US EPA Method 537.1 – Tiêu chuẩn phân tích PFAS tự động

1. Giới thiệu US EPA Method 537.1

US EPA Method 537.1 là Phương pháp phân tích tự động PFAS trong nước. Phương pháp sử dụng chiết pha rắn để làm giàu mẫu và phân tích bằng LC-MS/MS SCIEX.

Được biết, PFAS là hóa chất tổng hợp được sử dụng nhiều từ những năm 1940s. PFAS có khả năng tích tụ trong cơ thể sống, dẫn đến các ảnh hưởng sức khỏe.

Thông thường, phòng thí nghiệm sẽ thực hiện chiết pha rắn thủ công bằng chân không đa giếng (vaccum manifold). Phương pháp này sẽ cần nhiều thời gian, và nhân lực, rất khó kiểm soát lưu lượng dòng. Vì thế nhu cầu quy trình tự động hóa đang dần được quan tâm.

Tự động ở đây sẽ có rất nhiều thử thách so với phương pháp SPE khác, vì EPA 537.1 sử dụng nhiều bước phức tạp, nền thấp. Phần lớn cấu kiện Teflon sẽ phải thay thế bằng vật liệu trơ. Kể từ T07/2018, Hãng đã hoạt động với các Testing Lab để làm quy trình tự động. Kết quả đã mang đến giải pháp tự động, nhanh, sạch và bền bỉ. Bài viết này sẽ chia sẻ về trang thiết bị và chuyển hóa phương pháp thủ công thành hệ tự động. Các yếu tố ảnh hưởng độ thu hồi và mức nền cũng được bàn luận.

2. Tiếp cận cách thu nhận được nền mẫu sạch

Mức MRL tối thiểu của EPA Method 537.1 cho 18 hợp chất PFAS là 0.53 – 6.3 ng/L. Các ảnh hưởng từ dung môi, tác chất, bình chứa, thiết bị SPE cần duy trì dưới 1/3 giá trị MRL. EPA Method nhấn mạnh phải cẩn trọng với các hệ SPE để đảm bảo PTFE trong hệ sẽ không làm lệch nồng độ chất phân tích trong mẫu blank.

Quy trình SPE tự động được xây dựng dựa trên hệ SPE-03 có 08 kênh SPE. Để đáp ứng yêu cầu nền, hãng đã phải thực hiện một số điều chỉnh:

2.1 Sử dụng ống Polyethylene cho các tuyến dẫn dung môi và mẫu

2.2 Thay thế toàn bộ van roto Teflon

2.3 Tối ưu lưu lượng dòng và loại bỏ vùng “chết” trong lúc làm sạch dung môi

Như mô tả Fig.1, lưu lượng dòng của SPE-03 dựa trên 02 van xoay. Van lựa chọn kênh sử dụng nhóm 03 cổng để kết nối 1 kim bơm với 1 mẫu và 1 ống SPE. Mỗi mẫu sẽ có lưu lượng dòng tách biệt và kim bơm chuyên dụng. Thiết kế này hiệu quả giảm nhiễm chéo giữa mẫu trong lô và làm sạch toàn bộ lưu lượng dòng mỗi lô. Làm sạch cũng được cải thiện bằng cách tối thiểu ID ống, chiều dài, và tính phức tạp của ống kết nối

2.4 Thiết kế hệ tải mẫu kín để ngăn ô nhiễm từ môi trường

Như mô tả Fig.2, đường ống dòng chảy nối bình dung môi và mẫu với ống SPE không lộ. Các ống phân đoạn thu thập được che bơi khay SPE.

2.5 Thiết kế Phương pháp làm sạch hiệu quả để chạy giữa các lô US EPA Method 537.1

Quy trình làm sạch sau mỗi lô chỉ cần ít hơn 10 phút. Nó bao gồm cài đặt và chạy phương pháp làm sạch. Toàn bộ cấu kiện tương tác với mẫu được làm sạch xuyên suốt bằng 10mL methanol mỗi kênh. Giao thức làm sạch có thể điều chỉnh dễ dàng khi cần.

3. Kết quả đầu tiên của mức nền thấp US EPA Method 537.1

Bảng dưới là mức nền [ppt] được ghi nhận từ Khách hàng thực hiện theo US EPA Method 537.1. LRBs được chiết ngay lập tức trên 08 vị trí của hệ SPE-03. Đối với MRL 2 ppt, nhiễu nền phải < 0.667 ppt. Toàn bộ hợp chất đều thấp hơn mức yêu cầu.

4. Điều chỉnh để đạt được tự động hoàn toàn

Quy trình SPE cho phân tích PFAS gồm cả tráng bình sau khi tải, để rửa trôi chất phân tích bị hấp thụ. Khay mẫu MOD-004 và bộ phun điều hợp được thiết kế để gắn bình mẫu hướng trên xuống và cho phép phun mạnh dung môi lên. Đỉnh, đáy và thành của bình có thể được rửa hiệu quả và dung dịch tráng sẽ đi qua ống SPE.

