Méthode. Détermination des composés phénoliques totaux dans l eau par colorimétrie à ph 10

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1 Page : 1 de 12 AVERTISSEMENT : Avant d appliquer cette méthode, consulter les manuels d instructions, les fiches signalétiques et autres documents portant sur la sécurité. Le timbre d'encre coloré indique que ceci est un document contrôlé. L'absence de couleur indique que cette copie n'est pas contrôlée et ne recevra pas des mises à jour de révision. INTRODUCTION Dans les limites de cette méthode, les termes «phénols» ou désignent une famille de composés organiques aromatiques mono ou polycycliques sur lesquels un ou plusieurs groupements hydroxyl (-OH) y sont directement attachés. Dans les eaux usées, les phénols proviennent principalement des raffineries, des industries chimiques et pétrochimiques ainsi que des déchets domestiques. Les eaux chlorées, en présence de phénols, ont un goût désagréable dû à la formation de chlorophénols. Ce goût est décelé même en présence de quelques microgrammes par litre de phénols. Il est à souligner que les résultats obtenus par cette méthode ne représentent que la concentration minimale puisque la plupart des réagissent différemment avec les réactifs utilisés dans la présente méthode et que leur sensibilité est généralement moindre que celle du phénol (C 6 H 5 OH) utilisé pour préparer la courbe d étalonnage. 1. INTERVALLE DE MESURES 1.1. Cette méthode permet de mesurer des concentrations de allant de 13 à 300 µg/l dans les eaux de surface, les eaux usées domestiques ou industrielles, les boues de fosses septiques ou dans les boues de toilettes chimiques L intervalle de mesures peut être étendu par une dilution adéquate des échantillons. 2. PRINCIPE ET THÉORIE 2.1. Une portion connue d un échantillon est distillée permettant ainsi d éliminer les interférences. Les phénols entraînés par la vapeur se retrouvent dans le distillat Le ph du distillat est ajusté à 10,0 avec un tampon d hydroxyde d ammonium et une couleur rougeâtre est développée en y ajoutant une solution d amino-4 antipyrine en présence d une solution de ferricyanure de potassium. Afin d améliorer la sensibilité, le complexe ainsi formé est extrait dans un volume connu de chloroforme. L absorbance de cette solution est mesurée à l aide d un spectrophotomètre à la longueur d onde de 460 nm La cinétique de la réaction avec le amino-4 antipyrine ainsi que la sensibilité diffèrent d un composé phénolique à l autre. L identité et la concentration de chacun de ces composés

2 Page : 2 de 12 n étant pas définies pour chaque échantillon, c est le «phénol» (C 6 H 5 OH) qui est utilisé comme étalon et les résultats sont exprimés en équivalent de phénol (ou composés phénoliques). 3. CRITÈRES D ACCEPTABILITÉ 3.1. Validation de méthode Interférences et limitations Limites La plupart des interférences sont éliminées ou très réduites lors de la distillation La limite de détection de la méthode est établie à 4 µg/l La limite de quantification de la méthode est établie à 13 µg/l Sensibilité Fidélité La sensibilité (par exemple 1/b, sur l instrument Hach) de la méthode se situe autour de unités d absorbance/ µg/l de phénol La répétabilité relative est à l intérieur de ± 15 % La fidélité intermédiaire de mesure est à l intérieur de ± 15% Justesse La justesse doit se situer entre 85 % et 100% Récupération La récupération d un échantillon fortifié se situe entre 85% et 115%.

3 Page : 3 de Éléments de contrôle qualité Les éléments de contrôle de la qualité analysés doivent se situer à l intérieur des intervalles spécifiés ci-dessous : Éléments de contrôle qualité Limite minimale acceptable Limite maximale acceptable Coefficient de corrélation R Unité Blanc de méthode (BLM) -4 4 µg/l phénol Échantillon fortifié (ECF) % Étalon de contrôle externe (ETCE) % Duplicata (DUP) > 13.2 µg/l phénol % 4. PRÉLÈVEMENT ET CONSERVATION 4.1. Les échantillons sont prélevés et conservés selon le document n o L-CR , Échantillons d eau, contenants, agents et délais de conservation Vérification de la présence d agents oxydants : Prendre une bandelette de papier indicateur amidon-iodure de potassium (6.17) et la tremper dans la solution tampon acétate acide acétique (6.31) Prélever une portion de l échantillon à l aide d une pipette jetable (5.21) Déposer une goutte d échantillon sur la bandelette de papier indicateur Si la couleur de la bandelette ne change pas, aller à la section Si la couleur de la bandelette devient bleue, ajouter à l échantillon environ 3 g de sulfate ferreux (6.18). Refermer la bouteille et agiter délicatement Vérifier de nouveau la présence d agents oxydants en suivant les étapes à Répéter les étapes à jusqu à ce qu il n y ait plus de changement de couleur de la bandelette. Note : Lorsqu il s agit d un échantillonnage légal, il faut ajouter au blanc d échantillonnage environ la même quantité de sulfate ferreux que la quantité ajoutée à l échantillon.

