⚗️ Surfaktanty anionowe w wodzie i ściekach — indeks błękitu metylenowego (MBAS): ekstrakcja chloroformem i pomiar absorbancji przy 650 nm
Krótko: o co chodzi
W lejku rozdzielczym 100 ml próbki (20–200 µg MBAS) alkalizuje się buforem pH 10 (10 ml), dodaje 5 ml obojętnego roztworu błękitu metylenowego i 15 ml chloroformu, wytrząsa ≥ 1 min; warstwę chloroformową przemywa się w drugim lejku 110 ml wody z 5 ml kwaśnego błękitu metylenowego, sączy do kolby 50 ml, ekstrakcję powtarza i mierzy absorbancję przy 650 nm wobec chloroformu. Badanie wykonuje się według normy PN-EN 903:2002 (EN 903:1993; ISO 7875-1:1984 MOD); Zakres: 0,1–5,0 mg/l MBAS (jako dodecylobenzenosulfonian sodu); granica wykrywalności ok. 0,05 mg/l; 20–200 µg MBAS w porcji. Procedura obejmuje 7 kroków; stosuje się je m.in. do: Ścieki komunalne i przemysłowe (pralnie, kosmetyka, detergenty) — metodyka referencyjna surfaktantów anionowych wg Dz.U. 2019 poz. 1311, Odpływy z oczyszczalni — ocena biodegradacji pierwotnej surfaktantów w skali laboratoryjnej i technicznej, Wody powierzchniowe (rzeki, jeziora) — monitoring zanieczyszczeń detergentami; przy nieznanej matrycy z sublacją.
W skrócie
- Norma: PN-EN 903:2002 (EN 903:1993; ISO 7875-1:1984 MOD)
- Kategoria: Fizykochemia
- Kroków procedury: 7
- Zakres: 0,1–5,0 mg/l MBAS (jako dodecylobenzenosulfonian sodu); granica wykrywalności ok. 0,05 mg/l; 20–200 µg MBAS w porcji
- Pomiar: absorbancja fazy chloroformowej przy 650 nm, kuweta 10 mm, wobec chloroformu
- Ekstrakcja: 100 ml próbki + 10 ml buforu pH 10 + 5 ml obojętnego błękitu + 15 ml chloroformu; wytrząsanie ≥ 1 min; przemycie 110 ml wody + 5 ml kwaśnego błękitu; ekstrakcja powtarzana (2 × 10 ml chloroformu)
Przegląd
PN-EN 903:2002 (EN 903:1993, oparta na zmodyfikowanej ISO 7875-1:1984) określa spektrometryczną metodę oznaczania surfaktantów anionowych przez pomiar indeksu błękitu metylenowego (MBAS) w środowisku wodnym. Naturalne i syntetyczne anionowe substancje powierzchniowo czynne oznacza się jako substancje aktywne wobec błękitu metylenowego — parametr sumaryczny zwany indeksem MBAS. Metoda (wg ISO 7875-1:1996) dotyczy wody do spożycia, wód powierzchniowych i ścieków, np. do oceny biodegradacji pierwotnej surfaktantów w układach badawczych ze ściekami naturalnymi lub syntetycznymi, w skali laboratoryjnej i technicznej; w odpływach z komunalnych oczyszczalni indeks MBAS obejmuje nie tylko syntetyczne, ale w znacznym stopniu także naturalne anionowe substancje powierzchniowo czynne. Zakres stężeń 0,1–5,0 mg/l, granica wykrywalności ok. 0,05 mg/l dla wzorcowych surfaktantów w wodzie destylowanej. Rozporządzenie z 2019 r. (Dz.U. 2019 poz. 1311) wskazuje PN-EN 903 (spektrofotometria absorpcyjna cząsteczkowa) jako metodykę referencyjną surfaktantów anionowych w ściekach.
Oznaczenie polega na tworzeniu par jonowych między kationem błękitu metylenowego a anionem surfaktantu, ekstrahowalnych ilościowo chloroformem; oznacza się przede wszystkim organiczne siarczany(VI) i sulfoniany, ale mogą wystąpić wpływy dodatnie (organiczne siarczany, sulfoniany, karboksylany, fenole, aniony nieorganiczne jak cyjaniany, azotany, tiocyjaniany, siarczki) i ujemne (substancje kationowe — czwartorzędowe związki amoniowe, białka — tworzące kompleksy z surfaktantami anionowymi); dlatego poprawniejsze niż „surfaktanty anionowe” jest określenie wyniku jako indeks MBAS. Próbek nie pobiera się przez warstwę piany; butelki szklane myte metanolem; przechowywanie krótkie w 4 °C, dłuższe z konserwantem (1 % 40 % formaldehydu do 4 dni, nasycenie chloroformem do 8 dni); w wodach powierzchniowych o nieznanym składzie surfaktanty można oddzielić od innych substancji aktywnych przez wydmuchiwanie gazem (sublację) w aparacie z octanem etylu.
