Análise de extraíveis de PFAS em produtos de filtração usando o EPA 1633 modificado
- Contaminantes em testes de PFAS
- Testando filtros de seringa de PES e náilon Millex® com amostras de metanol usando o EPA 1633 modificado
- Testando filtros de membrana de polipropileno Millipore® com amostras de metanol usando o EPA 1633 modificado
- Filtros para EPA 1633 modificado
- Produtos de filtração recomendados
- Referências
Contaminantes em testes de PFAS
O EPA 1633 testa a presença de 40 compostos de PFAS em matrizes com graus mais altos de partículas: águas residuais, águas superficiais, águas subterrâneas, solos, biossólidos, sedimentos, chorume de aterros e tecido de peixe. É necessário remover as partículas da solução antes da LC-MS/MS, pois elas podem ser prejudiciais à análise das amostras, à longevidade da coluna e ao funcionamento geral do instrumento. O EPA 1633 exige especificamente a filtração usando um formato de filtro de seringa após o processo de extração e limpeza para amostras aquosas, sólidas e de tecido.
O método EPA 1633 foi usado como método de referência para demonstrar que os filtros de seringa de polietersulfona (PES) e náilon Millex® e as membranas de filtração de polipropileno hidrofílico Millipore® não transmitem níveis detectáveis de contaminação por PFAS e permitem uma recuperação aceitável dos analitos.
Testando filtros de seringa de PES e náilon Millex® com amostras de metanol usando o EPA 1633 modificado
Materiais e métodos
Para investigar os extraíveis de PFAS no solvente de metanol, a contaminação por PFAS dos dispositivos de filtro de seringa Millex® foi testada de acordo com uma versão modificada do EPA 1633 em colaboração com a SGS North America (unidade de Orlando, FL).
O EPA 1633 requer a detecção de uma grande quantidade de compostos de PFAS em matrizes com alto grau de partículas – sejam aquosas, sólidas ou tecidos – e, portanto, requer filtração. No entanto, métodos diferentes de processamento e extração de amostras são exigidos pelo método dependendo da porcentagem de sólidos das amostras. Apesar disso, cada matriz de amostra requer uma etapa de filtração após a adição de padrões internos não extraídos (NIS) e/ou limpeza de carbono com uma membrana de náilon de 0,20 µm, que é realizada em solvente de metanol.
Uma visão geral do método está descrita no fluxo de trabalho abaixo, com as condições de LC-MS/MS incluídas na Tabela 1. Resumidamente, uma amostra de metanol de 5 ml foi enriquecida com padrões internos não extraídos (NIS) e extraídos (EIS) marcados com C-13, variando de 1,25–10 ppb, dependendo do composto, de acordo com o EPA 1633. Para determinar se o meio de filtração da amostra contribui para a contaminação por PFAS, a amostra inteira foi passada pelo filtro. O filtrado foi coletado e analisado por LC-MS/MS usando uma coluna C18. A análise foi realizada usando padrões internos. Os filtros testados incluíram: dois lotes de filtros de seringa GP Millex® (não estéril, filtro de 33 mm com membrana de PES de 0,22 µm, N.º do produto SLGP033N), dois lotes de filtros de seringa de náilon Millex® (não estéril, filtro de 33 mm com membrana de náilon de 0,20 µm, N.º do produto SLGN033N) e dois lotes de filtros de seringa de náilon-HPF Millex® (não estéril, filtro de 25 mm com membrana de náilon de 0,20 µm e pré-filtro de fibra de vidro, N.º do produto SLGNM25).
Fluxo de trabalho do método usado para o EPA 1633 modificado
Preparar amostras
Filtrar
LC-MS/MS
Resultados
Não foram detectados contaminantes PFAS em nenhum dos filtros de seringa Millex® para o EPA 1633 modificado acima do limite de relato (RL) para os 40 compostos em nenhuma das réplicas e lotes testados em metanol. No entanto, na categoria de ácidos carboxílicos perfluoroalquilados (PFCAs), o primeiro dispositivo replicado no Lote 1 de dispositivos de filtro de seringa de náilon-HPF Millex® apresentou detecções que estavam abaixo do RL, mas acima do limite mínimo de detecção (MDL) do instrumento (Tabela 2). Por isso, um dispositivo replicado adicional foi testado e não foram detectados PFCAs acima do RL ou do MDL nesse dispositivo. Nenhum dos outros dispositivos ou lotes testados para este material apresentou detecções de PFCAs nem de outros compostos. Em relação à seleção do material das membranas, os pesquisadores devem sempre investigar se os níveis dos extraíveis químicos que podem surgir após a exposição a solventes orgânicos estão nos níveis apropriados.