4 Page : 4 de Ajout de l agent de conservation Ajouter 4 ml de H 2 SO 4 50 % (6.19), refermer la bouteille et agiter délicatement. Vérifier le ph pour s assurer qu il est < 2 unités. Si ce n est pas le cas, ajouter du H 2 SO 4 50% jusqu à un ph < 2 unités Indiquer la présence de H 2 SO 4 50% sur la bouteille qui contient l échantillon en apposant une petite étiquette indiquant cette mention. 5. APPAREILLAGE, ACCESSOIRES ET DOCUMENTS QUALITÉ REQUIS 5.1. Montage de distillation (voir annexe) Support élévateur Chauffe-ballon et son contrôleur Ballon de 1 L Adaptateur Claisen Ampoule à addition de 125 ml Adaptateur de verre Condenseur de type Graham 5.2. Électromètre 5.3. Électrode combinée de ph 5.4. Spectrophotomètre UV-visible 5.5. Bouteilles de verre de 1 L étalonnées à 500 ml 5.6. Pipettes volumétriques, classe A 5.7. Distributeur de liquide 5.8. Ballons volumétriques, classe A 5.9. Pipettes mécaniques Cylindre gradué Béchers Papiers filtre, de qualité filtration rapide Ampoule à décantation de 1 L

5 5.14. Plaque agitatrice Barreaux magnétiques Chronomètre Page : 5 de Balance analytique dont la précision est 0,1 mg Vials Tubes de culture Bouteilles en verre Pipettes jetables Pour la consultation des documents reliés à la méthode, cliquer sur la touche «lien vers la documentation» dans le logiciel IsoVision. 6. RÉACTIFS, ÉTALONS ET CONTRÔLES QUALITÉ ATTENTION : La concentration d un nouveau lot d étalon doit être vérifiée à l aide du lot précédent avant d être utilisé. L écart entre le nouveau lot et la concentration attendue doit être égal ou inférieur à la valeur de la répétabilité affichée au point ATTENTION : Certaines solutions peuvent être remplacées par des étalons disponibles commercialement. La concentration de l étalon commercial doit être vérifiée. La concentration peut être différente de celle mentionnée. Les dilutions devront être modifiées en conséquence. ATTENTION : Les matériaux de référence ainsi que les étalons périmés doivent être validés de nouveau avant utilisation. Une nouvelle date de péremption doit être identifiée et justifiée Eau dont la conductivité est < que 2 µmhos/cm ou la résistivité est > que 0,5 MΩ cm Phénol (C 6 H 5 OH) : Composé solide de qualité ACS ou supérieure dont la pureté est égale ou supérieure à 99 % Amino-4 antipyrine : Composé solide, minimum de 98% de pureté 6.4. Ferricyanure de potassium (K 3 Fe(CN) 6 ) : Solide de qualité ACS ou supérieure 6.5. Acide phosphorique concentré (H 3 PO 4 ) : Liquide de qualité ACS ou supérieure 6.6. Sulfate de cuivre (CuSO 4 5H 2 O) : Solide de qualité ACS ou supérieure 6.7. Chlorure d ammonium (NH 4 Cl) : Solide de qualité ACS ou supérieure

