ANEXA VIII METODE DE TESTARE ȘI METODE ANALITICE

ANEXA VIII

METODE DE TESTARE ȘI METODE ANALITICE

La procedurile pentru controlul detergenților de pe piață, realizat de statele membre, se aplică următoarele metode de testare și analitice:

1.   Metoda de referință (testul de confirmare)

1.1.   Definiția

Prezenta metodă descrie un model de laborator de instalație nămol activat + decantor secundar care este proiectată pentru simularea tratamentului apelor uzate urbane. Condițiile descrise sunt cele din directivele care au precedat prezentul regulament. La această metodă se pot aplica condițiile de funcționare moderne îmbunătățite, în conformitate cu EN ISO 11733.

1.2.   Instalația necesară pentru măsurători

Metoda de măsurare utilizează o mică instalație cu nămol activat prezentată în figura 1 și mai detaliat în figura 2. Instalația constă dintr-un vas A pentru stocarea apei uzate sintetice, o pompă dozatoare B, un vas de aerare C, un decantor D, o pompă cu aer comprimat E pentru recircularea nămolului activat și un vas F pentru colectarea apei uzate tratate.

Vasele A și F trebuie să fie din sticlă sau un material plastic potrivit și să aibă o capacitate de cel puțin douăzeci și patru de litri. Pompa B trebuie să asigure o alimentare constantă a vasului de aerare cu apă uzată; în condiții normale, vasul de aerare conține trei litri de amestec lichid. Un cub sinterizat de aerare G este suspendat în vasul C la vârful conului. Cantitatea de aer suflat prin aerator se controlează cu ajutorul unui debitmetru H.

1.3.   Apa uzată sintetică

Pentru test se utilizează o apă uzată sintetică. În fiecare litru de apă curentă se dizolvă următoarele:

Apa uzată sintetică se prepară proaspăt în fiecare zi.

1.4.   Pregătirea probelor

Agenții tensioactivi care nu fac parte dintr-un preparat se analizează ca atare. Pentru prepararea apei uzate sintetice (1.3) trebuie să se determine conținutul de substanță activă din probele de agent tensioactiv.

1.5.   Funcționarea instalației

Inițial, se umple vasul de aerare C și decantorul D cu apă uzată sintetică. Vasul D ar trebui să se fixeze la o înălțime, astfel încât vasul de aerare C să conțină un volum de trei litri. Inocularea se realizează prin introducerea a 3 ml de apă uzată secundară de bună calitate, proaspăt colectată de la o instalație de tratare a apelor uzate, predominant domestice. Apa uzată trebuie să se păstreze în condiții aerobe în intervalul de timp dintre prelevarea probelor și utilizare. Apoi, se pun în funcțiune aeratorul G, pompa cu aer comprimat E și cea dozatoare B. Apa uzată sintetică trebuie să treacă prin vasul de aerare C cu un debit de un litru pe oră; în acest fel se obține un timp mediu de reținere de trei ore.

Debitul de aer ar trebui reglat astfel încât conținutul vasului C să fie menținut constant în suspensie și conținutul de oxigen dizolvat să fie de cel puțin 2 mg/l. Trebuie prevenită spumarea prin mijloace adecvate. Nu este permisă utilizarea agenților antispumanți care inhibă nămolul activat sau conțin agenți tensioactivi. Pompa cu aer comprimat E trebuie să fie reglată astfel încât să asigure recircularea continuă și regulată a nămolul activat din decantor în vasul de aerare C. Nămolul care se acumulează în jurul vârfului vasului de aerare C, la baza decantorului D sau în circuitul circulației se readuce în circulație cel puțin o dată pe zi prin periere sau prin orice alte mijloace corespunzătoare. În cazul în care nămolul nu reușește să sedimenteze, capacitatea de sedimentare a acestuia poate să fie crescută prin adăugarea unor porțiuni de 2 ml de soluție 5 % de clorură ferică, care se repetă, dacă este necesar.

Apa uzată din decantorul D se acumulează în vasul F timp de douăzeci și patru de ore, după care se ia o probă după o ușoară amestecare. Apoi vasul F trebuie curățat cu grijă.

1.6.   Controlul instalației pentru măsurători

Conținutul de agent tensioactiv (mg/l) din apa uzată sintetică se determină chiar înaintea utilizării.

Conținutul de agent tensioactiv (mg/l) din apa uzată colectată în douăzeci și patru de ore în vasul F ar trebui să se determine analitic prin aceeași metodă, imediat după colectare: în caz contrar, probele trebuie să fie conservate, de preferință prin congelare. Concentrațiile trebuie să se determine cu o precizie de 0,1 mg/l agent tensioactiv.

Pentru a verifica eficiența funcționării, cel puțin de două ori pe săptămână, se măsoară consumul chimic de oxigen (COD) sau carbonul organic dizolvat (DOC) în apa uzată filtrată pe fibre de sticlă, acumulată în vasul F și în apa uzată sintetică filtrată din vasul A.

