Приложение А (обязательное). Выбор метода подготовки проб

Приложение А
(обязательное)

Выбор метода подготовки проб

А.1 Общие положения

Подготовка исследуемой пробы из лабораторной пробы часто сопряжена с последовательными операциями, такими как гомогенизация, разделение фаз, высушивание, измельчение и деление пробы на части. В настоящем приложении установлены виды этих операций.

Все процедуры обработки проб, установленные в стандартах на методы испытаний, должны быть выполнены.

В случае неделимых (монолитных) отходов лабораторная проба может состоять из одного или нескольких кусков. Это означает, что применение некоторых из обычных методов обработки проб, применяемых для гранулированных отходов, не требуется.

А.2 Гомогенизация

А.2.1 Общие положения

Перед каждой операцией, которая подразумевает деление проб (за исключением монолитных аналитических навесок), требуется гомогенизация для обеспечения стабильности свойств и состава всей пробы или фракции пробы. Методика гомогенизации выбирается в зависимости от свойств пробы.

Неправильно проведенная гомогенизация может привести к увеличению неоднородности пробы вследствие разделения частиц различной плотности и размера.

Во многих случаях перед гомогенизацией может потребоваться измельчение пробы. Измельчение, проведенное перед гомогенизацией, снижает в процессе гомогенизации риск разделения частиц различной плотности и размера.

Если гомогенизация пробы затруднена или является нецелесообразной (например, если проба содержит полимерные или металлические включения), следует разделить фракции и обработать их как различные пробы (см. А.3).

А.2.2 Твердые пробы

А.2.2.1 Ручная гомогенизация.

Используется в случаях, когда механическая гомогенизация может привести к потере летучих соединений.

Не используется для:

- проб, которые образуют слои из-за присутствия частиц различных размеров и плотностей;

- проб с таким большим размером частиц, что гомогенизация не достигается ручным смешиванием.

Методика.

Пробу смешивают с помощью подходящего инструмента (например, лопаткой, пестиком или ступкой). При вероятности потери летучих веществ ручную гомогенизацию следует проводить очень осторожно.

А.2.2.2 Механическая гомогенизация

Используется:

- в случаях, когда ручная гомогенизация не применима;

- в случае больших объемов проб;

- для твердых проб, содержащих частицы приблизительно одинаковой плотности (например, для материалов, которые не образуют "слои" после встряхивания).

Не используется:

- для проб, которые образуют соли из-за присутствия частиц различной плотности; в этом случае, если гомогенизация невозможна, слои разделяют и обрабатывают каждый как отдельную пробу (см. А.3);

- если устройство может привести к нагреву пробы и во время процесса может происходить потеря процесса летучих веществ (в этом случае следует проводить ручную гомогенизацию).

Методика.

Операция производится в соответствии с инструкцией изготовителя.

Для гомогенизации малых объемов проб можно использовать шаровую мельницу без шаров.

Примечание - Трехкратное или четырехкратное повторение процесса и смешивание пробы с помощью механического разделителя, проведенное перед разделением пробы, может гарантировать достаточную гомогенизацию.

А.2.3 Жидкие пробы

А.2.3.1 Ручная гомогенизация.

Используется для жидких проб с одной фазой и гомогенным внешним видом (без видимых частиц).

Не используется для жидких проб, в которых при визуальном осмотре могут быть обнаружены частицы или эмульсии, включая шлам и суспензии.

Методика.

Смешивание осуществляют с помощью соответствующего инструмента или путем взбалтывания в закрытой бутылке.

А.2.3.2 Механическая гомогенизация

Используется:

- в жидких пробах, которые могут содержать мелкие частицы, такие как шлам или суспензия, которые не осаждаются или образуют слои во время разделения пробы;

- в жидких пробах, содержащих более одного слоя, если может образоваться эмульсия.

Не используется для:

- жидких проб с таким большим размером частиц, что гомогенизация не достигается или которые после гомогенизации образуют слои во время разделения пробы. В этом случае при невозможности проведения гомогенизации фазы следует разделить и исследовать в качестве различных проб (см А.3);

- жидких проб, содержащих более одного слоя, если фазовое разделение осуществляется одномоментно.

Методика.

В зависимости от характеристик пробы можно использовать различные типы мешалок (высокоскоростную, магнитную, пропеллерную, ультразвуковую и пр.). Для предотвращения седиментации или разделения фаз частную пробу следует отбирать сразу после гомогенизации.