6 Page : 6 de Hydroxyde d ammonium concentré (NH 4 OH) : Solution concentrée de qualité ACS ou supérieure Chloroforme (CHCl 3 ), de qualité HPLC Hydroxyde de sodium (NaOH) : Solide de qualité ACS Acide sulfurique (H 2 SO 4 ) : Liquide de qualité ACS ou supérieure Sulfate de sodium anhydre (Na 2 SO 4 ) : solide de qualité ACS ou supérieure Produit anti moussant Granules anti-soubresauts Acétate de sodium anhydre : Solide de qualité ACS ou supérieure Acide acétique : Liquide de qualité ACS ou supérieure Papier indicateur amidon-iodure de potassium Sulfate ferreux (FeSO4) :Solide de qualité ACS ou supérieure Acide sulfurique 50 % (V/V) : Placer un bécher d au moins 1,5 L (5.11) dans un bain de glace. Ajouter 500 ml d eau (6.1) et agiter sur une plaque agitatrice (5.14) à l aide d un barreau magnétique (5.15). Ajouter lentement dans le bécher 500 ml d acide sulfurique concentré (6.11). Cette solution est conservée à la température ambiante jusqu à épuisement Solution d acide sulfurique 5 % (V/V) : Diluer 50 ml de la solution d acide sulfurique 50 % (V/V) dans un bécher (5.11) contenant 450 ml d eau (6.1). Transférer cette solution dans une bouteille (5.20). Cette solution est conservée à température ambiante et est stable jusqu à son épuisement Solution d hydroxyde de sodium 10 M : Peser environ 400 g d hydroxyde de sodium (6.10). Transférer lentement le solide dans un bécher d au moins 1000 ml contenant environ 800 ml d eau (6.1). Dissoudre le sel et compléter à 1000 ml avec l eau. Cette solution est conservée à température ambiante et est stable jusqu à son épuisement. Note : Cette solution peut être remplacée par une solution commerciale Solution d hydroxyde de sodium d environ 1 M : Peser environ 40 g d hydroxyde de sodium (6.10). Transférer lentement le solide dans un bécher d au moins 1000 ml contenant environ 800 ml d eau (6.1). Dissoudre le sel et compléter à 1000 ml avec l eau. Cette solution est conservée à température ambiante et est stable pour deux semaines. Note : Cette solution peut être remplacée par une solution commerciale ou préparée par dilution de la solution d hydroxyde de sodium 10 M (6.21) Solution d acide phosphorique d environ 10 % : Prélever 10 ml d acide phosphorique (6.5) à l aide d une pipette mécanique (5.9). Transférer l acide dans un bécher d au moins

7 Page : 7 de ml (5.11) contenant 90 ml d eau (6.1) et mélanger. Cette solution est conservée à température ambiante et est stable jusqu à son épuisement Solution de sulfate de cuivre 10% P/V: Peser environ 100 g de sulfate de cuivre (6.6). Transférer le solide dans un ballon volumétrique de 1000 ml (5.8) contenant environ 500 ml d eau (6.1). Dissoudre le sel et compléter au trait de jauge avec l eau. Cette solution est conservée à température ambiante et est stable jusqu à son épuisement Étalon de phénol de 1000 mg/l : Peser environ 0,5000 g de phénol (6.2). Transférer le solide dans un ballon volumétrique de 500 ml (5.8) contenant environ 250 ml d eau (6.1). Dissoudre le solide et ajouter, à l aide d une pipette mécanique (5.9), 2 ml d acide sulfurique 50% (6.19). Compléter au trait de jauge avec l eau. Calculer la concentration de la solution à partir de la masse exacte du solide pesé. Cette solution est conservée à température ambiante et est stable pour trois mois. Note : Cette solution peut être remplacée par un étalon commercial Étalon de phénol de 10 mg/l : Transférer, à l aide d une pipette volumétrique (5.6), 2 ml de l étalon de phénol de 1000 mg/l (6.25) dans un ballon volumétrique de 200 ml (5.8). Compléter au trait de jauge avec de l eau. Préparer cet étalon à chaque série d analyse Étalon d étalonnage de phénol de 0 µg/l à 300 µg/l : Transférer à l aide d une pipette volumétrique (5.6) respectivement 0,0, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0, 5,0, 10,0 et 15,0 ml de l étalon de phénol de 10 mg/l (6.26) dans des béchers de 1000 ml (5.11) contenant 500 ml d eau (6.1). Les concentrations respectives de ces étalons sont de 0, 20, 40, 60, 80, 100, 200 et 300 µg/l phénol. Préparer ces étalons à chaque série d analyse. Note : Les étalons de 200 et 300 µg/l phénols ne sont préparés qu au besoin (voir point 7.3.5) Solution d amino-4 antipyrine : Peser environ 2,0 g d amino-4 antipyrine (6.3). Transférer le solide dans un ballon volumétrique de 100 ml (5.8) contenant environ 50 ml d eau (6.1). Dissoudre le solide et compléter au trait de jauge avec l eau. Préparer cette solution à chaque série d analyse Solution de ferricyanure de potassium : Peser environ 8,0 g de ferricyanure de potassium (6.4). Transférer le solide dans un ballon volumétrique de 100 ml (5.8) contenant environ 50 ml d eau (6.1). Dissoudre le solide et compléter au trait de jauge avec l eau. Préparer cette solution à chaque série d analyse Solution tampon d hydroxyde d ammonium : Peser environ 135,2 g de chlorure d ammonium (6.7). Transférer dans un ballon volumétrique de 2000 ml (5.8) contenant 1150 ml d hydroxyde d ammonium concentré (6.8) mesuré à l aide d un cylindre gradué (5.10). Dissoudre le solide et compléter au trait de jauge avec de l eau (6.1). Vérifier que le ph de la solution est à 10,5 ± 0,1 unités de ph. Ajuster au besoin le ph en ajoutant goutte à goutte la solution d acide sulfurique 50 % (V/V) (6.19) ou la solution d hydroxyde de sodium 10 M (6.21). Cette solution est conservée à la noirceur et à la température ambiante et est stable jusqu'à épuisement Solution tampon acétate - acide acétique ph 4 : Peser environ 146 g d acétate de sodium anhydre (6.15). Transférer le sel dans un ballon volumétrique de 1000 ml (5.8) contenant