Atunci când se obține o degradare zilnică a agentului tensioactiv prea uniformă, respectiv la sfârșitul perioadei inițiale prezentate în figura 3, se impune stabilizarea diminuării COD și DOC.

Conținutul de substanță uscată din nămolul activat conținut în vasul de aerare se ar trebui să se determine de două ori pe săptămână, în g/l. În cazul în care este mai mare de 2,5 g/l, excesul de nămol activat se descarcă.

Testul de degradare se realizează la temperatura camerei; aceasta ar trebui să fie menținută constantă între limitele 19-24 °C.

1.7.   Calcularea biodegradabilității

Degradarea, în procente, a agentului tensioactiv trebuie să se calculeze în fiecare zi pe baza conținutului de agent tensioactiv în mg/l din apa uzată sintetică și din apa uzată corespunzătoare acumulată în vasul F.

Valorile astfel obținute pentru degradabilitate ar trebui să se prezinte grafic ca în figura 3.

Degradabilitatea agentului tensioactiv ar trebui să se calculeze ca media aritmetică a valorilor obținute în douăzeci și una de zile următoare perioadei de inițiere și aclimatizare, în care degradarea a fost uniformă și instalația a funcționat fără probleme. În orice caz, perioada inițială nu ar trebui să fie mai mare de șase săptămâni.

Valorile degradării zilnice se calculează cu o precizie de 0,1 %, iar rezultatul final este apropiat de un număr întreg.

În anumite cazuri, se admite reducerea frecvenței de prelevare a probelor, dar pentru calcularea mediei este necesar să se utilizeze cel puțin paisprezece rezultate de la probe colectate în douăzeci și una de zile după perioada de inițiere.

2.   Determinarea agenților tensioactivi anionici în testele de biodegradabilitate

2.1.   Principiu

Metoda se bazează pe principiul formării unor săruri de culoare albastră de către colorantul cationic albastru de metilen cu agenții tensioactivi anionici (MBAS), care se pot supune extracției cu cloroform. Pentru a evita interferența, extracția se efectuează mai întâi din soluție alcalină și extractul este apoi agitat cu soluție acidă de albastru de metilen. Gradul de absorbție a fazei organice separate se măsoară fotometric la lungimea de undă a absorbției maxime de 650 nm.

2.2.   Reactivi și echipament

2.2.1.   Soluție tampon cu pH 10

Se dizolvă 24 g bicarbonat de sodiu, NaHCO3 (p.a.) și 27 g carbonat de sodiu anhidru (Na2CO3) p.a. în apă deionizată și se completează până la 1 000 ml.

2.2.2.   Soluție neutră de albastru de metilen

Se dizolvă 0,35 g albastru de metilen p.a. în apă deionizată și se completează până la 1 000 ml. Soluția se prepară cu cel puțin douăzeci și patru de ore înainte de utilizare. Gradul de absorbție al fazei de cloroform din proba martor, măsurat comparativ cu cloroformul pur, nu trebuie să depășească 0,015 pentru un strat cu grosimea de 1 cm la 650 nm.

2.2.3.   Soluție acidă de albastru de metilen

Se dizolvă 0,35 g albastru de metilen p.a. în 500 ml apă deionizată și se amestecă cu 6,5 ml H2SO4 (d = 1,84 g/ml). Se completează până la 1 000 ml cu apă deionizată. Soluția se prepară cu cel puțin douăzeci și patru de ore înainte de utilizare. Gradul de absorbție a fazei de cloroform din proba martor, măsurat comparativ cu cloroformul pur, nu trebuie să depășească 0,015 pentru un strat cu grosimea de 1 cm la 650 nm.

2.3.   Procedură

Probele de analizat nu trebuie să se preleveze printr-un strat de spumă.

După o spălare atentă cu apă, aparatura utilizată pentru analiză se clătește cu grijă cu acid clorhidric în metanol (2.2.10) și apoi cu apă deionizată înainte de utilizare.

Se filtrează apa uzată care intră și cea care iese din instalația cu nămol activat pentru examinare imediată în momentul prelevării probelor. A se elimina primii 100 ml din filtrate.

Se introduce volumul măsurat de probă, neutralizat, dacă este necesar, într-o pâlnie de separare de 250 ml (2.2.11). Volumul de probă ar trebui să conțină 20-150 g MBAS. La un conținut mai mic de MBAS, se pot utiliza până la 100 ml de probă. În cazul în care se utilizează mai puțin de 100 ml, se completează până la 100 ml cu apă deionizată. Se adaugă la probă 10 ml soluție tampon (2.2.1), 5 ml soluție neutră de albastru de metilen (2.2.2) și 15 ml de cloroform (2.2.4). Se agită amestecul, nu prea tare, pentru uniformizare timp de un minut. După separarea fazelor, se trece stratul de cloroform într-o a doua pâlnie de separare, care conține 110 ml apă deionizată și 5 ml soluție acidă de albastru de metilen (2.2.3). Se agită amestecul timp de un minut. Se trece stratul de cloroform printr-un filtru de vată spălat în prealabil și umectat cu cloroform într-un flacon gradat (2.2.12).