Zasada metody
Tworzenie soli błękitu metylenowego z surfaktantami anionowymi w środowisku zasadowym, ekstrakcja tych soli chloroformem i obróbka kwasowa roztworu chloroformowego; usunięcie zakłóceń przez ekstrakcję kompleksu surfaktant–błękit metylenowy z roztworu zasadowego i wytrząsanie z kwaśnym roztworem błękitu. Pomiar absorbancji oddzielonej fazy organicznej przy maksimum absorpcji 650 nm i ocena z krzywej kalibracyjnej. Wzorcem jest ester metylowy kwasu dodecylobenzenosulfonowego (typ tetrapropylenowy, masa cząsteczkowa 340; 400–450 mg zmydla się 1 h pod chłodnicą zwrotną w 50 ml etanolowego NaOH, zobojętnia H₂SO₄ 0,5 mol/l wobec fenoloftaleiny i rozcieńcza do 1000 ml; trwały ≥ 6 miesięcy; dopuszcza się sole sodowe kwasu dodekano-1-sulfonowego, dodekano-1-siarkowego lub dioktylosulfobursztynowego), a indeks MBAS oblicza się jako dodecylobenzenosulfonian sodu. Odczynniki: obojętny roztwór błękitu metylenowego (0,350 g/l, przygotowany ≥ 24 h przed użyciem, trwały ≥ 2 tygodnie; absorbancja ślepej fazy chloroformowej ≤ 0,2/10 mm, inaczej oczyszczanie przez ekstrakcję: na 100 ml roztworu 200 ml buforu i 200 ml chloroformu, wytrząsanie 30 s, spuszczenie warstwy chloroformowej i przepłukanie warstwy wodnej 60 ml chloroformu, dwukrotnie), kwaśny roztwór błękitu (0,350 g w 500 ml wody + 6,50 ml H₂SO₄ 1,84 g/ml, do 1000 ml; ślepa ≤ 0,02/10 mm), bufor pH 10 (24 g NaHCO₃ + 27 g bezwodnego Na₂CO₃ na 1000 ml; dla bardzo twardych wód alternatywnie alkaliczny roztwór boranowy z równych objętości 0,05 mol/l Na₂B₄O₇·10H₂O i 0,1 mol/l NaOH), chloroform, etanol 95 %, metanol, H₂SO₄ 0,5 mol/l, etanolowy NaOH, fenoloftaleina. Aparatura: spektrometr z możliwością pomiaru przy 650 nm i kuwetami 10 mm, lejki rozdzielcze (np. 250 ml), kolby miarowe 50 ml, sączki z włókna szklanego lub miękkie celulozowe, aparat do wydmuchiwania (sublacji) — opcjonalnie.
Zastosowania
- Ścieki komunalne i przemysłowe (pralnie, kosmetyka, detergenty) — metodyka referencyjna surfaktantów anionowych wg Dz.U. 2019 poz. 1311
- Odpływy z oczyszczalni — ocena biodegradacji pierwotnej surfaktantów w skali laboratoryjnej i technicznej
- Wody powierzchniowe (rzeki, jeziora) — monitoring zanieczyszczeń detergentami; przy nieznanej matrycy z sublacją
- Woda do spożycia — potwierdzenie braku pozostałości surfaktantów anionowych (do 0,05 mg/l)
- Laboratoria wodociągowe i ochrony środowiska — klasyczna ekstrakcja z pomiarem spektrofotometrycznym
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres | 0,1–5,0 mg/l MBAS (jako dodecylobenzenosulfonian sodu); granica wykrywalności ok. 0,05 mg/l; 20–200 µg MBAS w porcji |
| Pomiar | absorbancja fazy chloroformowej przy 650 nm, kuweta 10 mm, wobec chloroformu |
