BILAGA VIII
TEST- OCH ANALYSMETODER
Medlemsstaterna skall tillämpa följande test- och analysmetoder för kontroll av tvätt- och rengöringsmedel på marknaden.
1. Referensmetod (kontrollprov)
1.1 Definition
Denna metod beskriver en laboratoriemodell med aktivslamanläggning + sekundärsedimentering för simulering av kommunal avloppsrening. De beskrivna betingelserna är hämtade från de direktiv som föregick denna förordning. Förbättrade betingelser enligt de nyaste rönen kan tillämpas på denna testmetod enligt beskrivningen i EN ISO 11733.
1.2 Erforderlig mätutrustning
Mätmetoden utnyttjar en liten aktivslamanläggning som visas i figur 1 och mer detaljerat i figur 2. Utrustningen består av ett lagringskärl A för syntetiskt avloppsvatten, doseringspump B, luftningskärl C, sedimenteringskärl D, luftpump E för återföring av det aktiva slammet samt kärl F för uppsamling av det behandlade avloppsvattnet.
Kärlen A och F måste vara av glas eller lämplig plast och rymma minst 24 liter. Pumpen B måste ge ett konstant flöde syntetiskt avloppsvatten till luftningskärlet, vilket under normal drift innehåller 3 liter blandad vätska. En sintrad luftningskub G är upphängd i kärlet C vid den koniska delens spets. Den luftmängd som blåses genom luftaren skall kontrolleras med en flödesmätare H.
1.3 Syntetiskt avloppsvatten
För provningen används syntetiskt avloppsvatten. Lös upp följande ämnen per liter vattenledningsvatten:
— 7 mg natriumklorid, NaCl,
— 4 mg kalciumklorid, CaCl2.2H2O,
— 2 mg magnesiumsulfat, MgSO4.7H2O,
— 28 mg dikaliumvätefosfat, K2HPO4, och
Nytt syntetiskt avloppsvatten skall beredas varje dag.
1.4 Beredning av prover
Enkla tensider analyseras i sitt ursprungliga tillstånd. Halten av tensiden i proverna måste fastställas för beredningen av det syntetiska avloppsvattnet (1.3).
1.5 Användning av utrustningen
Fyll först luftningskärlet C och sedimenteringskärlet D med syntetiskt avloppsvatten. Kärlet D skall vara så högt placerat att luftningskärlet C innehåller tre liter. Utför inokuleringen genom att tillföra 3 ml sekundärt utflöde av god kvalitet, nyligen uppsamlat från en anläggning som i huvudsak tar emot hushållsavloppsvatten. Utflödet skall hållas aerobt under tiden mellan provtagningen och själva användningen. Starta sedan luftaren G, luftpumpen E och doseringsapparaten B. Det syntetiska avloppsvattnet måste passera genom luftningskärlet C med en hastighet av en liter i timmen; detta ger en genomsnittlig retentionstid på tre timmar.
Luftningshastigheten skall regleras så att innehållet i kärlet C ständigt hålls suspenderat och halten löst syre är minst 2 mg/l. Skumbildning måste förhindras på lämpligt sätt. Skumdämpande medel som hämmar det aktiva slammet eller innehåller tensider får inte användas. Luftpumpen E skall vara inställd så att det aktiva slammet från sedimenteringskärlet ständigt och regelbundet återförs till luftningskärlet C. Slam som samlats kring toppen av luftningskärlet C, i botten av sedimenteringskärlet D eller i rörsystemet skall återföras till cirkulationen minst en gång om dagen genom avborstning eller på annat sätt. Om slammet inte sedimenterar kan sedimenteringen förbättras genom tillsättning av en 5-procentig lösning av järnklorid, 2 ml i taget, så många gånger som behövs.
Utflödet från sedimenteringskärlet D samlas upp i kärlet F under 24 timmar, varefter man tar ut ett prov efter omsorgsfull blandning. Rengör sedan kärlet F omsorgsfullt.
1.6 Kontroll av mätutrustningen
Halten av tensiden (i mg/l) i det syntetiska avloppsvattnet bestäms omedelbart före användningen.
Halten av tensiden (i mg/l) i det utflöde som samlats upp i kärlet F under 24 timmar bör bestämmas analytiskt med samma metod omedelbart efter uppsamlingen. I annat fall måste proverna bevaras, helst genom frysning. Halterna måste bestämmas med en noggrannhet av 0,1 mg/l tensid.
Som kontroll på processens effektivitet mäter man minst två gånger i veckan det kemiska syrebehovet (COD) eller upplöst organiskt kol (DOC) i utflödet, som filtrerats genom glasfiber och samlats upp i kärlet F och i det filtrerade syntetiska avloppsvattnet i kärl A.
Reduceringen av COD eller DOC bör plana ut när nedbrytningen av tensiden är ungefär densamma varje dag mot slutet av inkörningsperioden enligt figur 3.
Halten torrsubstanser i det aktiva slammet i luftningskärlet bör fastställas i g/l två gånger i veckan. Om halten är högre än 2,5 g/l skall överskottet av det aktiva slammet kasseras.
Nedbrytningstestet utförs i rumstemperatur, som skall hållas konstant mellan 19 och 24 °C.
1.7 Beräkning av biologisk nedbrytbarhet
Den procentuella nedbrytningen av tensiden skall beräknas varje dag på grundval av halten av tensiden i mg/l i det syntetiska avloppsvattnet och motsvarande utflöde som samlats upp i kärlet F.
De värden för nedbrytningen som då erhålls skall presenteras grafiskt enligt figur 3.