Soluția alcalină și cea acidă se supun extracției de trei ori, utilizând 10 ml de cloroform pentru a doua și a treia extracție. Se filtrează amestecul de extracte cu cloroform prin același filtru de vată și se completează până la semn în flaconul de 50 ml (2.2.12) cu cloroformul utilizat la spălarea repetată a filtrului de vată. Se măsoară gradul de absorbție a soluției de cloroform cu un fotometru la 650 nm în celule de 1-5 cm comparativ cu cloroformul pur. Se efectuează o determinare martor pentru toată procedura.

2.4.   Curba de etalonare

Se prepară o soluție de etalonare din substanța etalon – esterul metilic al acidului dodecilbenzen sulfonic (tip tetrapropilenă, greutatea moleculară 340) – după saponificare în sare de potasiu. Se calculează MBAS sub formă de dodecilbenzen sulfonat de sodiu (greutatea moleculară 348).

Se dozează cu o pipetă 400-450 mg de ester metilic al acidului dodecilbenzen sulfonic (2.2.5) cu o precizie de 0,1 mg într-un balon cu fundul rotund și se adaugă 50 ml soluție de hidroxid de potasiu în etanol (2.2.6) și câteva granule de fierbere. După montarea condensatorului cu reflux, se fierbe timp de o oră. După răcire, se spală condensatorul și cuplajul din sticlă rodată cu aproximativ 30 ml etanol și se adaugă spălările la conținutul flaconului. Se titrează soluția cu acid sulfuric comparativ cu fenolftaleina până devine incoloră. Se transferă această soluție într-un flacon gradat de 1 000 ml (2.2.14), se completează până la semn cu apă deionizată și se amestecă.

O parte din această soluție-mamă de agent tensioactiv se diluează în continuare. Se extrag 25 ml, care se transferă într-un flacon gradat de 500 ml (2.2.13), se completează până la semn cu apă deionizată și se amestecă.

Această soluție etalon conține:

unde E este greutatea probei în mg.

Pentru trasarea curbei de calibrare, se extrag porțiuni de 1, 2, 4, 6, 8 ml din soluția etalon și se diluează fiecare până la 100 ml cu apă deionizată. Apoi se procedează ca la punctul 2.3, inclusiv o determinare martor.

2.5.   Calcularea rezultatelor

Cantitatea de agent tensioactiv anionic (MBAS) din probă se citește din curba de etalonare (2.4). Conținutul de MBAS din probă este dat de relația:

unde: V = volumul probei analizate, ml.

Rezultatele se exprimă în dodecilbenzen sulfonat de sodiu (greutatea moleculară 348).

2.6.   Exprimarea rezultatelor

Rezultatele se exprimă în MBAS, mg/l, cu o precizie de 0,1.

3.   Determinarea agenților tensioactivi neionici în teste de biodegradare a lichidelor

3.1.   Principiu

Agenții tensioactivi se concentrează și se izolează prin antrenare cu gaze. În proba analizată, cantitatea de agent tensioactiv neionic ar trebui să fie între limitele 250-800 g.

Agentul tensioactiv antrenat se dizolvă în acetat de etil.

După separarea fazelor și evaporarea solventului, agentul tensioactiv anionic se precipită în soluție apoasă cu reactiv Dragendorff modificat (KBiI4 + BaCl2 + acid acetic glacial).

Precipitatul se filtrează, se spală cu acid acetic glacial și se dizolvă în soluție de tartrat de amoniu. Bismutul din soluție se titrează potențiometric cu soluție de pirolidinditiocarbamat la pH 4-5, utilizând un electrod indicator din platină șlefuită și un electrod de referință din calomel sau argint/clorură de argint. Metoda se poate aplica la agenții tensioactivi neionici care conțin 6-30 grupe de alchilenoxid.

Rezultatul titrării se înmulțește cu factorul empiric 54 pentru exprimarea rezultatelor în nonilfenol condensat cu 10 moli de etilenoxid (NP 10).

3.2.   Reactivi și echipament

Reactivii se prepară în apă deionizată.

3.3.   Metoda

3.3.1.   Concentrarea și separarea agenților tensioactivi

Proba apoasă se filtrează prin hârtie de filtru calitativă. Primii 100 ml de filtrat se elimină.

În aparatul de separare, spălat în prealabil cu acetat de etil, se introduce o cantitate măsurată de probă, astfel încât să conțină 250-800 g agent tensioactiv neionic.

Pentru a îmbunătăți separarea, se adaugă 100 g clorură de sodiu și 5 g bicarbonat de sodiu.

În cazul în care volumul probei este mai mare de 500 ml, se adaugă sărurile menționate, în formă solidă, în aparatul de separare și se dizolvă prin trecerea de azot sau aer prin aparat.

În cazul în care se utilizează o probă de dimensiuni mai mici, se dizolvă sărurile în 400 ml apă și apoi se adaugă în aparatul de separare.

Se adaugă apă pentru a aduce la nivelul robinetului superior.

Se adaugă cu grijă 100 ml acetat de etil deasupra apei.