Esses resultados sugerem que os filtros de seringa de PES e náilon Millex® são confiáveis e adequados para uso na filtração com EPA 1633 para a análise de compostos de PFAS. Os dispositivos de filtração de náilon-HPF Millex® devem ser considerados quando as amostras exigirem pré-filtração e os pesquisadores devem sempre estar cientes dos limites de relato exigidos para o método.
Os extraíveis químicos (com exceção dos compostos de PFAS listados na Tabela 2) não foram testados neste estudo. Para obter a melhor qualidade de dados possível, os pesquisadores devem sempre investigar os níveis de extraíveis químicos que podem surgir após a exposição de determinados materiais das membranas a solventes orgânicos para garantir que estejam em níveis aceitáveis.
Recuperação
Para os testes do método EPA 1633 em solvente de metanol, as recuperações percentuais dos filtrados dos dispositivos de filtro de seringa à base de náilon em comparação com dispositivos de filtro de seringa à base de PES estavam em níveis semelhantes (Figura 1). Isso corrobora o que foi relatado na literatura sobre o metanol ajudar a dissociar as moléculas de PFAS do meio de filtração.
Figura 1.A recuperação percentual média (média ± desvio padrão [STDEV], n = 6 réplicas em 2 lotes) de padrões marcados com C-13 para PFBS, PFBA, PFOA, PFOS e PFNA após a filtração com filtros de seringa Millex® de náilon (roxo, média ± STDEV, n = 9 réplicas em 3 lotes), filtros de seringa Millex® de náilon-HPF (azul com padrão xadrez) e filtros de seringa Millex® de PES (verde com barras horizontais). O intervalo de CQ aceitável para a recuperação dos padrões internos é indicado pela linha vertical preta contínua à esquerda de cada composto.
Testando filtros de membrana de polipropileno Millipore® com amostras de metanol usando o EPA 1633 modificado
Os dispositivos de filtro de seringa são o formato mais recomendado e preferido para a filtração de amostras para análise por LC-MS/MS de PFAS devido à facilidade de uso e à variedade de pequenos volumes que podem ser processados (10–100 ml). No entanto, em alguns casos, os filtros de seringa podem não ser a melhor opção para a filtração; por exemplo, quando não há filtros de seringa adequados para uma aplicação específica disponíveis no mercado. Nesses casos, é necessário considerar uma alternativa. Um dispositivo semelhante a um filtro de seringa, como um suporte Swinnex®, é uma alternativa viável. Esse dispositivo acionado por pressão acomoda qualquer filtro de membrana de disco cortado de um tamanho específico (13 mm ou 25 mm de diâmetro) e é operado da mesma forma que um filtro de seringa tradicional, transformando assim qualquer material de membrana em um formato de filtro de seringa.
O polipropileno é um material durável compatível com uma grande variedade de solventes e temperaturas e que apresenta baixo teor de extraíveis, tornando-o apropriado especificamente para a preparação de amostras e fases móveis relacionadas a PFAS. Um desafio do polipropileno é que ele é naturalmente hidrofóbico, o que dificulta a filtração de amostras aquosas. A maioria dos filtros de disco de polipropileno disponíveis no mercado é hidrofóbica, como os filtros de membrana de polipropileno Millipore® (N.º do produto PPTG04700 e N.º do produto PPTH04700). Embora seja adequado para solventes como o metanol, filtrar amostras aquosas pode ser um desafio. Em alguns casos, é possível encontrar o polipropileno em um formato hidrofílico (filtros de membrana de polipropileno hidrofílico Millipore®, N.º do produto PPHG04700 e N.º do produto PPHH04700). Esses filtros são adequados para lidar com amostras aquosas. Assim, percebendo o potencial do material de polipropileno para ser usado no contexto de uma variedade de fluxos de trabalho de PFAS, incluindo filtração da fase móvel, determinamos o nível dos extraíveis de PFAS que esses discos de filtro liberam.
Materiais e métodos
Conjunto do suporte do filtro Swinnex®
Os filtros de membrana de polipropileno (PP) hidrofílico Millipore® com tamanho de poro de 0,2 µm foram testados quanto ao teor de extraíveis de PFAS. Os dispositivos Swinnex® (25 mm de diâmetro) foram usados para transformar os filtros de membrana de disco em um dispositivo de filtro de seringa tipo Luer-lock, de acordo com a Figura 2. Uma vez montado, o dispositivo Swinnex® pode ser conectado a um barril de seringa Luer-lock com o material a ser filtrado. Em seguida, a filtração foi realizada da mesma forma que em outros dispositivos de filtro de seringa. Para cada réplica do disco, um dispositivo Swinnex® novo e limpo foi usado.
Figura 2.Montagem do dispositivo Swinnex® com um filtro de membrana de disco cortado de polipropileno.