Nedbrytningen av tensiden bör beräknas som medeltalet av de värden som erhålls under de 21 dagar som följer efter inkörnings- och anpassningsperioden, under vilken nedbrytningen har varit regelbunden och anläggningen fungerat utan problem. Under alla förhållanden bör inkörningsperioden inte vara längre än sex veckor.
De dagliga nedbrytningsvärdena beräknas till närmaste 0,1 %, men slutresultatet anges i närmaste heltal.
I vissa fall kan det vara tillåtet att minska provtagningsfrekvensen, men minst 14 resultat insamlade under de 21 dagarna efter inkörningsperioden skall användas vid beräkning av genomsnittet.
2. Bestämning av anjontensider vid testning av biologisk nedbrytbarhet
2.1 Princip
Metoden är baserad på att den katjonaktiva färgen metylenblått bildar blå salter med anjontensider (MBAS), som kan extraheras med kloroform. För att eliminera störningar utförs extraktionen först från en alkalisk lösning, varpå extraktet skakas med en sur lösning av metylenblått. Den frånskilda organiska fasens absorbans mäts med en fotometer vid den våglängd som ger maximal absorption, dvs. 650 nm.
2.2 Reagenser och utrustning
2.2.1 Buffertlösning pH 10
Lös upp 24 g natriumbikarbonat, NaHCO3 p.a., och 27 g vattenfritt natriumkarbonat (Na2CO3) p.a. i avjoniserat vatten och späd till 1 000 ml.
2.2.2 Neutral lösning av metylenblått
Lös upp 0,35 g metylenblått p.a. i avjoniserat vatten och späd till 1 000 ml. Bered lösningen minst 24 timmar innan den skall användas. Den blanka kloroformfasens absorbans, som mäts gentemot kloroform, får inte överskrida 0,015 per 1 cm av skiktets tjocklek vid 650 nm.
2.2.3 Sur lösning av metylenblått
Lös upp 0,35 g metylenblått p.a. i 500 ml avjoniserat vatten och blanda med 6,5 ml H2SO4 (d = 1,84 g/ml). Späd till 1 000 ml med avjoniserat vatten. Bered lösningen minst 24 timmar innan den skall användas. Den blanka kloroformfasens absorbans, som mäts gentemot kloroform, får inte överskrida 0,015 per 1 cm av skiktets tjocklek vid 650 nm.
|
2.2.4
|
Kloroform (triklorometan) p.a nydestillerad.
|
|
2.2.5
|
Dodecylbensensulfonsyrametylester.
|
|
2.2.6
|
Etanolkaliumhydroxidlösning KOH 0,1 M.
|
|
2.2.7
|
Ren etanol, C2H5OH.
|
|
2.2.8
|
Svavelsyra, H2SO4 0,5 M.
|
|
2.2.9
|
Fenolftaleinlösning
Lös upp 1 g fenolftalein i 50 ml etanol och tillsätt 50 ml avjoniserat vatten under ständig omrörning. Filtrera bort eventuell fällning.
|
|
2.2.10
|
Metanolsaltsyra: 250 ml saltsyra p.a. och 750 ml metanol.
|
|
2.2.11
|
Separertratt, 250 ml.
|
|
2.2.12
|
Kolv graderad till 50 ml.
|
|
2.2.13
|
Kolv graderad till 500 ml.
|
|
2.2.14
|
Kolv graderad till 1 000 ml.
|
|
2.2.15
|
Rundkolv med slipad glaspropp och återloppskylare, 250 ml, kokstenar.
|
|
2.2.17
|
Fotometer för mätningar vid 650 nm, med encentimeters till femcentimeters celler.
|
|
2.2.18
|
Filtrerpapper, kvalitativt.
|
2.3 Förfarande
Prov som skall analyseras får inte tas genom ett skumskikt.
Efter omsorgsfull rengöring med vatten måste analysutrustningen sköljas grundligt med metanolsaltsyra (2.2.10) och därefter med avjoniserat vatten innan den används.
Filtrera dels det vatten som rinner in i aktivslamanläggningen, dels även utflödet omedelbart vid provtagningen. Kassera de första 100 ml av filtraten.
Överför en uppmätt volym av provet, neutraliserad om så erfordras, till en 250 ml separertratt (2.2.11). Provmängden bör innehålla mellan 20 och 150 g MBAS. Vid lägre MBAS-halter kan man använda upp till 100 ml av provet. Om mindre än 100 ml används, späds med avjoniserat vatten till 100 ml. Tillsätt 10 ml buffertlösning (2.2.1), 5 ml neutral lösning av metylenblått (2.2.2) och 15 ml kloroform (2.2.4). Skaka blandningen jämnt men inte alltför kraftigt i en minut. Efter fassepareringen överförs kloroformskiktet till en annan separertratt, som innehåller 110 ml avjoniserat vatten och 5 ml sur lösning av metylenblått (2.2.3). Skaka blandningen i en minut. Tappa ner kloroformskiktet i en graderad kolv (2.2.12) genom ett bomullsfilter som tidigare rengjorts och fuktats med kloroform.
Extrahera de alkaliska och sura lösningarna tre gånger med användning av 10 ml kloroform för den andra och tredje extraktionen. Filtrera de kombinerade kloroformextrakten genom samma bomullsfilter och späd till märket på 50 ml-kolven (2.2.12) med den kloroform som används för tvättning av bomullen. Mät kloroformlösningens absorbans med en fotometer vid 650 nm i encentimeters till femcentimeters celler gentemot kloroform. Gör ett blindtest med hela förfarandet.
2.4 Kalibreringskurva
Bered en kalibreringslösning med standarden dodecylbensensulfonsyrametylester (tetrapropylen-typ molvikt 340) efter förtvålning med kaliumsalt. MBAS beräknas som natriumdodecylbensensulfonat (molvikt 348).