А.2.4 Гомогенизация в случае наличия летучих соединений

Если в пробе предполагается наличие летучих соединений, то для предотвращения потерь следует избегать гомогенизации или проводить ее очень осторожно и быстро. При невозможности предотвращения потерь летучих соединений во время гомогенизации можно проанализировать несколько негомогенизированных частных проб и рассчитать среднее статистическое значение в качестве оценки общего содержания. Эта процедура не должна приводить к значительным изменениям состава и представительности оставшейся пробы.

Примечание - Один из методов для летучих органических соединений в почве приведен в 8.2 [6] и разделе 6 [7].

План отбора проб должен учитывать присутствие летучих и умеренно летучих соединений.

А.4 Высушивание

А.4.1 Общие положения

В зависимости от природы пробы и конкретных требований к аналитической навеске может быть необходим этап высушивания. В составе настоящего стандарта высушивание используется только для удаления того количества воды, которое может влиять на подготовку аналитической навески (например, во время дробления или измельчения). Для определения содержания влаги может быть предусмотрено разделение пробы на части.

Высушивание приводит к аналитическим ошибкам при определении летучих или умеренно летучих соединений, поэтому его следует избегать без крайней необходимости. Если проба для определения летучих и умеренно летучих соединений должна быть сухой, практическая методика высушивания должна обеспечить минимальную потерю летучих соединений. В протоколе испытаний должна быть четко документирована методика, используемая для высушивания, включая взвешивание частей пробы до и после каждого этапа высушивания.

Если выбранная методика высушивания применима не для всех требуемых испытаний, то различные части проб должны быть высушены по-разному с выбором соответствующей методики для каждой из них.

Время высушивания зависит от выбранной методики, толщины слоя пробы, особенностей материала пробы, влажности пробы и воздуха и скорости вентиляции.

Степень высушивания зависит от последующей обработки, применяемой к пробе. Как правило, нет необходимости добиваться постоянной массы пробы при высушивании: например, проба должна быть высушена только до такой степени, чтобы можно было произвести дробление, измельчение и т.д.

А.4.2 Методика

А.4.2.1 Высушивание воздухом при комнатной температуре

Используется, если:

- высушивание может быть достигнуто за подходящий промежуток времени без изменений, существенных для последующего анализа пробы;

- при комнатной температуре отсутствуют потери анализируемых летучих соединений.

Не используется, если:

- при комнатной температуре продолжительность времени сушки имеет решающее значение; свойства пробы не позволяют достичь хорошего высушивания в течение разумного периода времени при комнатной температуре; возможно безопасное применение высушивания при повышенной температуре;

- происходит разложение, например под действием света, биологической активности;

- возникают загрязнения или реакции при контакте с воздухом.

Примечание - Разумным периодом времени может считаться максимально одна неделя.

Методика.

Пробу распределяют на сушильных лотках тонким слоем и дают в достаточной степени высохнуть. Следует применять меры для минимизации: возможных загрязнений, например пылью; воздействия прямых солнечных лучей или других источников света. Использование эксикатора может ускорить процесс высушивания для небольших количеств материала.

А.4.2.2 Высушивание в сушильном шкафу при 40 °С

Используется, если:

- при 40 °С отсутствуют потери анализируемых летучих органических соединений;

- свойства пробы не позволяют достичь необходимой степени высушивания в разумный период времени при комнатной температуре.

Не используется, если:

- свойства пробы не позволяют достичь необходимой степени высушивания в разумный период времени при данной температуре, и безопасно применять высушивание при более высокой температуре;

- при этой температуре возможны потери анализируемых летучих соединений.

Примечание - Разумным периодом времени может считаться максимально одна неделя.

Методика.

Пробу распределяют по сушильному лотку тонким слоем и высушивают в сушильном шкафу при 40 °С. Процесс можно ускорить вентиляцией воздуха, если это не приводит к потере пылевидных частиц.

Примечание - Можно использовать высушивание в сушильном шкафу при других температурах, если это предусмотрено аналитическим методом.

А.4.2.3 Высушивание в сушильном шкафу при 105 °С

Используется, если:

- при 105 °С отсутствуют потери анализируемых летучих соединений;

- проводится анализ проб, в которых не исследуются летучие соединения.