| Ekstrakcja | 100 ml próbki + 10 ml buforu pH 10 + 5 ml obojętnego błękitu + 15 ml chloroformu; wytrząsanie ≥ 1 min; przemycie 110 ml wody + 5 ml kwaśnego błękitu; ekstrakcja powtarzana (2 × 10 ml chloroformu) |
| Odczynniki błękitu | obojętny 0,350 g/l (ślepa ≤ 0,2 A/10 mm); kwaśny 0,350 g/l + 6,50 ml H₂SO₄ (ślepa ≤ 0,02 A/10 mm); ≥ 24 h przed użyciem |
| Wzorzec | ester metylowy kwasu dodecylobenzenosulfonowego zmydlony do soli sodowej; krzywa 0–8 ml roztworu wzorcowego 20 µg/ml na 100 ml |
| Próbka | nie pobierać przez pianę; szkło myte metanolem; 4 °C krótko; formaldehyd 1 % (4 dni) lub nasycenie chloroformem (8 dni) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 903:2002 (EN 903:1993; ISO 7875-1:1984 MOD)
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie surfaktantów anionowych przez pomiar indeksu błękitu metylenowego MBAS
- Title (EN)
- Water quality — Determination of anionic surfactants by measurement of the methylene blue index MBAS
Procedura krok po kroku
-
Pobranie i przechowywanie
Pobierz próbkę nie przez warstwę piany do czystej butelki szklanej mytej metanolem; chłodź do 4 °C; przy przechowywaniu > 24 h dodaj 1 % (V/V) 40 % formaldehydu (do 4 dni) lub nasyć chloroformem (do 8 dni). Zawiesinę można odwirować (surfaktant zaadsorbowany na zawiesinie nie zostanie oznaczony).
-
Ekstrakcja
Do lejka rozdzielczego przenieś odmierzoną objętość próbki zawierającą 20–200 µg MBAS (mniej niż 100 ml uzupełnij wodą do 100 ml), dodaj 5,0 ml obojętnego roztworu błękitu metylenowego, 10 ml buforu pH 10 i 15 ml chloroformu; wytrząsaj równomiernie (najlepiej w płaszczyźnie pionowej) co najmniej 1 min i pozostaw do rozdzielenia faz.
-
Przemywanie ekstraktu
Warstwę chloroformową przenieś możliwie dokładnie do drugiego lejka ze 110 ml wody i 5 ml kwaśnego roztworu błękitu metylenowego; wytrząsaj ≥ 1 min i pozostaw do rozdzielenia.
-
Sączenie i powtórzenie
Warstwę chloroformową przesącz do kolby miarowej 50 ml przez sączek z włókna szklanego zwilżony chloroformem; powtórz ekstrakcję z pierwszego i drugiego lejka (np. dwukrotnie po 10 ml chloroformu), przesączając do tej samej kolby; uzupełnij chloroformem do kreski i wymieszaj.
-
Pomiar
Zmierz absorbancję ekstraktu przy 650 nm w kuwecie 10 mm wobec czystego chloroformu; dla każdej partii próbek wykonaj ślepą próbę ze 100 ml wody destylowanej przeprowadzoną przez całą procedurę.
-
Kalibracja
Do lejków dodaj 0; 1; 2; 4; 6; 8 ml rozcieńczonego roztworu wzorcowego (np. 20 µg/ml dodecylobenzenosulfonianu sodu), uzupełnij wodą do 100 ml i postępuj jak z próbką; wykreśl krzywą absorbancja–stężenie (łącznie z roztworem zerowym).
-
Obliczenie
Indeks MBAS (jako dodecylobenzenosulfonian sodu) odczytaj z krzywej lub oblicz: c = (A₁ − A₀)·f₁/V, gdzie A₁ — absorbancja próbki, A₀ — ślepej, f₁ — współczynnik kalibracji (masa MBAS dająca absorbancję 1,000), V — objętość próbki; podaj w mg/l (µg/l).