Väg upp 400–450 mg dodecylbensensulfonsyrametylester (2.2.5) i en rundkolv med vågpipett (noggrannhet 0,1 mg) och tillsätt 50 ml etanolkaliumhydroxidlösning (2.2.6) och några kokstenar. Sätt på återloppskylaren och koka i en timme. Tvätta kylaren och kulslipningen med cirka 30 ml etanol när vätskan svalnat och sätt det tvättade materialet till innehållet i kolven. Titrera lösningen med svavelsyra mot fenolftalein tills den blir färglös. Överför lösningen till en kolv graderad till 1 000 ml (2.2.14), späd till märket med avjoniserat vatten och blanda.
En del av denna ytaktiva stamlösning späds sedan ytterligare. Ta ut 25 ml och överför till en graderad kolv på 500 ml (2.2.13), späd till märket med avjoniserat vatten och blanda.
Denna standardlösning innehåller
där E är provets vikt i mg.
För att göra upp kalibreringskurvan ta ut 1, 2, 4, 6, 8 ml av standardlösningen och späd varje sådan andel till 100 ml med avjoniserat vatten. Fortsätt sedan enligt punkt 2.3, inkl. blindtestet.
2.5 Resultatberäkning
Mängden anjon-tensid (MBAS) i provet avläses från kalibreringskurvan (2.4). MBAS-halten i provet erhålls av formeln
där V = ml volym i provet.
Uttryck resultatet som natriumdodecylbensensulfonat (molvikt 348).
2.6 Redovisning av resultaten
Uttryck resultaten som MBAS mg/l, avrundat till närmaste 0,1.
3. Bestämning av nonjontensider i vätskor för test av biologisk nedbrytbarhet
3.1 Princip
Tensider koncentreras och isoleras genom gasseparering. I det prov som används skall mängden icke-jonisk tensid vara i storleksordningen 250–800 g.
Det isolerade ämnet löses upp i etylacetat.
Efter fasseparering och avdunstning av lösningsmedlet utfälls den nonjoniska tensiden i en vattenlösning med modifierad Dragendorffreagens (KBiI4 + BaCl2 + isättika).
Utfällningen filtreras, tvättas med isättika och löses upp i ammoniumtartratlösning. Vismuten i lösningen titreras potentiometriskt med pyrrolidinditiokarbamatlösning med pH 4–5 och en indikatorelektrod av platina samt en referenselektrod av kalomel eller silver/silverklorid. Metoden kan användas för nonjontensider som innehåller 6–30 alkylenoxidgrupper.
Titreringsresultatet multipliceras med den empiriska faktorn 54 för omvandling till referensämnet nonylfenol kondenserat med 10 mol etylenoxid (NP 10).
3.2 Reagenser och utrustning
Reagenserna skall spädas med avjoniserat vatten.
|
3.2.1
|
Rent etylacetat, nydestillerat.
|
|
3.2.2
|
Natriumvätekarbonat, NaHCO3 p.a.
|
|
3.2.3
|
Utspädd saltsyra [20 ml koncentrerad syra (HCl) utspädd med vatten till 1 000 ml].
|
|
3.2.4
|
Metanol p.a., nydestillerad, förvaras i glasflaska.
|
|
3.2.5
|
Bromokresolrött, 0,1 g i 100 ml metanol.
|
|
3.2.6
|
Utfällningsmedel: Utfällningsmedlet är en blandning av två delar lösning A och en del lösning B. Blandningen förvaras i en brun flaska och kan användas i upp till en vecka efter blandningen.
3.2.6.1 Lösning A
Lös upp 1,7 g vismutnitrat p.a., BiONO3.H2O, i 20 ml isättika och fyll på vatten till 100 ml. Lös sedan upp 65 g kaliumjodid p.a. i 200 ml vatten. Blanda dessa båda lösningar i en 1 000 -ml mätkolv, tillsätt 200 ml isättika (3.2.7) och fyll på vatten till 1 000 ml.
3.2.6.2 Lösning B
Lös upp 290 g bariumklorid, BaCl2.2H2O p.a. i 1 000 ml vatten.
|
|
3.2.7
|
Isättika 99–100 % (lägre koncentrationer är olämpliga).
|
|
3.2.8
|
Ammoniumtartratlösning: Blanda 12,4 g vinsyra p.a. och 12,4 ml ammoniaklösning p.a. (d = 0,910 g/ml) och fyll på vatten till 1 000 ml (eller använd motsvarande mängd ammoniumtartrat p.a.).
|
|
3.2.9
|
Späd ammoniaklösningen: 40 ml ammoniaklösning p.a. (d = 0,910 g/ml) spädd till 1 000 ml med vatten.
|
|
3.2.10
|
Standardacetatbuffert: Lös upp 40 g fast natriumhydroxid p.a. i 500 ml vatten i en bägare och låt det svalna. Tillsätt 120 ml isättika (3.2.7). Blanda omsorgsfullt, låt svalna och överför till en 1 000 -ml mätkolv. Späd med vatten upp till märket.
|
|
3.2.11
|
Pyrrolidinditiokarbamatlösning (kallad ”karbatlösning”): Lös upp 103 mg natriumpyrrolidinditiokarbamat, C5H8NNaS2.2H2O, i cirka 500 ml vatten, tillsätt 10 ml n-amylalkohol p.a. och 0,5 g NaHCO3 p.a. och späd med vatten upp till 1 000 ml.
|
|
3.2.12
|
Kopparsulfatlösning (för standardisering av 3.2.11).