Не используется:

- если при этой температуре отмечаются потери анализируемых летучих соединений;

- в случаях возможного самовозгорания.

Примечания

1 Разумным периодом времени может считаться максимально один день.

2 Возможна потеря большинства органических соединений и даже некоторых неорганических компонентов.

Методика.

Пробу распределяют на сушильных лотках тонким слоем и высушивают в сушильном шкафу при 105 °С. Процесс можно ускорить вентиляцией воздуха, если это не приводит к потере пылевидных частиц.

А.4.2.4 Сублимационное высушивание

Используется:

- если применение других способов может привести к потере анализируемых летучих соединений;

- для облегчения дробления и гомогенизации отдельных видов отходов (липких, образующих сгустки, например, глина).

Не используется, если:

- можно безопасно использовать другие более простые методы высушивания;

- использование вакуума может привести к потере анализируемых веществ.

Методика.

Операция производится в соответствии с инструкцией изготовителя устройства для сублимационного высушивания.

А.4.2.5 Химическое высушивание

Химическое высушивание представляет собой процесс, при котором для связывания воды в пробе в нее добавляют безводные неорганические соли (например, сульфат натрия и силикат магния).

Используется, если возможны потери анализируемых летучих соединений.

Не используется, если:

- можно безопасно использовать другие более простые методы высушивания;

- добавление солей может привести к изменениям свойств анализируемых веществ или может оказать влияние на последующее проведение анализа;

- в пробе присутствует высокое содержание воды (например, шлам).

Методика.

Подготовленную пробу тщательно перемешивают с подготовленной выбранной смесью солей предпочтительно в прохладном месте и в закрытой бутылке. Химическое высушивание должно занимать разумное время (например, 12-16 ч). При расчете концентраций следует учитывать количество добавленных солей.

Примечание - Способ сушки проб, содержащих летучие органические соединения, приведен в разделе 8.3 [6].

А.5 Измельчение

А.5.1 Общие положения

Для достижения гомогенизации и представительности испытываемой пробы может потребоваться выполнение одного или нескольких этапов измельчения. Выбор методики в значительной степени зависит от природы материала пробы и необходимого размера частиц.

Как правило, измельчение - многоступенчатый процесс, подразумевающий использование последовательно различных методик; в некоторых случаях может быть необходимо повторное дробление для получения требуемого размера частиц пробы.

Измельчение - существенный этап в подготовке пробы из-за потенциальной возможности потери летучих соединений при нагревании, потери пылевидных материалов и загрязнений пробы при использовании оборудования или загрязнения материала для измельчения других проб.

Протокол испытаний должен четко определять методику(и) и условия, применяемые при измельчении. Неразрушаемые фракции (например, медная проволока) должны быть отделены, взвешены и, если необходимо, испытаны как отдельные части фракций.

А.5.2 Методы

А.5.2.1 Дробление

Используется, если:

- представительная проба не может быть получена из-за большого размера частиц;

- размер частиц пробы больше, чем требуемый размер частиц для дальнейшей обработки;

- требуются частицы пробы с размером 1 мм.

Не используется, если:

- метод не применим из-за природы образца (например, мягкие, пастообразные, вязкие материалы);

- возможно загрязнение пробы или потеря отдельных анализируемых веществ пробы вследствие особенностей оборудования для дробления.

Методика.

Крупные куски пробы разрушают молотком и (или) пробу измельчают в подходящем устройстве (например, шредере, щековой дробилке) до требуемого размера частиц, в соответствии с инструкциями производителя.

Куски также можно уменьшить, используя другие виды ручных или механических устройств, а затем снова объединить.

А.5.2.2 Дробление при замораживании пробы (криогенное дробление)

Используется, если:

- требуется уменьшение размера частиц при анализе среднелетучих соединений;

- проба содержит большое количество пластиков или имеет пастообразную консистенцию;

- представительная проба не может быть получена из-за размера частиц;

- размер частиц пробы больше, чем требуемый размер частиц для дальнейшей обработки;

- аналитически требуются частицы пробы с размером 1 мм.

Не используется, если возможно загрязнение пробы или потеря отдельных анализируемых веществ пробы вследствие особенностей оборудования для дробления.

Методика.