Se umple sticla de spălare de pe conducta de gaz (azot sau aer) până la două treimi cu acetat de etil.

Se trece prin aparat un debit de gaz de 30-60 l/h; se recomandă utilizarea unui debitmetru. Viteza de aerare se crește treptat la început. Debitul gazului se reglează, astfel încât fazele să rămână în principal separate pentru a minimiza amestecarea fazelor cu soluția de acetat de etil în apă. Debitul de gaz se oprește după cinci minute.

În cazul în care volumul fazei organice se reduce cu mai mult de 20 % prin dizolvare în apă, operația se repetă, acordând o atenție deosebită debitului de gaz.

Se transferă faza organică într-o pâlnie de separare. Se returnează apa provenită din faza apoasă din pâlnia de separare – ar trebui să fie numai câțiva ml – în aparatul de separare. Se filtrează faza de acetat de etil printr-o hârtie de filtru calitativă uscată într-un pahar de 250 ml.

Se toarnă alți 100 ml de acetat de etil în aparatul de separare și se trece din nou azot sau aer prin aparat timp de cinci minute. Se scurge faza organică în pâlnia de separare utilizată la prima separare, se elimină faza apoasă și se trece faza organică prin același filtru ca prima porțiune de acetat de etil. Se spală atât pâlnia de separare, cât și filtrul cu aproximativ 20 ml acetat de etil.

Se evaporă extractul de acetat de etil la sec folosind baie de apă (hotă de tiraj). Pentru accelerarea evaporării, se suflă ușor aer pe suprafața soluției.

3.3.2.   Precipitarea și filtrarea

Se dizolvă reziduul uscat de la 3.3.1 în 5 ml metanol, se adaugă 40 ml apă și 0,5 ml HCl diluat (3.2.3) și se agită amestecul cu un agitator magnetic.

La această soluție, se adaugă 30 ml agent de precipitare (3.2.6) dintr-un cilindru gradat. Sub agitare continuă, se formează precipitatul. După agitare timp de zece minute, se lasă amestecul liniștit timp de cel puțin cinci minute.

Se filtrează amestecul prin creuzet Gooch, pe fundul căruia se așază hârtie filtru din fibre de sticlă. Se spală mai întâi filtrul sub vid cu aproximativ 2 ml acid acetic glacial. Apoi se spală, cu grijă, paharul, magnetul și creuzetul cu acid acetic glacial, din care sunt necesari aproximativ 40-50 ml. Nu este necesar transferul cantitativ pe filtru al precipitatului ce aderă pe marginea paharului, deoarece soluția precipitatului pentru titrare se întoarce în paharul de precipitare și atunci se dizolvă precipitatul rămas.

3.3.3.   Dizolvarea precipitatului

Precipitatul din creuzetul de filtrare se dizolvă prin adăugare de soluție de tartrat de amoniu fierbinte (aproximativ 80 °C) (3.2.8) în trei porțiuni de câte 10 ml. Se lasă fiecare porțiune în creuzet timp de câteva minute înainte de a fi absorbită prin hârtie de filtru în flacon.

Se introduce conținutul flaconului de filtrare în paharul utilizat pentru precipitare. Se spală marginile paharului cu alți 20 ml de soluție de tartrat pentru a dizolva restul precipitatului.

Se spală creuzetul, alonja și flaconul de filtrare cu grijă, cu 150-200 ml apă și se întoarce apa de spălare în paharul utilizat pentru precipitare.

3.3.4.   Titrarea

Se agită soluția cu un agitator magnetic (3.2.16), se adaugă câteva picături de purpură de bromocresol (3.2.5) și soluție diluată de amoniac (3.2.9) până când culoarea se face violet (soluția este inițial slab acidă de la reziduul de acid acetic utilizat la clătire).

Se adaugă apoi 10 ml tampon acetat etalon (3.2.10), se imersează electrozii în soluție și se titrează potențiometric cu soluție etalon „soluție carbat” (3.2.11), cu vârful biuretei imersat în soluție.

Viteza de titrare nu ar trebui să depășească 2 ml/min.

Punctul final este reprezentat de intersecția tangentelor la două fragmente ale curbei de potențial.

Ocazional, se observă că inflexiunea curbei de potențial se aplatizează; acest lucru se poate elimina prin curățirea cu grijă a electrodului de platină (prin șlefuire cu hârtie abrazivă).

3.3.5.   Determinări martor

Concomitent, pe toată durata procedurii, se realizează determinări martor cu 5 ml metanol și 40 ml apă, conform instrucțiunilor de la 3.3.2. Titrarea martor ar trebui să fie sub 1 ml, în caz contrar puritatea reactivilor (3.2.3, 3.2.7, 3.2.8, 3.2.9, 3.2.10) este suspectă, în special conținutul de metale grele din aceștia și trebuie să fie înlocuiți. Martorul trebuie să se ia în considerare la calcularea rezultatelor.