UTGÅNGSLÖSNING
Blanda 1,249 g kopparsulfat, CuSO4.5H2O p.a., med 50 ml 0,5 M svavelsyra och späd med vatten upp till 1 000 ml.
STANDARDLÖSNING
Blanda 50 ml av utgångslösningen med 10 ml 0,5 M H2SO4 och fyll på vatten upp till 1 000 ml.
|
|
3.2.13
|
Natriumklorid p.a.
|
|
3.2.14
|
Apparatur för gasseparering (se figur 5)
Den sintrade plattans diameter måste stämma överens med cylinderns innerdiameter.
|
|
3.2.15
|
Separertratt, 250 ml.
|
|
3.2.16
|
Magnetisk omrörare med magnet 25–30 mm.
|
|
3.2.17
|
Goochdegel, diametern vid den perforerade basen: = 25 mm, typ G4.
|
|
3.2.18
|
Cirkelrunda filtrerpapper av glasfiber, 27 mm diameter med fiberdiameter 0,3–1,5 m.
|
|
3.2.19
|
Två filtrerkolvar med adaptrar och gummikragar på 500 respektive 250 ml.
|
|
3.2.20
|
250 mV registreringspotentiometer försedd med en indikatorelektrod av ljus platina och kalomel eller silver/silverkloridreferenselektrod med automatisk byrett med en volym på 20–25 ml eller motsvarande manuella utrustning.
|
3.3 Metod
3.3.1 Koncentration och separering av tensiden
Filtrera det vattenhaltiga provet genom ett kvalitativt filtrerpapper. Kassera de första 100 ml av filtratet.
Skölj separeringsapparaten med etylacetat och placera en uppmätt mängd av provet i densamma, så att apparaten innehåller mellan 250 och 800 g icke-jonisk tensid.
Förbättra separationen genom att tillsätta 100 g natriumklorid och 5 g natriumbikarbonat.
Om provets volym överskrider 500 ml, tillsätt dessa salter i separeringsapparaten i fast form och lös upp genom att släppa igenom kväve eller luft.
Om ett mindre prov används, lös upp salterna i 400 ml vatten och häll dem sedan i separeringsapparaten.
Tillsätt vatten så att nivån kommer upp till den övre kranen.
Tillsätt försiktigt 100 ml etylacetat ovanpå vattnet.
Fyll tvättflaskan i gasledningen (kväve eller luft) till två tredjedelar med etylacetat.
Låt en gasström med ett flöde av 30–60 l/h passera genom apparaten; en rotameter rekommenderas. Luftningshastigheten måste ökas gradvis i början. Lufthastigheten skall justeras så att faserna är klart åtskilda för att minska en omblandning av faserna och upplösning av etylacetatet i vattnet. Stäng av gasflödet efter 5 minuter.
Om den organiska fasen reduceras med mer än 20 % i volym genom upplösning i vatten, måste sublimeringen upprepas med speciell uppmärksamhet på luftflödets hastighet.
Häll av den organiska fasen i en separertratt. Häll tillbaka eventuellt vatten från vattenfasen i separertratten (bör bara vara några få ml) till separeringsapparaten. Filtrera etylacetatfasen genom ett torrt filtrerpapper av god kvalitet ner i en 250-ml bägare.
Häll ytterligare 100 ml etylacetat i separeringsapparaten och släpp åter på kväve eller luft genom apparaten i 5 minuter. Tappa av den organiska fasen i separertratten, som använts för den första separationen, kassera vattenfasen och kör den organiska fasen genom samma filter som använts för den första etylacetatdelen. Skölj både separertratten och filtret med cirka 20 ml etylacetat.
Låt etylacetatet avdunsta på ett vattenbad tills allt vatten är borta (i ventilationsskåp). Rikta en svag luftström över ytan för att påskynda avdunstningen.
3.3.2 Utfällning och filtrering
Lös upp det torra restmaterialet från 3.3.1 i 5 ml metanol, tillsätt 40 ml vatten och 0,5 ml utspädd HCl (3.2.3) och rör blandningen med en magnetisk omrörare.
Till denna lösning tillsätts 30 ml utfällningsmedel (3.2.6) från en mätcylinder. Utfällningen bildas efter upprepad omrörning. Rör om i 10 minuter och låt sedan blandningen stå minst 5 minuter.
Filtrera blandningen genom Goochdegeln, vars underdel är täckt med filtrerpapper av glasfiber. Tvätta först filtret under sug med cirka 2 ml isättika. Skölj sedan bägaren, magneten och degeln grundligt med isättika, varvid 40-50 ml erfordras. Man behöver inte kvantitativt överföra den utfällning som fastnat längs bägarens sidor till filtret, eftersom utfällningslösningen för titreringen hälls tillbaka i utfällningsbägaren och den återstående utfällningen därvid kommer att lösas upp.
3.3.3 Upplösning av utfällningen
Lös upp utfällningen i filterdegeln genom att tillsätta varm ammoniumtartratlösning (ca 80 °C), (3.2.8) i tre omgångar på 10 ml vardera. Låt varje omgång stå i degeln i några minuter innan den sugs igenom filtret ner i kolven.
Placera filtrerkolvens innehåll i den bägare som används för utfällningen. Skölj bägarens sidor med ytterligare 20 ml tartratlösning för att lösa upp resten av utfällningen.
Tvätta omsorgsfullt degeln, adaptern och filtrerkolven med 150–200 ml vatten och häll tillbaka sköljvattnet i den bägare som använts för utfällningen.
