フミン酸鉱石、DOC、加湿物質及び腐植物含有市販品中のフミン酸及びフルボ酸の定量

1. 固形試料調製 乳鉢および乳棒を用いて、分析される試料の約5gを破砕し、破砕試料の100%が目開きサイズ200号(すなわち、74μm)の米国標準ふるいを通過するように、粉末がよく混合されていることを確認する。 粉末の含水率を重量測定で測定する。 アルミ製の計量ボートの重量を量り、質量(Wwb)を記録します。 約2gのサンプル粉末を計量ボートに移し、質量(Wws + wb)を記録する。 計量ボートを乾燥炉に102°Cで24時間置きます(102°Cを超えないでください)。24時間後、計量ボートを乾燥オーブンから取り出し、デシケーターに入れて少なくとも1時間冷却します。 計量ボートと乾燥サンプル粉末(Wds + wb)の質量を計量して記録します。 式 1.1 を使用して含水率を決定します。式1.1 固体試料粉末の含水率% 水分 = (((Wws+wb- Wwb) – (Wds+wb – Wwb))/ (Wws+wb – Wwb)) * 100 2. 抽出手順 固体サンプル ふるいにかけたサンプルパウダー(Wsamp)の約2.5gをプラスチックまたはアルミニウム製の計量ボートに計量し、その重量を小数点以下4桁まで記録します。 サンプルを1 Lメスシリンダーにロードし、シリンダーを0.1 M NaOH(4 g NaOH x L-1)で1 Lに充填します。 マグネチックスターラーバー(例えば、長さ5〜7cm)を加え、サンプルが完全に混合されるまで、攪拌プレート上で急速に(すなわち、300〜400rpm)攪拌する。 メスシリンダーの内容物全体を1L三角フラスコに移し、フラスコのヘッドスペースをN2 ガスで排気し、フラスコ開口部を気密カバーで覆う。 三角フラスコを攪拌板の上に置き、300〜400rpmで16〜18時間混合する。 液体サンプル 液状物の場合は、試験液が均一に混合されていることを確認するために振とうしてサンプルを十分に混合してください。容器の底に落ちた可能性のある残留物が完全に混ざっていることを確認してください。 小数点以下4桁(WTL)に秤量した試験液約5gを1Lメスシリンダーに加える。 メスシリンダーに0.1 M NaOHを充填し、最終体積1 Lにします。 マグネチックスターバー(例えば、長さ5〜7cm)を加え、試験サンプルが完全に混合されるまで、攪拌板上で急速に(例えば、300〜400rpm)攪拌する。 混合物を1L三角フラスコに移し、N2 ガスでヘッドスペースを排気し、フラスコ開口部を気密カバーで覆う。 三角フラスコを攪拌板の上に置き、300〜400rpmで1時間混合する。注:この時点以降、固体サンプルと液体サンプルの取り扱いは同じです。 3.アルカリ性抽出物からの不溶性物質の除去 撹拌の終了後、フラスコを撹拌プレートから取り出し、混合物を適切な遠沈管に移し、全容積を4,921 x g で30分間遠心分離する。 HAおよびFAを含むアルカリ性上清をマグネチックスターバーを入れた清浄な1L三角フラスコに集める。不溶性物質は廃棄する。遠心分離後に残留粒子が沈殿しない場合は、グラスウールまたは定性的な2.5μmの孔径のろ紙によるろ過をお勧めします。 4. FFからのHAの沈殿と分離 アルカリ性抽出物を撹拌プレート上で300~400rpmで撹拌しながら、溶液の中央部(垂直方向)にpHプローブを挿入し、pH1.0~0.1の安定したpHに達するまでアルカリ抽出物に滴下する±合のHClを加える。 pH1のpHに達して安定したままになったら、フラスコからpHプローブを取り出し、攪拌子を取り出し、フラスコを気密カバーで覆い、沈殿したHAがフラスコの底に落ち着くまでフラスコを座らせます。注:HAが沈殿して溶液から脱落するのにかかる時間は、サンプル中のHAの供給源および量によって異なる。通常、HAが完全に沈殿して溶液から脱落するまでに1〜6時間かかります。 抽出物を遠心分離し、HAを4921 x g で1時間沈殿させた。遠心分離後、上清FFをきれいな1L三角に注ぎ、気密カバーで覆う。注:沈殿したHAを一切含まずにFFをデカントできるようにHAをしっかりと詰め込むには、より長い遠心分離時間が必要な場合があります。 