3.3.6.   Controlul factorului „soluției carbat”

Factorul pentru soluția carbat se determină în ziua utilizării. Pentru aceasta, se titrează 10 ml soluție de sulfat de cupru (3.2.12) cu „soluției carbat”, după adăugarea a 100 ml apă și 10 ml de tampon acetat etalon (3.2.10). În cazul în care se utilizează o cantitate de a ml, factorul f este:

și toate rezultatele titrării se înmulțesc cu acest factor.

3.4.   Calcularea rezultatelor

Fiecare agent tensioactiv neionic are un factor propriu, în funcție de compoziția sa, în special privind lungimea catenei alchenoxidului. Concentrația agentului tensioactiv neionic se exprimă în raport cu o substanță etalon – nonilfenol cu zece unități de etilenoxid (NP 10) – pentru care factorul de conversie este 0,054.

Prin utilizarea factorului menționat, cantitatea de agent tensioactiv prezent în probă se află exprimată în mg de echivalent NP 10, după cum urmează:

(b – c) × f × 0,054 = mg agent tensioactiv neionic sub formă de NP 10

unde:

3.5.   Exprimarea rezultatelor

Rezultatele se exprimă în mg/l sub formă de echivalent NP 10, cu o precizie de 0,1.

4.   Tratamentul preliminar al agenților tensioactivi anionici ce urmează să fie supuși testelor

4.1.   Observații preliminare

4.1.1.   Tratamentul probelor

Tratamentul agenților tensioactivi anionici și al detergenților preparați, înaintea determinării biodegradabilității primare în testul de confirmare este prezentat în tabelul următor:

Scopul extracției cu alcool constă în eliminarea componentelor anorganice și insolubile din produsul comercial, care în unele situații ar putea să perturbe testul de biodegradabilitate.

4.1.2.   Procedura schimbului de ioni

Izolarea și separarea agenților tensioactivi anionici din săpun, agenți tensioactivi neionici și cationici sunt necesare pentru teste de biodegradabilitate corecte.

Acest lucru se poate realiza printr-un procedeu cu schimb de ioni care utilizează o rășină schimbătoare de anioni macroporoasă și eluenți corespunzători pentru eluție fracționată. Astfel, săpunul și agenții tensioactivi anionici și neionici se pot izola printr-o singură procedură.

4.1.3.   Controlul analitic

După omogenizare, concentrația agenților tensioactivi anionici din detergenții sintetici se determină conform metodei analitice MBAS. Conținutul de săpun se determină printr-o metodă analitică corespunzătoare.

Această analiză a produselor este necesară pentru calcularea cantităților necesare pentru prepararea fracțiunilor destinate testului de biodegradabilitate.

Extracția cantitativă nu este necesară; cu toate acestea, este necesară extracția a cel puțin 80 % din agenții tensioactivi anionici. De obicei, se obține 90 % sau mai mult.

4.2.   Principiu

Din proba omogenă (pulberi, paste și lichide deshidratate) se obține un extract cu etanol care conține agenți tensioactivi, săpun și alte componente solubile în alcool ale probei de detergent sintetic.

Extractul cu etanol se evaporă la sec, se dizolvă într-un amestec izopropanol/apă și soluția obținută se trece printr-o combinație cu schimb de cationi puternic acidă/schimb de anioni macroporos, încălzită la 50°. Temperatura menționată este necesară pentru a preveni precipitarea eventualilor acizi grași prezenți în mediile acide.

Agenții tensioactivi neionici rămân în apa uzată.

Acizii grași din săpun se separă prin extracție cu etanol ce conține CO2. Agenții tensioactivi anionici se obțin apoi, sub formă de săruri de amoniu, prin eluție cu o soluție de bicarbonat de amoniu în amestec apă/izopropanol. Sărurile de amoniu menționate se utilizează în testul de degradare.

Agenții tensioactivi cationici, care ar putea să perturbe testul de biodegradabilitate și procedura analitică, se elimină cu schimbătorul de cationi dispus deasupra schimbătorului de anioni.

4.3.   Produse chimice și echipament

4.4.   Prepararea extractului și separarea agenților tensioactivi anionici

4.4.1.   Prepararea extractului

Cantitatea de agenți tensioactivi necesară pentru testul de biodegradare este de aproximativ 50 g MBAS.

În mod normal, cantitatea de produs ce urmează să fie extras nu este mai mare de 1 000 g, dar s-ar putea să fie necesar să se extragă cantități suplimentare de probă. Din motive practice, cantitatea de produs utilizată ar trebui, în majoritatea cazurilor, să fie limitată la 5 000 g în prepararea extractelor pentru testul de biodegradare.

Experiența a arătat existența unor avantaje în utilizarea unei serii de extracții limitate față de o singură extracție cu o cantitate mare de produs. Cantitățile specificate pentru schimbători sunt proiectate pentru o capacitate de lucru de 600-700 mmoli de agent tensioactiv și săpun.