Độ thu hồi thấp của một số chất phân tích được dự đoán là do ngâm ống trong dung môi khoảng 1-2 phút. SPE-03 có 02 tùy chọn cho quy trình này; 1. Sử dụng lệnh “chờ” sau mỗi lần rửa giải dung môi và 2. Sử dụng lưu lượng dòng mức siêu chậm. Kim bơm có thể mang chất lỏng xuống mức 0.5 mL/phút

Với 02 điều chỉnh này, SPE-03 sẽ có thể tự động hoàn toàn cho quy trình chiết SPE cho phân tích PFAS. Sau khi khởi động, thiết bị sẽ thực hiện toàn bộ bước chiết SPE tự động

5. Tối ưu hóa thông số SPE

Dù phương pháp không cho phép thay thế các bước chiết, nhưng lưu lượng dòng vẫn có thể điều chỉnh.

• Giai đoạn condition ống SPE yêu cầu lưu lượng chậm hơn (5 mL/phút) để chất hấp phụ nền Polymer ngâm đều hơn.
• Giai đoạn tải mẫu, để độ thu hồi được chấp nhận thì cần lưu lượng 15mL/phút, đây là mức cao nhất mà EPA Method 537.1 cho phép. Như vậy sẽ làm thời gian tải mẫu. Tuy nhiên, khi ống SPE bị tắc hoặc lực cản lớn, bơm sẽ không thể đẩy mẫu qua SPE nhanh. Đối với SPE-03, tính năng quản lý và phát hiện tắc nghẽn có thể kiểm soát sức cản và tự động giảm lưu lượng khi sức cản của SPE quá cao. Lưu lượng cho ghi nhận phần 4 mL Methanol tráng 2 lần với lưu lượng mức 5 mL/phút để có thời gian cho dung môi và chất phân tích tương tác. Dưới những điều kiện này, thời gian thực hiện cho mẫu 250mL là 75 phút

Dưới đây là dữ liệu IDC và MRL từ Khách hàng thực hiện theo US EPA Method 537.1

6. Tối đa sử dụng nguồn tài nguyên phòng thí nghiệm và thông lượng mẫu US EPA Method 537.1

Phép phân tích LC-MS/MS cho 1 mẫu cần 30 – 40 phút, tùy vào cột LC và chế độ Gradient. Điều này tương đương với 36 đến 48 lần chạy mỗi 24 giờ. Sau khi tính đến các lần chạy để hiệu chuẩn và QC, công suất xử lý mẫu thực địa là khoảng 20 mẫu một ngày.

Để tối đa khả năng LC-MS/MS, lượng mẫu thực tương tự phải được chiết trong quá trình hoạt động. Một hệ SPE-03 có thể chiết được 20 mẫu và 4 mẫu QC trong 3 lô. Thiết bị sẽ cần khoảng 4.5 đến 5 giờ vận hành, bao gồm cả làm sạch hệ thống. Khi lô cuối được chiết xong, vẫn còn đủ thời gian để bay hơi hoàn toàn phần thu được, lên đến 20 mẫu thực có thể được phân tích chỉ bằng một hệ SPE-03.

Vận hành thủ công cũng giảm đi rất nhiều khi có hệ SPE tự động. Chỉ cần 1 chuyên viên là đủ để phụ trách công việc chuẩn bị mẫu thông thường

7. Kết luận US EPA Method 537.1

SPE-03 là hệ thống hiệu quả trong xử lý 8 mẫu song song. Nó hoàn toàn tự động trong chiết PFAS theo US EPA Method 537.1 trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu nền mẫu và độ thu hồi. Các phương pháp PFAS khác mà hệ thống có thể thực hiện là EPA 533 / EPA 537.1 bản điều chỉnh / DoD QSM 5.3 và các phương pháp bên Bắc Mỹ. SPE-03 hiện đã được tin dùng bởi nhiều Doanh nghiệp trên toàn thế giới, trong đó có cả Việt Nam.

Phòng LAB tại Việt Nam	Valley Water	Vista Analytical Laboratory
PACE® Analytical Service	Eurofins Lancaster Laboratories Environmental Testing	Merit Laboratories

—-

Việt Nguyễn là đại lý chính thức sản phẩm Sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS hãng SCIEX và Hệ chiết pha rắn tự động SPE hãng PROMOCHROM tại Việt Nam

Quý khách hàng cần hỗ trợ tư vấn, xin liên hệ Việt Nguyễn thông tin sau:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT VIỆT NGUYỄN
Địa chỉ	VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất,  Q.12, Tp. Hồ Chí Minh. VPHN: Tòa Intracom, Số 33 Cầu Diễn, Phường Cầu Diễn, Quận Nam Từ Liêm, Hà Nội. VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng.
Liên hệ	0826 664422 (Mr.Thành) – E: thanh.hongco@vietnguyenco.vn
Email	info@vietnguyenco.vn
Website	https://www.vietcalib.vn| https://www.vietnguyenco.vn