遠沈管を100°Cで24時間保持した乾燥炉に入れる。 乾燥後、チューブを乾燥炉から取り出し、デシケーターに入れて室温まで冷却する。冷却後、チューブの側面と底部からヘラで掻き取ってチューブの残渣を定量的に移し、タールを塗った計量ボートに移し、質量(WEHA)を記録します。この残渣を「抽出HA」とする。注:HAとFFの分離に50mLを超える遠沈管が使用されている場合は、乾燥プロセスのために沈殿したHAを耐熱性50mL遠沈管に移すのが便利です。また、凍結乾燥機が利用できる場合は、沈殿したHAを凍結乾燥することができる。凍結乾燥状態でのHAの収集は、HAがプラスチックチューブの側面にくっつかず、廃棄する必要がないため、より容易である。 5. 灰分の定量 注:乾燥HAおよびFAサンプルの灰分含有量を測定する手順は同じです。HA の表記を使用する手順を示します。 乾燥HA(WHA)の約30mgを、100°Cの乾燥オーブンで予め乾燥させておいた清潔で予め秤量されたセラミック皿(WCDに移し、次いでデシケーター中で室温まで冷却する。加重HAとディッシュ(WHA+CD)の複合質量を記録した後、マッフルオーブンでHAを600°Cで2時間燃焼させる。注: 各 HA サンプルについて、3 回の反復を処理し、純粋な HA の計算に使用する平均灰分を処理する必要があります。 2時間後、マッフルオーブンから皿と内容物を取り出し、乾燥機に入れて冷却する。冷めたら、皿に灰(WASH + CD)を入れて計量し、式1.2を使用して灰分比(アシュラット)を計算します。フォーミュラ 1.2 アシュラット = (WASH+CD – WCD) / (WHA+CD – WCD) 精製抽出HAの割合の決定 式1.3を使用して灰分を補正することにより、純粋なHA(WPHA)の最終質量を決定します。フォーミュラ 1.3 WPHA = WEHA * (1-アシュラット) 7. 元の供給源サンプル中の純粋なHAの濃度(%)の決定 式1.4および1.5を用いて純粋なHAの濃度を決定する:式1.4:固体サンプル中の純度HA%=(WPHA/Wsamp)*100式 1.5: 液体サンプル中の純度 % HA = (WPHA/WTL) * 100 HFA精製のためのカラム調製 ポリメチルメタクリレートDAX-8樹脂を充填した低圧クロマトグラフィーカラムを調製する。樹脂を以前に使用したことがない場合は、樹脂をメタノールに2時間浸してから、すべてのメタノールが除去されるまで脱イオン化されたH2Oで十分にすすいでください。 この時点で水に浮かんでいる小さな樹脂粒子を取り除きます。樹脂が以前に使用されていた場合は、セクション 10 の説明に従って再生します。 十分にすすぎすぎたら、樹脂ベッドサポート用の 10 μm フリット付きエンドピースを取り付けた 5 x 25 cm ガラスクロマトグラフィーカラムに樹脂を注ぎます。樹脂を含まない溶液のためにカラムの上部に2.5〜5cm放置して、樹脂ベッドに入る前にFFを混合できるようにします。トップピースをカラムにフィットさせ、カラムの上部から脱イオン化されたH2Oをポンプで送り込み、ペリスタルティックポンプを使用してDAX-8樹脂ベッドを充填します。 9. HFAの単離 樹脂ベッドが充填されたら、蠕動ポンプを使用して、低圧下でカラムの上部を介してFFをカラムにロードします。35 ~ 40 mL/分の流量を使用してください。樹脂の乾燥と樹脂ベッドへの抽出のチャネリングを防ぐために、カラム内の樹脂の上部がローディングおよびリンス手順全体を通して溶液で覆われたままであることが重要です。 フルボ画分が樹脂に完全に装填されたら、脱イオン水で樹脂を洗浄し、低圧下でペリスタルティックポンプを使用してカラムの上部からポンピングすることにより、非吸着の「親水性フルボ画分」(HyFF)を除去した。35 ~ 40 mL/分の流量を使用してください。HyFF含有廃液は、分析に使用しない限り廃棄してください。 カラム廃液の350 nmにおける吸光度がカラムの洗浄に使用した脱イオン化H2Oの吸光度と等しくなる(例えば、0.015吸光度単位以内)まで、脱イオン化H2Oでカラムを洗浄する。