4.4.2.   Izolarea componentelor solubile în alcool

Se adaugă 250 g de detergent sintetic ce urmează să fie analizat la 1 250 ml etanol, se încălzește amestecul până la temperatura de fierbere și se supune la reflux timp de o oră sub agitare. Se trece soluția alcoolică fierbinte printr-un filtru cu vid, cu pori mari, încălzit la 50 °C și se filtrează rapid. Se spală flaconul și filtrul de vid cu aproximativ 200 ml etanol fierbinte. Se colectează filtratul și spălările filtrului într-un flacon de filtrare.

Pentru produsele sub formă de pastă sau lichid ce urmează să fie analizate, asigurați-vă că proba nu conține mai mult de 55 g agenți tensioactivi anionici și 35 g săpun. Proba menționată cântărită se supune evaporării până la sec. Se dizolvă reziduul în 2 000 ml etanol și se procedează ca în cazul anterior. Pentru pulberi cu densitate aparentă mică (< 300 g/l) se recomandă creșterea proporției de etanol până la un raport de 20:1. Se evaporă filtratul etanolic la sec, de preferință cu ajutorul unui evaporator rotativ. În cazul în care este necesară o cantitate mai mare de extract, se repetă operația. Se dizolvă reziduul în 5 000 ml amestec izopropanol/apă.

4.4.3.   Prepararea coloanelor schimbătoare de ioni

COLOANA SCHIMBĂTOARE DE CATIONI

Se introduc 600 ml de rășină schimbătoare de cationi (4.3.6) într-un pahar de 3 000 ml și se acoperă prin adăugarea a 2 000 ml acid clorhidric (4.3.8). Se lasă să stea cel puțin două ore, agitând din când în când.

Se decantează acidul și se transferă rășina în coloană (4.3.12) cu ajutorul apei deionizate. Coloana ar trebui să conțină un tampon din vată de sticlă.

Se spală coloana cu apă deionizată la un debit de 10-30 ml/min până la eliminarea clorurii din eluat.

Se înlocuiește apa cu 2 000 ml amestec izopropanol/apă (4.3.3) la un debit de 10-30 ml/min. Acum coloana este pregătită pentru funcționare.

COLOANA SCHIMBĂTOARE DE ANIONI

Se introduc 600 ml de rășină schimbătoare de anioni (4.3.7) într-un pahar de 3 000 ml și se acoperă prin adăugarea a 2 000 ml de apă deionizată.

Se lasă cel puțin două ore pentru umflarea rășinii.

Se transferă rășina în coloană cu ajutorul apei deionizate. Coloana ar trebui să conțină un tampon din vată de sticlă.

Se spală coloana cu soluție de bicarbonat de amoniu 0,3 M (4.3.5) până la eliminarea clorurii. Pentru aceasta sunt necesari aproximativ 5 000 ml soluție. Se repetă spălarea cu 2 000 ml apă deionizată. Se înlocuiește apa cu 2 000 ml amestec izopropanol/apă (4.3.3) la un debit de 10-30 ml/min. Acum coloana este în formă OH și pregătită pentru funcționare.

4.4.4.   Procedura cu schimbători de ioni

Se conectează coloanele schimbătoare, astfel încât coloana schimbătoare de cationi să fie plasată deasupra coloanei schimbătoare de anioni.

Se încălzesc coloanele schimbătoare la 50 °C, utilizând un termostat.

Se încălzesc 5 000 ml de soluție obținută conform punctului 4.4.2 la 60 °C și se trece soluția prin combinația de schimbători la un debit de 20 ml/min. Se spală coloanele cu 1 000 ml amestec fierbinte de izopropanol/apă (4.3.3).

Pentru a obține agenți tensioactivi anionici (MBAS), se deconectează coloana KAT. Pentru eliminarea prin eluție a acizilor grași din săpun din coloana KAT, se utilizează 5 000 ml soluție etanol/CO2 la 50 °C (4.3.4). Se aruncă eluatul.

Apoi se elimină prin eluție MBAS din coloana AAT cu 5 000 ml soluție de bicarbonat de amoniu (4.3.5). Se evaporă eluatul la sec folosind baie de aburi sau un evaporator rotativ.

Reziduul conține MBAS (sub formă de sare de amoniu) și eventuale produse anionice care nu sunt agenți tensioactivi și care nu influențează negativ testul de biodegradare. Se adaugă apă deionizată la reziduu până se obține un volum stabilit și se determină conținutul de MBAS dintr-un alicot. Soluția se utilizează ca soluție etalon de detergenți sintetici anionici în testul de biodegradare. Soluția ar trebui să se păstreze la o temperatură mai mică de 5 °C.

4.4.5.   Regenerarea rășinilor schimbătoare de ioni

Schimbătorul de cationi se aruncă după utilizare.

Pentru regenerarea rășinii schimbătoare de anioni, se trece prin coloană o cantitate suplimentară de soluție bicarbonat de amoniu (4.3.5) la un debit de aproximativ 10 ml/min până la eliminarea agenților tensioactivi anionici din eluat (testul cu albastru de metilen).

Apoi se trec 2 000 ml de amestec izopropanol/apă (4.3.3) prin schimbătorul de anioni pentru spălare. Schimbătorul de anioni este pregătit pentru o nouă operație.