3.3.4 Titrering
Rör om lösningen med en magnetomrörare (3.2.16), tillsätt några droppar bromokresolrött (3.2.5) och tillsätt den utspädda ammoniaklösningen (3.2.9) tills färgen slår om till violett (lösningen är först svagt sur från återstoden av ättikssyran som använts vid sköljningen).
Tillsätt sedan 10 ml standardacetatbuffert (3.2.10), sänk ned elektroderna i lösningen och titrera potentiometriskt med den standardiserade ”karbatlösningen” (3.2.11) med byrettspetsen nedsänkt i lösningen.
Titreringshastigheten får inte överskrida 2 ml/min.
Slutpunkten är skärningspunkten mellan tangenterna till de båda grenarna av potentialkurvan.
Ibland kan man märka att potentialkurvan har planat ut; detta kan elimineras genom att platinaelektroden rengörs omsorgsfullt (polering med smärgelduk).
3.3.5 Blindprov
Utför samtidigt ett blindprov genom hela förfarandet med 5 ml etanol och 40 ml vatten enligt anvisningarna i 3.3.2. Vid titrering av blindprov bör det gå åt mindre än 1 ml, annars kan man misstänka att reagenserna (3.2.3, 3.2.7, 3.2.8, 3.2.9, 3.2.10) inte är helt rena, framför allt vad beträffar förekomst av tungmetaller, och därför måste bytas ut. Blindprovet måste beaktas vid resultatberäkningen.
3.3.6 Styrning av faktorn för ”karbatlösningen”
Bestäm faktorn för karbatlösningen samma dag den används. För att göra detta titrerar man 10 ml kopparsulfatlösning (3.2.12) med ”karbatlösningen” efter att ha tillsatt 100 ml vatten och 10 ml standardacetatbuffert (3.2.10). Om den mängd som används är a ml blir faktorn f:
och samtliga titreringsresultat skall multipliceras med denna faktor.
3.4 Resultatberäkning
Varje icke-jonisk tensid har sin egen faktor beroende på dess sammansättning, framför allt alkenoxidkedjans längd. Koncentrationen av nonjontensiden uttrycks i förhållande till ett normerat ämne – en nonylfenol med 10 etylenoxidenheter (NP 10) – för vilken omvandlingsfaktorn är 0,054.
Med denna faktor uttrycks mängden tensid i provet i mg NP 10-ekvivalent enligt följande:
(b – c). × f ×. 0,054 = mg icke-jonisk tensid som NP 10
där:
|
b
|
=
|
”karbatlösningens” mängd i provet (ml),
|
|
c
|
=
|
”karbatlösningens” mängd i blindprovet (ml),
|
|
f
|
=
|
”karbatlösningens” faktor.
|
3.5 Redovisning av resultaten
Redovisa resultaten i mg/l som NP 10 med en noggrannhet av 0,1.
4. Förberedande behandling av anjontensider som skall testas
4.1 Inledande kommentarer
4.1.1 Behandling av prover
Anjontensider och formulerade tvätt- och rengöringsmedel behandlas före bestämningen av den primära biologiska nedbrytbarheten genom kontrollprovet på följande sätt:
|
Produkter
|
Behandling
|
|
Anjontensider
|
Ingen
|
|
Formulerade tvätt- och rengöringsmedel
|
Alkoholextraktion följd av separation av anjontensider genom jonbyte
|
Avsikten med alkoholextraktionen är att avskilja de olösliga och oorganiska beståndsdelarna i den kommersiella varan, vilka i vissa fall kan störa testningen av biologisk nedbrytbarhet.
4.1.2 Jonbytesförfarande
Isolering och separering av anjon-tensiderna från tvål, nonjontensider och katjontensider krävs för korrekta tester av den biologiska nedbrytbarheten.
Detta kan göras genom jonbyte med en makroporös jonbytarmassa och lämpliga elueringsmedel för fraktionerad eluering. Tvål, anjoniska och nonjontensider kan alltså isoleras med ett och samma förfarande.
4.1.3 Analytisk kontroll
Efter homogenisering fastställs halten av anjontensider i det syntetiska tvätt- eller rengöringsmedlet med analysförfarandet för MBAS. Tvålhalten bestäms med en lämplig analysmetod.
Denna analys av produkterna är nödvändig för beräkning av de mängder som behövs för beredning av de prover som skall användas för testerna av den biologiska nedbrytbarheten.
En kvantitativ extraktion är inte nödvändig; minst 80 % av anjontensiderna bör dock extraheras. Normalt uppnås 90 % eller mer.
4.2 Princip
Från ett homogent prov (pulver, torkade pastor och torkade vätskor) erhålls ett etanolextrakt som innehåller tensiderna, tvål och andra alkohollösliga beståndsdelar i det syntetiska tvätt- eller rengöringsmedelsprovet.
Etanolextraktet får avdunsta helt och löses upp i en blandning av isopropanol och vatten, varpå den erhållna lösningen får passera genom en starkt sur katjonbytare och en makroporös anjonbytare i kombination, uppvärmd till 50 °C. Denna temperatur är nödvändig för att förhindra utfällning av de fettsyror som kan förekomma i sura medier.
Nonjontensiderna blir kvar i utflödet.
Fettsyror i tvål separeras genom extraktion med etanol innehållande CO2. Anjontensiderna erhålls sedan som ammoniumsalter genom upplösning med en isopropanollösning av ammoniumbikarbonat. Dessa ammoniumsalter används för nedbrytningstestet.
Katjontensider som kan störa testningen av den biologiska nedbrytbarheten och analysen avlägsnas genom att katjonbytaren placeras ovanför anjonbytaren.
