varíen en ± 1.0%. Registrar el peso
final.
1.3.3. Calcular el porcentaje de sólidos secos de la siguiente manera:
% sólidos secos =
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(Peso del residuos sólido + filtro) - Peso del filtro
Peso inicial del residuo
* 100
1.3.4. Si el porcentaje de sólidos secos es < 0.5% continuar con 4.1, si es ≥ 0.5%,
tomar una porción fresca de muestra, determinar si la reducción de tamaño
de la partícula es necesaria y seleccionar el fluido de extracción adecuado.
2. Determinar si la muestra requiere reducción de tamaño de partícula.
Evaluar el sólido para determinar el tamaño de la partícula. A menos que
el área superficial del sólido sea, por gramo de materia, igual o mayor que
3.1 cm2 o menor que 1.0 cm2 en su dimensión más angosta, se requiere la
reducción del tamaño de la partícula. El sólido debe ser capaz de pasar a
través de una malla estándar de 9.5 mm o 0.375 pulgadas, si el área superficial es menor o el tamaño de la partícula es más grande de lo señalado
anteriormente, preparar la porción sólida de los desechos para la extracción,
comprimiendo, cortando o triturando los desechos hasta obtener un área
superficial o tamaño de la partícula igual a la descrita anteriormente.
3. Seleccionar el fluido de extracción adecuado:
3.1. Pesar una fracción de la fase sólida, reducir si es necesario a un tamaño
de partícula de aproximadamente 1 mm de diámetro o menos y transferir
5 g a un matraz Erlenmeyer de 250 mL o un vaso de precipitado.
3.2. Añadir 96.5 mL de agua, cubrir con un vidrio de reloj y agitar durante
5 minutos en una parrilla de agitación magnética, sacar y dejar sedimentar,
medir el pH.
3.3. Si el pH es < 5 utilizar el fluido de extracción 1. Si es > 5 adicionar 3.5
mL de HCl 0.1 N, mezclar y cubrir con un vidrio de reloj, calentar a 50 ºC
y mantener la temperatura por 10 min.
3.4. Dejar enfriar a temperatura ambiente y medir el pH, si es < 5 utilizar
el fluido de extracción 1 y si es > 5 utilizar el fluido de extracción 2.
4. Determinar los constituyentes tóxicos.
4.1. Se recomienda un tamaño mínimo de muestra de 100 g.
388 Procedimientos complementarios
4.2. Si la muestra no produce líquido, cuando se somete a filtración (100%
sólido), pesar una porción de la muestra (100 g ) y continuar con 1.3
4.3. Si la muestra es líquida o multifásica, se requiere una separación líquido-sólido. Esto involucra el equipo de filtración descrito en el apartado de
materiales y equipos.
4.4. Pesar el recipiente que recibirá el filtrado.
4.5. Ensamblar el portafiltro y colocar el filtro en el soporte y asegurarlo.
4.6. Pesar una fracción de muestra (100 g mínimo). Si el residuo contiene
menos del 0.5% de sólidos secos, la porción líquida del residuo, después de
la filtración, se define como el extracto. Por lo tanto, se debe filtrar suficiente
muestra para que la cantidad de líquido filtrado alcance para realizar todos los
análisis requeridos. Para residuos que contienen más del 0.5% de sólidos secos,
utilizar la información del porcentaje de sólidos obtenido, para determinar el
tamaño óptimo de la muestra (100 g mínimo) que se llevará a filtración.
4.7. Dejar sedimentar la fase sólida, las muestras que sedimenten lentamente pueden centrifugarse antes de la filtración.
4.8. Transferir cuantitativamente la muestra (fase líquida y sólida) al equipo
de filtración, verter la muestra en forma uniforme sobre la superficie del
filtro, continuar como se indica en 1.2.5
4.9. El material en el portafiltro se define como la fase sólida del residuo,
el filtrado como la fase líquida, pesar el filtrado.
4.10. Si la muestra contiene menos del 0.5% de sólidos secos continuar
con 4.6. Si el residuo contiene más del 0.5 de sólidos secos y fue necesaria
la reducción de tamaño de partícula, continuar con 4.2. Si el residuo pasa
un tamiz de 9.5 mm, transferir cuantitativamente el material sólido a un
frasco de extracción junto con el filtro (usado para separar la fase líquida
inicial de la fase sólida) y continuar con 5.
4.11. Preparar la porción sólida del residuo para extracción. Cuando el
tamaño de la partícula esté preparado adecuadamente, transferir cuantitativamente el material sólido a un frasco de extracción. Incluir el filtro
utilizado para separar el líquido inicial de la fase sólida.
5. Determinar la cantidad del fluido de extracción necesario como sigue:
Peso del fluido =
20 * % sólidos * Peso de la muestra filtrada
100
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Agregar lentamente al recipiente extractor la cantidad de fluido de extracción
calculado. Cerrar bien el vaso extractor (se recomienda utilizar cinta de teflón
para asegurar un sello hermético), asegurar el recipiente en el aparato de agitación rotatorio y hacer girar a 30 ± 2 rpm por 18 ± 2 horas. La temperatura
ambiente debe mantenerse a 23 ± 2 ºC durante el período de extracción.
6. Después de las 18 ± 2 horas de extracción, separar el material en el
recipiente extractor en sus fases líquida y sólida, filtrando a través de
un filtro de fibra de vidrio nuevo. Para la filtración final del extracto,
es necesario cambiar el filtro de fibra de vidrio, para facilitar la extracción.
El filtrado obtenido es la muestra para evaluar toxicidad.
7. Preparar el extracto obtenido.
7.1. Si el residuo no contiene fase líquida inicial, el líquido filtrado obtenido
se define como el extracto.
7.2. Si los líquidos son compatibles, combinar el líquido filtrado con el
líquido inicial del residuo obtenido en 6. Este líquido combinado se define
como el extracto. Continuar con 8.
7.3. Si la fase líquida inicial del residuo, obtenida en 4.8 no es o no puede
ser compatible con el líquido filtrado resultante en 6, no combinar los
líquidos, analizar por separado cada uno y combinar los resultados matemáticamente, como se describe en 8.2.
8. Después de colectar el extracto, medir el pH y guardar el extracto para
su análisis.
8.1. Si las fases individuales van a ser analizadas separadamente, determinar
el volumen de la fase individual (± 0.5%), realizar los análisis requeridos
y combinar los resultados matemáticamente, utilizando un promedio
volumen-peso, como se indica:
Concentración final del analito =
V1 C1 + V2 C2
V1 + V2
donde:
V1=Volumen del primer extracto (L)
C1=La concentración del analito de interés en el primer extracto (mg/L)
V2=El volumen del segundo extracto (L)
C2=La concentración del analito de interés en el segundo extracto (mg/L)
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Control de calidad
Preparar un blanco del fluido de extracción tratándolo igual que una muestra,
para monitorear posible contaminación.
Analizar una muestra por duplicado por cada lote de muestras o por cada
20 muestras.
Bibliografía
NOM-053-SEMARNAT-1993 que establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de
extracción para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso por su
toxicidad al ambiente. Diario Oficial de la Federación del 2 de octubre de 1993, SEGOB,
México.
United States Environmental Protection Agency (USEPA). Method 1311 Toxicity Characteristic
Leaching Procedure. Revisión julio de 1992.