5.   Tratamentul preliminar al agenților tensioactivi neionici ce urmează să fie supuși testelor

5.1.   Note preliminare

5.1.1.   Tratamentul probelor

Tratamentul agenților tensioactivi neionici și al detergenților preparați înaintea determinării biodegradabilității primare în testul de confirmare este prezentat în tabelul următor:

Scopul extracției cu alcool constă în eliminarea componentelor anorganice și insolubile din produsul comercial, care în unele situații ar putea să perturbe testul de biodegradabilitate.

5.1.2.   Procedura cu schimbători de ioni

Izolarea și separarea agenților tensioactivi neionici din săpun, agenți tensioactivi anionici și cationici sunt necesare pentru teste de biodegradabilitate corecte.

Acest lucru se realizează printr-un procedeu cu schimbători de ioni care utilizează o rășină schimbătoare de anioni macroporoasă și eluenți corespunzători pentru eluție fracționată. Astfel, săpunul și agenții tensioactivi anionici și neionici se pot izola printr-o singură operație.

5.1.3.   Controlul analitic

După omogenizare, concentrația agenților tensioactivi anionici și neionici din detergenți se determină conform metodelor analitice MBAS și BiAS. Conținutul de săpun se determină printr-o metodă analitică corespunzătoare.

Această analiză a produsului este necesară pentru calcularea cantităților necesare pentru prepararea fracțiunilor destinate testului de biodegradabilitate.

Extracția cantitativă nu este necesară; cu toate acestea, este necesară extracția a cel puțin 80 % din agenții tensioactivi neionici. De obicei, se obține 90 % sau mai mult.

5.2.   Principiu

Dintr-o probă omogenă (pulberi, paste și lichide deshidratate) se obține un extract cu etanol care conține agenți tensioactivi, săpun și alte componente solubile în alcool ale probei de detergent.

Extractul cu etanol se evaporă la sec, se dizolvă într-un amestec izopropanol/apă și soluția obținută se trece printr-o combinație de schimbător de cationi puternic acid/schimbător de anioni macroporos, încălzită la 50°. Temperatura menționată este necesară pentru a preveni precipitarea eventualilor acizilor grași prezenți în mediile acide. Agenții tensioactivi neionici se obțin din apa uzată prin evaporare.

Agenții tensioactivi cationici care ar putea să perturbe testul de degradare și metoda analitică se elimină cu schimbătorul de cationi dispus deasupra schimbătorului de anioni.

5.3.   Produse chimice și echipament

5.4.   Prepararea extractului și separarea agenților tensioactivi neionici

5.4.1.   Prepararea extractului

Cantitatea de agent tensioactiv necesară pentru testul de biodegradare este de aproximativ 25 g BiAS.

În prepararea extractelor pentru teste de biodegradare, cantitatea de produs utilizată ar trebui să fie limitată la maxim 2 000 g. Prin urmare, s-ar putea să fie necesar să se repete operația de două sau mai multe ori pentru a obține o cantitate suficientă pentru testele de biodegradare.

Experiența a arătat existența unor avantaje în utilizarea unei serii de extracții limitate față de o singură extracție cu o cantitate mare de produs.

5.4.2.   Izolarea componentelor solubile în alcool

Se adaugă 250 g de detergent sintetic ce urmează să fie analizat la 1 250 ml etanol, se încălzește amestecul până la temperatura de fierbere și se supune la reflux timp de o oră cu agitare. Se trece soluția alcoolică fierbinte printr-un filtru cu vid, cu pori mari, încălzit la 50 °C și se filtrează rapid. Se spală flaconul și filtrul de vid cu aproximativ 200 ml etanol fierbinte. Se colectează filtratul și spălările filtrului într-un flacon de filtrare.

Pentru produsele sub formă de pastă sau lichid ce urmează să fie analizate, asigurați-vă că proba nu conține mai mult de 25 g agenți tensioactivi anionici și 35 g săpun. Proba menționată cântărită se supune evaporării până la sec. Se dizolvă reziduul în 500 ml etanol și se procedează ca în cazul anterior.

Pentru pulberi cu densitate aparentă mică (< 300 g/l) se recomandă creșterea proporției de etanol până la un raport de 20:1.

Se evaporă filtratul etanolic la sec, de preferință cu ajutorul unui evaporator rotativ. În cazul în care este necesară o cantitate mai mare de extract, se repetă operația. Se dizolvă reziduul în 5 000 ml amestec izopropanol/apă.

5.4.3.   Prepararea coloanelor schimbătoare de ioni

COLOANA SCHIMBĂTOARE DE CATIONI

Se introduc 600 ml de rășină schimbătoare de cationi (5.3.5) într-un pahar de 3 000 ml și se acoperă prin adăugarea a 2 000 ml acid clorhidric (5.3.7). Se lasă să stea cel puțin două ore, agitând din când în când.

Se decantează acidul și se transferă rășina în coloană (5.3.11) cu ajutorul apei deionizate. Coloana ar trebui să conțină un tampon din vată de sticlă. Se spală coloana cu apă deionizată la un debit de 10-30 ml/min până la eliminarea clorurii din eluat.