4.3 Kemikalier och utrustning
4.3.1 Avjoniserat vatten.
4.3.2 Etanol, 95 % (volym/volym) C2H5OH (tillåtet denatureringsmedel: metyletylketon eller metanol).
4.3.3 Blandning av isopropanol/vatten (50/50 volym/volym):
— 50 volymdelar isopropanol, CH3CHOH.CH3, och
— 50 volymdelar vatten (4.3.1).
4.3.4 Lösning av koldioxid i etanol (ca 0,1 % CO2): via ett rör med inbyggd sintring får koldioxiden, CO2, flyta genom etanolen (4.3.2) i 10 minuter. Använd bara nyberedda lösningar.
4.3.5 Lösning av ammoniumbikarbonat (60/40 volym/volym): 0,3-mol NH4HCO3 i 1 000 ml av en blandning isopropanol/vatten med 60 volymdelar isopropanol och 40 volymdelar vatten (4.3.1).
4.3.6 Katjonbytare (KAT), starkt sur, alkoholresistent (50–100 mesh).
4.3.7 Anjonbytare (AAT), makroporös, Merck Lewatit MP 7080 (70–150 mesh) eller likvärdig.
4.3.8 Saltsyra, 10 % HCl (vikt/vikt).
4.3.9 En 2 000 -ml kolv med rund botten och slipad glaspropp samt återflödeskylare.
4.3.10 Sugfilter (uppvärmbart) för filtrerpapper, diameter 90 mm.
4.3.11 2 000 ml filtrerkolv.
4.3.12 Jonbytarkolonner med uppvärmningshölje och kran, innerrör, diameter 60 mm, höjd 450 mm (se figur 4).
4.3.16 Roterande indunstare.
4.4 Beredning av extrakt och separation av anjonaktiva ämnen
4.4.1 Beredning av extrakt
Den mängd tensider som erfordras för testning av biologisk nedbrytbarhet är cirka 50 g MBAS.
Normalt behöver inte mer än 1 000 g av produkten extraheras, men det kan bli nödvändigt att extrahera ytterligare mängder av provet. Av praktiska skäl bör den mängd av produkten som extraheras begränsas till 5 000 g vid beredning av extrakt för testning av biologisk nedbrytbarhet.
Erfarenheten har visat att det är fördelaktigt att använda flera mindre extraktioner i stället för en stor. De kvantiteter bytare som här anges är avsedda för en arbetskapacitet på 600-700 mmol tensider och tvål.
4.4.2 Isolering av alkohollösliga beståndsdelar
Tillsätt 250 g av det syntetiska tvätt- och rengöringsmedel som skall analyseras till 1 250 ml etanol, värm blandningen till kokpunkten och återloppskoka i 1 timme under omrörning. Häll den varma alkoholhaltiga lösningen genom ett grovporigt sugfilter uppvärmt till 50 °C och filtrera snabbt. Tvätta kolven och sugfiltret med cirka 200 ml varm etanol. Samla upp filtratet och materialet från det tvättade filtret i en filtrerkolv.
Vid analys av pastor eller flytande produkter tillförsäkras att inte mer än 55 g anjontensider och 35 g tvål finns med i provet. Indunsta det vägda provet tills det är helt torrt. Lös upp restmaterialet i 2 000 ml etanol och fortsätt enligt beskrivningen ovan.
För pulver med låg skenbar densitet (< 300 g/l) är det lämpligt att öka etanolhalten till 20:1. Indunsta etanolfiltratet till torrhet, helst med en roterande indunstare. Upprepa detta om större extraktmängd behövs. Lös upp restmaterialet i 5 000 ml av en blandning av isopropanol och vatten.
4.4.3 Tillverkning av jonbytarkolonnerna
KATJONBYTARKOLONN
Placera 600 ml katjonbytarmassa (4.3.6) i en 3 000 -ml bägare och täck den genom att tillsätta 2 000 ml saltsyra (4.3.8). Låt detta stå i minst 2 timmar med omrörning då och då.
Häll av syran och för över jonbytarmassan till kolonnen (4.3.12) med hjälp av avjoniserat vatten. Kolonnen skall innehålla en glasullspropp.
Tvätta kolonnen med avjoniserat vatten med en hastighet av 10-30 ml/min tills eluatet är kloridfritt.
Avlägsna vattnet med 2 000 ml av blandningen isopropanol och vatten (4.3.3) med en hastighet av 10-30 ml/min. Jonbytarkolonnen är nu klar för användning.
ANJONBYTARKOLONN
Placera 600 ml anjonbytarmassa (4.3.7) i en 3 000 -ml bägare och täck genom att tillsätta 2 000 ml avjoniserat vatten.
Låt massan svälla i minst 2 timmar.
Överför massan till kolonnen med hjälp av avjoniserat vatten. Kolonnen skall innehålla en glasullspropp.
Tvätta kolonnen med 0,3 M ammoniumbikarbonatlösning (4.3.5) tills den är fri från klorid. För detta erfordras ungefär 5 000 ml lösning. Tvätta igen med 2 000 ml avjoniserat vatten. Avlägsna vattnet med 2 000 ml av blandningen isopropanol och vatten (4.3.3) med en hastighet av 10-30 ml/min. Jonbytarkolonnen är nu i OH-tillståndet och klar för användning.
4.4.4 Jonbytesförfarande
Anslut jonbytarkolonnerna så att katjonbytaren är placerad ovanpå anjonbytaren.
Värm båda jonbytarkolonnerna till 50 °C med termostatstyrning.
Värm 5 000 ml av den lösning som erhållits enligt 4.4.2 ovan till 60 °C och låt lösningen rinna genom jonbytarkombinationen med en hastighet av 20 ml/min. Tvätta kolonnerna med 1 000 ml varm blandning isopropanol/vatten (4.3.3).