Пробу помещают в полиэтиленовый контейнер. Сосуд Дьюара заполняют достаточным количеством жидкого азота и погружают в него контейнер с пробой. Оставляют контейнер в сосуде до момента перед бурным кипением азота. Охлаждают пробу примерно 10 мин. После полного охлаждения извлекают контейнер с пробой из жидкого азота и разбивают до требуемого размера частиц большие куски пробы молотком и (или) с помощью надлежащего устройства (например, шредера, щековой дробилки) в соответствии с инструкциями производителя.

А.5.2.3 Размол

Используется, если:

- представительная проба не может быть получена из-за большого размера частиц;

- требуемый размер частиц меньше 1 мм.

Не используется, если:

- начальный размер частиц слишком большой; в таком случае требуется провести этап дробления (грубого помола);

- возможно загрязнение пробы или отдельных анализируемых веществ пробы из-за особенностей применения оборудования для размола;

- размол не применим из-за природы пробы (например, в случае мягких, вязких материалов). Методика.

Пробу размалывают до достижения необходимого размера частиц в соответствии с инструкцией производителя мельницы. Для предотвращения потерь летучих соединений следует предотвращать чрезмерное нагревание пробы при размоле. Предпочтительно использовать последовательность коротких по времени циклов размола с низкой скоростью работы мельницы. Необходимо охлаждать оборудование перед каждой операцией размола. Использование мельницы с замороженным корпусом может минимизировать потерю летучих соединений.

Примечание - Если проба имеет пластическую или пастообразную консистенцию, размол облегчает замораживание пробы до низких температур (например, от - 20 °С до - 30 °С).

А.5.2.4 Резка

Используется, если:

- представительная проба не может быть получена из-за большого размера частиц;

- материал пробы не достаточно твердый для дробления или размалывания, например пластик, текстиль.

Не используется, если возможна потеря летучих соединений или загрязнение анализируемых веществ пробы из-за особенностей применения оборудования для резки.

Методика.

Пробу разрезают до требуемого размера частиц в соответствии с инструкциями производителя режущих мельниц. Для предотвращения потери летучих веществ следует избегать чрезмерного нагревания пробы при резке. Необходимо охлаждать оборудование между операциями резки. Для минимизации потери летучих соединений используют охлажденную ножевую дробилку или ручную резку ножницами.

А.5.2.5 Низкотемпературная резка (резка при замораживании пробы)

Используется, если:

- анализируются среднелетучие соединения и требуется уменьшение размера частиц;

- проба имеет пластическую, пастообразную или волокнистую консистенцию;

- представительная часть пробы не может быть взята из-за большого размера частиц;

- требуется размол частиц до размера 1 мм.

Не используется, если возможны потери летучих соединений или загрязнение пробы или отдельных анализируемых веществ пробы вследствие особенностей применения оборудования

Методика.

При необходимости пробу упаковывают в полиэтиленовый контейнер. Сосуд Дьюара наполняют жидким азотом и погружают в него контейнер с пробой. Контейнер оставляют в сосуде до момента перед бурным кипением азота. Пробу охлаждают примерно 10 мин. После полного охлаждения контейнер с пробой извлекают из жидкого азота и, в соответствии с инструкциями производителя, режут в ножевой дробилке до требуемого размера частиц.

А.6 Деление пробы

А.6.1 Общие положения

Как правило, для испытаний лабораторную пробу необходимо разделить на аналитические навески. Для большинства аналитических методик требуется малое количество материала. От лабораторной пробы отбирают представительные порции материала для испытаний.

Деление пробы производят с выделением нескольких представительных навесок с учетом необходимого количества лабораторной пробы, размера частиц и гомогенности. При недостаточной гомогенности пробы или значительного размера частиц представительная навеска не может быть выделена: потребуется еще один или более этапов для измельчения с последующей гомогенизацией.

Для определения минимального количества пробы в зависимости от размера частиц и гетерогенности пробы следует принимать во внимание информацию, указанную в приложении Б.

В некоторых случаях представительная проба не может быть получена из-за практических ограничений. В этом случае процесс следует повторить.

Протокол испытаний должен четко устанавливать способ определения минимального количества навесок и методик, используемых для деления проб, а также массу каждой испытанной фракции.

В случае монолитных (неделимых) отходов могут потребоваться монолитные (неделимые) аналитические навески с простыми геометрическими формами (куб, цилиндр, прямоугольник). Эти навески могут быть получены непосредственно из лабораторной пробы, например путем резки или сверления.