Se înlocuiește apa cu 2 000 ml amestec izopropanol/apă (5.3.3) la un debit de 10-30 ml/min. Acum coloana este pregătită pentru funcționare.

COLOANA SCHIMBĂTOARE DE ANIONI

Se introduc 600 ml de rășină schimbătoare de anioni (5.3.6) într-un pahar și se acoperă prin adăugarea a 2 000 ml de apă deionizată. Se lasă cel puțin două ore pentru umflarea rășinii. Se transferă rășina în coloană cu ajutorul apei deionizate. Coloana ar trebui să conțină un tampon din vată de sticlă.

Se spală coloana cu soluție de bicarbonat de amoniu 0,3 M (5.3.4) până la eliminarea clorurii. Pentru aceasta sunt necesari aproximativ 5 000 ml soluție. Se repetă spălarea cu 2 000 ml apă deionizată.

Se înlocuiește apa cu 2 000 ml amestec izopropanol/apă (5.3.3) la un debit de 10-30 ml/min. Acum coloana este în formă OH și pregătită pentru funcționare.

5.4.4.   Procedura cu schimbători de ioni

Se conectează coloanele schimbătoare, astfel încât coloana schimbătoare de cationi să fie plasată deasupra coloanei schimbătoare de anioni. Se încălzesc coloanele schimbătoare la 50 °C, utilizând un termostat. Se încălzesc 5 000 ml de soluție obținută conform punctului (5.4.2) la 60 °C și se trece soluția prin combinația de schimbători la un debit de 20 ml/min. Se spală coloanele cu 1 000 ml amestec fierbinte de izopropanol/apă (5.3.3).

Pentru a obține agenți tensioactivi neionici, se colectează filtratul și spălările filtrului și se evaporă la sec, de preferință cu ajutorul unui evaporator rotativ. Reziduul obținut conține BiAS. Se adaugă apă deionizată la reziduu până se obține un volum stabilit și se determină conținutul de BiAS dintr-un alicot. Soluția se utilizează ca soluție etalon de agenți tensioactivi neionici în testul de biodegradare. Soluția ar trebui să se păstreze la o temperatură mai mică de 5 °C.

5.4.5.   Regenerarea rășinilor schimbătoare de ioni

Schimbătorul de cationi se aruncă după utilizare.

Pentru regenerarea rășinii schimbătoare de anioni, se trece prin coloană o cantitate de aproximativ 5 000 -6 000 ml de soluție bicarbonat de amoniu (5.3.4) la un debit de aproximativ 10 ml/min până la eliminarea agenților tensioactivi anionici din eluat (testul cu albastru de metilen). Apoi se trec 2 000 ml de amestec izopropanol/apă (5.3.3) prin schimbătorul de anioni pentru spălare. Schimbătorul de anioni este pregătit pentru o nouă operație.

Figura 1

Instalație cu nămol activat: reprezentare schematică

Figura 2

Instalație cu nămol activat: reprezentare detaliată

(dimensiunile în milimetri)

Figura 3

Calcularea biodegradabilității – testul de confirmare

Figura 4

Coloană de schimb încălzită

(dimensiunile în milimetri)

Figura 5

Aparat de separare cu gaze

(dimensiunile în milimetri)

( 1 ) JO L 353, 31.12.2008, p. 1.

( 2 ) JO L 204, 21.7.1998, p. 37.

( 3 ) Testele în cauză sunt considerate cele mai adecvate pentru agenții tensioactivi.

( 4 ) Metodele DOC ar putea avea rezultate în ceea ce privește eliminarea și nu biodegradarea finală. Metodele respirometriei manometrice, MITI și CBO în două etape nu ar fi adecvate în anumite cazuri deoarece concentrația ridicată a testului inițial poate fi inhibitoare.

( 5 ) Inventarul european al substanțelor (chimice) existente introduse pe piață.

( 6 ) Lista europeană a substanțelor chimice notificate.

( 7 ) JO C 146 A, 15.6.1990, p. 1.

( 8 ) Oficiul pentru Publicații Oficiale ale Comunităților Europene, 2006, ISSN 1018-5593 EUR 22543 EN.

( 9 ) JO L 396, 30.12.2006, p. 1.

( 10 ) Oficiul pentru Publicații Oficiale ale Comunităților Europene, 2007, ISSN 1018-5593 EUR 20853 EN/3.

( 11 ) JO L 262, 27.9.1976, p. 169. Directivă, astfel cum a fost modificată prin Directiva 2005/80/CE a Comisiei (JO L 303, 22.11.2005, p. 32).

( 12 ) JO L 66, 11.3.2003, p. 26.

( 13 ) JO L 187, 20.7.1999, p. 52. Decizie astfel cum a fost modificată prin Decizia 2011/264/UE (JO L 111, 30.4.2011, p. 34).

( 14 ) Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată.

( 15 ) Nomenclatura internațională a elementelor componente ale produselor cosmetice.