Koppla ifrån katjonbytaren (KAT) för att få fram anjon-tensiderna (MBAS). Driv ut tvålfettsyrorna ur katjonbytaren med 5 000 ml lösning etanol/CO2 vid 50 °C (4.3.4). Kassera eluatet.
Driv sedan ut MBAS ur anjonbytaren (AAT) med 5 000 ml bikarbonatlösning (4.3.5). Låt all vätska avdunsta på ett ångbad eller i en roterande indunstare.
Det återstående restmaterialet innehåller MBAS (som ammoniumsalt) och eventuella icke ytaktiva anjoner, vilka inte stör testningen av biologisk nedbrytning. Tillsätt avjoniserat vatten till restmaterialet tills en bestämd volym erhålls och fastställ MBAS-halten i en delmängd. Lösningen används som standardlösning av anjonaktiva syntetiska tvätt- och rengöringsmedel för testning av biologisk nedbrytbarhet. Lösningen skall hållas vid en temperatur under 5 °C
4.4.5 Regenerering av jonbytarmassorna
Katjonbytaren kasseras efter användningen.
Anjonbytarmassan regenereras genom att ytterligare ammoniumbikarbonatlösning (4.3.5) får passera genom kolonnen med en flödeshastighet av cirka 10 ml/min tills eluatet är fritt från anjontensider (test med metylenblått).
Skölj sedan anjonbytaren med 2 000 ml av blandningen av isopropanol och vatten (4.3.3). Därmed är anjonbytaren klar för återanvändning.
5. Förberedande behandling av nonjontensider som skall testas
5.1 Inledande kommentarer
5.1.1 Behandling av prover
Nonjontensider och formulerade tvätt- och rengöringsmedel behandlas före bestämningen av den primära biologiska nedbrytbarheten genom kontrollprovet på följande sätt:
|
Produkter
|
Behandling
|
|
Nonjontensider
|
Ingen
|
|
Formulerade tvätt- och rengöringsmedel
|
Alkoholextraktion följd av separation av nonjontensider genom jonbyte
|
Avsikten med alkoholextraktionen är att avskilja de olösliga och oorganiska beståndsdelarna i den kommersiella varan, vilka i vissa fall kan störa testningen av biologisk nedbrytbarhet.
5.1.2 Jonbytesförfarande
Isolering och separation av nonjontensider från tvål, anjontensider och katjontensider krävs för korrekta tester av den biologiska nedbrytbarheten.
Detta kan göras genom jonbyte med en makroporös jonbytarmassa och lämpliga elueringsmedel för fraktionerad eluering. Tvål, anjoniska och nonjontensider kan alltså isoleras med ett och samma förfarande.
5.1.3 Analytisk kontroll
Efter homogenisering fastställs halten av anjoniska och nonjontensider i tvätt- eller rengöringsmedlet med analysförfarandet MBAS eller BiAS. Tvålhalten bestäms med en lämplig analysmetod.
Denna analys av produkten är nödvändig för beräkning av de mängder som behövs för beredning av de prover som skall användas för testerna av den biologiska nedbrytbarheten.
En kvantitativ extraktion är inte nödvändig; minst 80 % av nonjontensider bör dock extraheras. Normalt uppnås 90 % eller mer.
5.2 Princip
Från ett homogent prov (pulver, torkade pastor och torkade vätskor) erhålls ett etanolextrakt som innehåller tensider, tvål och andra alkohollösliga beståndsdelar i tvätt- eller rengöringsmedelsprovet.
Etanolextraktet får avdunsta helt och löses upp i en blandning av isopropanol och vatten, varpå den erhållna lösningen får passera genom en starkt sur katjonbytare och en makroporös anjonbytare i kombination, uppvärmd till 50 °C. Denna temperatur är nödvändig för att förhindra utfällning av de fettsyror som kan förekomma i sura medier. Nonjontensiderna erhålls från utflödet genom avdunstning.
Katjontensider som kan störa nedbrytningstestet och analysen avlägsnas genom att katjonbytaren placeras ovanför anjonbytaren.
5.3 Kemikalier och utrustning
5.3.1 Avjoniserat vatten.
5.3.2 Etanol, 95 % (volym/volym) C2H5OH (tillåtet denatureringsmedel: metyletylketon eller metanol).
5.3.3 Blandning av isopropanol/vatten (50/50 volym/volym):
— 50 volymdelar isopropanol, CH3CHOH.CH3, och
— 50 volymdelar vatten (5.3.1).
5.3.4 Lösning av ammoniumbikarbonat (60/40 volym/volym):
0,3 mol NH4HCO3 i 1 000 ml av en blandning isopropanol/vatten med 60 volymdelar isopropanol och 40 volymdelar vatten (5.3.1).
5.3.5 Katjonbytare (KAT), starkt sur, alkoholresistent (50–100 mesh).
5.3.6 Anjonbytare (AAT), makroporös, Merck Lewatit MP 7080 (70–150 mesh) eller likvärdig.
5.3.7 Saltsyra, 10 % HCl (vikt/vikt).
5.3.8 En 2 000 -ml kolv med rund botten och slipad glaspropp samt återflödeskylare.
5.3.9 Sugfilter (uppvärmbart) för filtrerpapper, diameter 90 mm.
5.3.10 2 000 ml filtrerkolv.
5.3.11 Jonbytarkolonner med uppvärmningshölje och kran, innerrör, diameter 60 mm, höjd 450 mm (se figur 4).
5.3.15 Roterande indunstare.
5.4 Beredning av extrakt och separation av icke-jonaktiva ämnen
5.4.1 Beredning av extrakt
Den mängd tensider som erfordras för nedbrytningstestet är cirka 25 g BiAS.