脱イオン水を使用して、分光光度計をゼロ(すなわち、ブランク)にする。 ペリスタルティックポンプを用いてカラムの底部を介して0.1 M NaOHをポンピングすることにより逆溶出によりHFAを脱離させる。35 ~ 40 mL/分の流量を使用してください。ポンプ廃液(Na-fulvateを清潔で十分な大きさの容器(例えば、2L三角)に捕捉する。メモ: ほとんどの HFA は、DAX-8 樹脂製ベッドの最上部に吸着します。カラムの底部から0.1 M NaOHを導入することによる脱離は、FAを完全に脱離させるのに必要な0.1 M NaOHの量を最小限に抑える。 カラム流出液の吸光度が350 nmにおける0.1 M NaOH流入の吸光度に等しいとき、全てのHFAが脱離した。分光光度ブランクとして0.1 M NaOHを使用します。除去されたFA溶液の吸光度をチェックするために採取した廃液を追加して、すべてのFAが捕捉されていることを確認します。 10. プロトン化によるHFA脱灰 5 × 50 cmカラムに含まれる強カチオンH+-交換樹脂(材料表)をガラスフリットで繰り返し重力供給により通過させ、電気伝導度計で測定して廃液の電気伝導率が<120μS/cmになるまで樹脂を保持する。各パスの前に、H+交換樹脂はセクション11に記載されているように改装が必要です。 最終パス後にすべてのFAが樹脂から除去されるようにするには、350nmの廃液の吸光度がカラムの洗浄に使用した脱イオン水と同じ(例えば、0.015吸光度単位以内)になるまで、脱イオン水で樹脂を洗浄します。脱イオン化されたH2Oを分光光度ブランクとして使用します。洗浄液および採取した任意の流出部分を加えて、精製FA溶液に吸光度を確認する。すべてのFAの除去を助けるために、樹脂を数回(例えば、長いガラスまたはプラスチックロッドを使用して)攪拌することができる。 55°Cのロータリーエバポレーターを用いてFAを約15±2mLの容量に濃縮する。 15 mL FA濃縮物を50 mLプラスチック遠沈管に完全に移し、乾燥オーブンで一定の乾燥まで60±3°Cで乾燥させた。凍結乾燥はオーブン乾燥の代替手段です。乾燥後、チューブをデシケーターに移して冷却する。 チューブの側面と底部をヘラでこすり取ってチューブからFAを取り出し、集めたFAを予めタールを塗った計量紙で計量します。この素材は「抽出FA」(WEFA)です。 HA のステップ 6 で説明したように抽出された FA の灰分比 (ASHrat) を決定し、式 1.2 を使用して灰分比を計算します。式1.3を用いて灰を含まない抽出FA(WPFA)の重量を求め、WEFAをWEHAの重量に置き換えた。最後に、WPFAをWPHAに代入する式1.4を用いてサンプル中の純度を決定する。 11. DAX-8 樹脂再生 流出液のpHが流入剤のpHと等しくなるまで、カラムの底部から35~40 mL/分の流量で0.1 M HCl(8.33 mL 濃縮HCl/1000 mL 最終容量脱イオン化H2O)をポンピングして、DAX-8 樹脂を再生します。ペリスタルティックポンプを使用して、再生中にDAX-8カラムを介してすべての試薬をポンプで送ります。 廃液のpHが流入水(すなわち、DI水)のpHと等しくなるまでカラムの上部にポンプで送ることによって、カラムをDI水ですすいでください。 12. H+陽イオン交換樹脂再生 H+ 陽イオン交換樹脂をバッチプロセスで再生するには、樹脂を大きなビーカー(4Lプラスチックビーカーなど)に注ぎ、DI H2Oで樹脂を覆って数回すすぎ、混合してから水を注ぎます。 樹脂を 1 M HCl (83.3 mL 濃縮 HCl/1000 mL 最終容量 DI 水) で覆います。時折かき混ぜながら最低2時間放置する(例えば、30分に1回)。 酸を注ぎ、DI水で樹脂を覆うことによって、樹脂から余分な酸を除去する。攪拌棒で15秒間激しく攪拌した後、樹脂をフラスコの底に落として水を注ぎます。すすぎ水の電気伝導率が0.7μS/cm≤になるまでこのプロセスを繰り返します。 再生した樹脂をカラムにロードし直します。脱イオン化されたH2Oで覆い、使用の合間に樹脂が濡れたままになるようにしてください。