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Spektrometr (spektrofotometr) z pomiarem przy 650 nm i kuwetami 10 mm | kuwety myte chloroformem | — |
| Lejki rozdzielcze 250 ml (2 szt. na oznaczenie) | ekstrakcja i przemywanie ekstraktu | — |
| Kolby miarowe 50 ml, cylindry 250 ml, pipety 5, 10, 25 ml | dozowanie odczynników i zbieranie ekstraktu | — |
| Sączki z włókna szklanego (lub miękkie celulozowe) zwilżone chloroformem, lejek | sączenie fazy chloroformowej | — |
| Kolba okrągłodenna z chłodnicą zwrotną | zmydlanie wzorca (1 h) | — |
| Aparat do wydmuchiwania gazem (sublacji) z octanem etylu — opcjonalnie | oddzielanie surfaktantów w wodach o nieznanej matrycy, praca pod wyciągiem | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Chloroform | — | |
| Błękit metylenowy — roztwór obojętny 0,350 g/l | — | |
| Błękit metylenowy — roztwór kwaśny (0,350 g/l + 6,50 ml H₂SO₄/l) | — | |
| Bufor pH 10 (24 g NaHCO₃ + 27 g Na₂CO₃/l) lub alkaliczny boranowy | — | |
| Ester metylowy kwasu dodecylobenzenosulfonowego, etanolowy NaOH, H₂SO₄ 0,5 mol/l, fenoloftaleina, etanol 95 % | — | |
| Formaldehyd 40 % lub chloroform | — |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Chloroform jest toksyczny i podejrzewany o działanie rakotwórcze — wszystkie ekstrakcje pod wyciągiem, rękawice odporne na rozpuszczalniki, odpady chloroformowe do utylizacji
- Octan etylu (sublacja) — łatwopalny; aparat w dobrze wentylowanym dygestorium
- Formaldehyd (konserwacja) — praca pod wyciągiem, rękawice
- Kwas siarkowy i etanolowy NaOH — okulary i rękawice
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN 903:2002 (EN 903:1993; ISO 7875-1:1984 MOD) — „Jakość wody — Oznaczanie surfaktantów anionowych przez pomiar indeksu błękitu metylenowego MBAS”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of anionic surfactants by measurement of the methylene blue index MBAS”.
Na czym polega ta metoda?
Tworzenie soli błękitu metylenowego z surfaktantami anionowymi w środowisku zasadowym, ekstrakcja tych soli chloroformem i obróbka kwasowa roztworu chloroformowego; usunięcie zakłóceń przez ekstrakcję kompleksu surfaktant–błękit metylenowy z roztworu zasadowego i wytrząsanie z kwaśnym roztworem błękitu. Pomiar absorbancji oddzielonej fazy organicznej przy maksimum absorpcji 650 nm i ocena z krzywej kalibracyjnej.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres: 0,1–5,0 mg/l MBAS (jako dodecylobenzenosulfonian sodu); granica wykrywalności ok. 0,05 mg/l; 20–200 µg MBAS w porcji; Pomiar: absorbancja fazy chloroformowej przy 650 nm, kuweta 10 mm, wobec chloroformu; Ekstrakcja: 100 ml próbki + 10 ml buforu pH 10 + 5 ml obojętnego błękitu + 15 ml chloroformu; wytrząsanie ≥ 1 min; przemycie 110 ml wody + 5 ml kwaśnego błękitu; ekstrakcja powtarzana (2 × 10 ml chloroformu); Odczynniki błękitu: obojętny 0,350 g/l (ślepa ≤ 0,2 A/10 mm); kwaśny 0,350 g/l + 6,50 ml H₂SO₄ (ślepa ≤ 0,02 A/10 mm); ≥ 24 h przed użyciem.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 7 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Spektrometr (spektrofotometr) z pomiarem przy 650 nm i kuwetami 10 mm, Lejki rozdzielcze 250 ml (2 szt. na oznaczenie), Kolby miarowe 50 ml, cylindry 250 ml, pipety 5, 10, 25 ml, Sączki z włókna szklanego (lub miękkie celulozowe) zwilżone chloroformem, lejek, Kolba okrągłodenna z chłodnicą zwrotną, Aparat do wydmuchiwania gazem (sublacji) z octanem etylu — opcjonalnie.
Gdzie stosuje się to badanie?
Ścieki komunalne i przemysłowe (pralnie, kosmetyka, detergenty) — metodyka referencyjna surfaktantów anionowych wg Dz.U. 2019 poz. 1311; Odpływy z oczyszczalni — ocena biodegradacji pierwotnej surfaktantów w skali laboratoryjnej i technicznej; Wody powierzchniowe (rzeki, jeziora) — monitoring zanieczyszczeń detergentami; przy nieznanej matrycy z sublacją; Woda do spożycia — potwierdzenie braku pozostałości surfaktantów anionowych (do 0,05 mg/l); Laboratoria wodociągowe i ochrony środowiska — klasyczna ekstrakcja z pomiarem spektrofotometrycznym.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Chloroform jest toksyczny i podejrzewany o działanie rakotwórcze — wszystkie ekstrakcje pod wyciągiem, rękawice odporne na rozpuszczalniki, odpady chloroformowe do utylizacji; Octan etylu (sublacja) — łatwopalny; aparat w dobrze wentylowanym dygestorium; Formaldehyd (konserwacja) — praca pod wyciągiem, rękawice; Kwas siarkowy i etanolowy NaOH — okulary i rękawice.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN 903.