1633 modificado
Três lotes dos filtros de membrana de disco cortado de polipropileno hidrofílico de 0,2 µm foram testados usando n = 3 filtros por lote. O EPA 1633 descreve estratégias ligeiramente diferentes de extração e limpeza para cada matriz com alto teor de partículas testada. Portanto, este estudo focou somente na etapa de filtração exigida para todas as matrizes após a adição de padrões internos não extraídos (NIS) e/ou limpeza de carbono realizada em um solvente de metanol. Isso foi feito para focar especificamente em saber se os filtros de membrana de disco cortado testados continham alguma contaminação dos 40 compostos de PFAS descritos no método. Este método modificado está retratado no fluxo de trabalho acima.
Depois que cada filtro de membrana de disco cortado foi colocado firmemente em um dispositivo Swinnex®, 5 ml de amostras de metanol enriquecidas com padrões internos não extraídos (NIS) e extraídos (EIS) marcados com C-13 e de acordo com o método foram passados por cada filtro. O filtrado foi coletado por LC-MS/MS usando uma coluna C18 com as condições descritas na Tabela 1 e analisado com padrões internos. Visto que a filtração foi realizada em metanol, nenhum dos filtros de membrana de disco cortado precisou ser pré-umedecido.
Resultados
Assim como constatado para os dispositivos de filtro de seringa Millex®, não foram detectados contaminantes PFAS em nenhum dos filtros de membrana de disco cortado de polipropileno hidrofílico testados de acordo com o EPA 1633 modificado acima do RL, variando de 0,2–5 ppb, ou do MDL, variando de 0,05–1 ppb (Tabela 3). Isso indica que essas membranas não têm extraíveis de PFAS nesses limites e podem ser usadas para aplicações de PFAS em que a filtração é necessária para o preparo de amostras. Não foram observadas dificuldades relacionadas à recuperação de nenhum dos padrões internos para o EPA 1633 em metanol, o que não surpreende. Nossos estudos e estudos anteriores1 com membranas de náilon indicaram que a exposição ao solvente de metanol reduziu a adsorção não específica de compostos de PFAS e padrões internos.
Recuperação
Existem nuances na ligação e retenção de compostos de PFAS que levam a diferentes recuperações no filtrado, como observado com materiais de membrana de polipropileno, náilon e polietersulfona (Figura 3). A recuperação em amostras de metanol filtradas por polipropileno hidrofílico de 0,2 µm é semelhante à recuperação usando náilon de 0,20 µm e polietersulfona de 0,22 µm. Tudo isso indica que os filtros de membrana de disco cortado de polipropileno podem ser combinados com os dispositivos Swinnex® para oferecer um método de filtração de amostras alternativo aos formatos de filtro de seringa. Para métodos de PFAS em que a fase móvel precisa ser filtrada, os filtros de membrana de polipropileno podem ser usados com o suporte de filtro apropriado. A recuperação de determinados compostos de PFAS deve ser cuidadosamente considerada como parte desse fluxo de trabalho.
Figura 3.A recuperação percentual média dos padrões marcados com C-13 em metanol selecionados de acordo com o EPA 1633 para filtros de seringa de náilon de 0,20 µm (roxo), filtros de seringa de PES de 0,22 µm (azul com padrão xadrez) e filtros de membrana de disco cortado de polipropileno hidrofílico de 0,2 µm (verde com barras horizontais). Todos os valores são a média ± desvio padrão em três lotes, totalizando nove discos.
Amostras de água versus metanol
Usando dispositivos de filtro de seringa, foi observada uma tendência de maior recuperação para dispositivos de náilon ao filtrar metanol em comparação com água, o que também foi observado em estudos publicados.1 No entanto, é possível que nem todos os materiais de membrana respondam da mesma forma à filtração em água em comparação com metanol. Por exemplo, o polipropileno hidrofílico apresentou uma recuperação semelhante dentro do intervalo de CQ aceitável de todos os padrões internos tanto para metanol quanto para água e, em alguns casos (por exemplo, compostos de PFCA e PFSA de cadeia mais curta), apresentou uma recuperação ainda maior em água do que em metanol, o que não foi observado com materiais de PES ou náilon (Figura 4).
Figura 4.A recuperação percentual média de todos padrões marcados com C-13 para filtros de membrana de disco cortado de polipropileno hidrofílico em água vs. metanol. Para água, os valores são a média ± desvio padrão, n = 3 réplicas de um lote testado. Para metanol, os valores são a média ± desvio padrão, n = 3 réplicas em três lotes, totalizando nove discos.
Filtros para EPA 1633 modificado
Usando um método EPA 1633 modificado, este estudo demonstrou que os filtros de seringa de PES e náilon, bem como as membranas de polipropileno hidrofílico em um dispositivo Swinnex®, são confiáveis e adequados para uso em análises de compostos de PFAS.
- Não houve detecção de compostos de PFAS em nenhum desses dispositivos de filtração.
- As recuperações percentuais dos filtrados de todos esses dispositivos estavam em níveis semelhantes.
Produtos de filtração recomendados
Referências
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