Vid beredningen av extrakt för nedbrytningstestet bör man inte använda mer än 2 000 g av produkten. Därför kan det bli nödvändigt att utföra extraktionen två eller flera gånger, för att få en tillräcklig mängd för nedbrytningstesterna.
Erfarenheten har visat att det är fördelaktigt att använda flera mindre extraktioner i stället för en stor.
5.4.2 Isolering av alkohollösliga beståndsdelar
Tillsätt 250 g av det syntetiska tvättmedel som skall analyseras till 1 250 ml etanol, värm blandningen till kokpunkten och låt den återloppskoka i 1 timme under omrörning. Häll den varma alkoholhaltiga lösningen genom ett grovporigt sugfilter uppvärmt till 50 °C och filtrera snabbt. Tvätta kolven och sugfiltret med cirka 200 ml varm etanol. Samla upp filtratet och materialet från det tvättade filtret i en filtrerkolv.
Vid analys av pastor eller flytande produkter tillförsäkras att inte mer än 25 g anjontensider och 35 g tvål finns med i provet. Indunsta det vägda provet tills det är helt torrt. Lös upp restmaterialet i 500 ml etanol och fortsätt enligt beskrivningen ovan. För pulver med låg skenbar densitet (< 300 g/l) är det lämpligt att öka etanolhalten till 20:1.
Indunsta etanolfiltratet till fullständig torrhet, helst med en roterande indunstare. Upprepa detta om större extraktmängd behövs. Lös upp restmaterialet i 5 000 ml av en blandning av isopropanol och vatten.
5.4.3 Tillverkning av jonbytarkolonnerna
KATJONBYTARKOLONN
Placera 600 ml katjonbytarmassa (5.3.5) i en 3 000 -ml bägare och täck den genom att tillsätta 2 000 ml saltsyra (5.3.7). Låt detta stå i minst 2 timmar med omrörning då och då.
Häll av syran och för över jonbytarmassan till kolonnen (5.3.11) med hjälp av avjoniserat vatten. Kolonnen skall innehålla en glasullspropp. Tvätta kolonnen med avjoniserat vatten med en hastighet av 10–30 ml/min tills eluatet är kloridfritt.
Avlägsna vattnet med 2 000 ml av blandningen isopropanol och vatten (5.3.3) med en hastighet av 10–30 ml/min. Jonbytarkolonnen är nu klar för användning.
ANJONBYTARKOLONN
Placera 600 ml anjonbytarmassa (5.3.6) i en bägare och täck den genom att tillsätta 2 000 ml avjoniserat vatten. Låt massan svälla i minst 2 timmar. Överför massan till kolonnen med hjälp av avjoniserat vatten. Kolonnen skall innehålla en glasullspropp.
Tvätta kolonnen med 0,3 M ammoniumbikarbonatlösning (5.3.4) tills den är fri från klorid. För detta erfordras ungefär 5 000 ml lösning. Tvätta igen med 2 000 ml avjoniserat vatten.
Avlägsna vattnet med 2 000 ml av blandningen isopropanol och vatten (5.3.3) med en hastighet av 10–30 ml/min. Jonbytarkolonnen är nu i OH-tillståndet och klar för användning.
5.4.4 Jonbytesförfarande
Anslut jonbytarkolonnerna så att katjonbytaren är placerad ovanpå anjonbytaren. Värm båda jonbytarkolonnerna till 50 °C med termostatstyrning. Värm 5 000 ml av den lösning som erhållits enligt 5.4.2 ovan till 60 °C och låt lösningen rinna genom jonbytarkombinationen med en hastighet av 20 ml/min. Tvätta kolonnerna med 1 000 ml varm blandning isopropanol/vatten (5.3.3).
För att få fram nonjontensiderna, samla upp filtratet och tvättvätskan från filtret och indunsta tills allt vatten är borta, helst i en roterande indunstare. Återstoden innehåller BiAS från provet. Tillsätt avjoniserat vatten tills en bestämd volym erhålls och fastställ BiAS-halten i en delmängd. Lösningen används som standardlösning av nonjontensider för nedbrytningstestet. Lösningen skall hållas vid en temperatur under 5 °C.
5.4.5 Regenerering av jonbytarmassorna
Katjonbytaren kasseras efter användningen.
Anjonbytarmassan regenereras genom att 5 000 –6 000 ml ammoniumbikarbonatlösning (5.3.4) får passera genom kolonnen med en flödeshastighet av cirka 10 ml/min tills eluatet är fritt från anjontensider (test med metylenblått). Skölj sedan anjonbytaren med 2 000 ml av blandningen av isopropanol och vatten (5.3.3). Därmed är anjonbytaren klar för återanvändning.
Figur 1 Aktiv slamanläggning: översikt
|
C.
|
Luftningskärl (kapacitet 3 liter)
|
Figur 2 Aktivslamanläggning: detaljöversikt (mått i millimeter)
|
C.
|
Glas eller vattentät plast (hård PVC)
|
Figur 3 Beräkning av biologisk nedbrytbarhet — Kontrollprov
|
B.
|
Period som används vid beräkningen (21 dagar)
|
|
C.
|
Lätt biologiskt nedbrytbar tensid
|
|
D.
|
Tensid som inte är lätt biologiskt nedbrytbar
|
|
E.
|
Biologisk nedbrytbarhet (%)
|
Figur 4 Uppvärmd jonbytarkolonn (mått i millimeter)
Figur 5 Utrustning för gasseparering (måtten i mm)