А.6.2 Ручное разделение твердых проб квартованием

Используется:

- в случае большой массы лабораторной пробы;

- если проба достаточно сухая и комки могут быть разрушены вручную.

Не используется:

- при содержании в пробе неразрушаемых комков;

- если при комнатной температуре возможны потери летучих соединений;

- в случае шлама и жидкостей.

Методика.

Пробу помещают на плоской поверхности с инертным покрытием, придают ей форму круга, перемешивают лопаткой или ложкой и формируют конус.

Пробу делят на четыре сектора, например крестовиной из листового металла (см. рисунок А.1).

Рисунок А.1 - Разделение пробы квартованием

Два противоположных сектора исключают и тщательно перемешивают оставшиеся.

Процесс повторяют до получения требуемого количества пробы (см. приложение В).

А.6.3 Сухая резка

Используется, когда невозможно получить представительную монолитную (неделимую) пробу из-за большого размера лабораторной пробы.

Не используется, когда возможны потеря летучих соединений или загрязнение пробы или отдельных анализируемых веществ пробы вследствие особенностей применения оборудования.

Методика.

Резку монолитной пробы до требуемых размеров производят в соответствии с инструкциями производителя оборудования (с требованиями нормативного документа) для резки или сверления. Для предотвращения потери летучих соединений следует предотвращать чрезмерное нагревание пробы в процессе резки. Перед каждой операцией резки необходимо охлаждать оборудование.

Если единственным практически доступным вариантом является влажная резка, то время контакта следует минимизировать.

А.6.4 Механическое деление твердых проб

Используется, если:

- проба достаточно сухая и в ней отсутствуют комки;

- размер частиц допускает возможность использования конкретного оборудования.

Не используется, если:

- проба содержит комки, которые нельзя разбить;

- могут возникнуть потери летучих соединений;

- анализируется проба шлама и жидкостей.

Методика.

Использование механических разделителей позволяет достичь аналогичные или более высокие результаты по сравнению с ручным разделением проб. Пробы разделяют с использованием делителя проб (например, разделителя Тайлера, короба с желобом) в соответствии с инструкциями производителя.

А.6.5 Деление проб, содержащих летучие соединения

Используется, если:

- применение других методов приводит к потере летучих соединений;

- в распоряжении отсутствует отдельная проба для летучих соединений.

Не используется, если:

- можно безопасно применить другие простые методы;

- метод не применим из-за свойств и природы пробы.

Методика.

Если в пробе содержатся летучие соединения, то деление пробы для исследования этих летучих соединений должно быть первым этапом, т.е. ее желательно осуществлять до любой другой манипуляции с пробой. Отбирают одну или несколько представительных проб.

Примечание - Методы отбора таких проб описаны в п. 8.2 [6].

А.6.6 Деление проб, содержащих умеренно летучие соединения

Используется, если использование других методов приводит к потере летучих соединений.

Не используется, если:

- можно безопасно применить другие простые методы;

- метод не применим из-за свойств и природы пробы.

Методика.

Представительную пробу осторожно отбирают вручную, после чего, при необходимости, применяют процедуры подготовки пробы, например химическое высушивание, измельчение - после охлаждения жидким азотом.

Примечание - Методы ручного деления проб описаны в п.п. 8.3, 8.4 [6].

А.6.7 Деление проб шламов и жидкостей

Используется для гомогенных (однородных) шламов и жидкостей.

Не используется, если:

- проба содержит комки, которые не могут быть разделены;

- в пробе присутствует осадок или слои;

- могут возникнуть потери летучих соединений.

Методика.

Соответствующее количество частной пробы отбирают после ручной или механической гомогенизации. При наличии летучих соединений частную пробу отбирают после охлаждения.

А.6.8 Деление монолитных (неделимых) проб

Используется, если монолитная (неделимая) проба не соответствует требуемой геометрической форме. Не используется для материалов, которые вступают в реакцию с элюентами (растворителями в хроматографии), так как это может привести, например, к чрезмерному газообразованию или выделению тепла.

Методика.

Исследуемая проба должна соответствовать простой геометрической форме, получаемой с помощью резки, пиления, сверления или комбинацией этих методов. При этом длина, ширина, высота и (или) диаметр пробы должны быть определены с точностью  1 мм.

Если единственным практически доступным вариантом является влажная резка, то время контакта должно быть сведено к минимуму.