8 Page : 8 de 12 environ 400 ml d eau (6.1). Peser environ 480 g d acide acétique (6.16). Ajouter au ballon volumétrique. Dissoudre le sel et compléter au trait de jauge avec l eau. Cette solution se conserve une année Blanc de méthode (BLM) : Prélever un volume de 500 ml d eau (6.1) et suivre toutes les étapes comme un échantillon (voir section 7) Échantillon fortifié (ECF) Note : L échantillon fortifié peut être effectué en diluant l échantillon choisi pour faire l ajout d un fortifié ou en modifiant la concentration de l étalon utilisé de manière à obtenir un ajout représentant idéalement entre 50% et 100% de la concentration de l échantillon Prélever 250 ml d échantillon, ajouter 250 ml d eau (6.1) et ajouter 2,5 ml de l étalon de phénol de 10 mg/l (6.26) Étalon de contrôle externe (ETCE 500 mg/l) : Cet étalon peut être acheté commercialement ou fait au laboratoire. Si l étalon est fait au laboratoire voici ce que pourrait être la façon de le préparer : Peser environ exactement g de phénol (6.2) et le transférer dans un ballon volumétrique de 1 litre (5.8) contenant 500 ml d eau 96.1) et 4 ml H 2 SO 4 50% (6.19). Compléter avec de l eau ETCE (1 mg/l) : Prélever 2 ml de l étalon préparé en 6.34 et le transférer dans un ballon volumétrique de 1 litre contenant 500 ml d eau et 4 ml H 2 SO 4 50%. Compléter avec de l eau ETCE (50 µg/l) : Prélever 25 ml de l étalon préparé en et suivre toutes les étapes comme un échantillon section PROCÉDURE ANALYTIQUE 7.1. Pré traitement des échantillons Note : Préparer le montage de distillation (voir schéma en annexe) Prélever, à l aide d un cylindre gradué (5.10), 500 ml d échantillon (ou une portion diluée à 500 ml si l on s attend à ce que la concentration en phénol soit élevée), et transvider dans un bécher de 1 L (5.11) Ajuster le ph de l échantillon à environ 4,0 ± 0,1 unités de ph en ajoutant à l aide d un compte goutte soit la solution d acide phosphorique 10% (6.23) ou la solution d hydroxyde de sodium 10 M (6.21) Si la présence de sulfures est perceptible, laisser agiter l échantillon quelques minutes sous la hotte Transférer l échantillon dans le ballon à distillation (5.1.3) et ajouter quelques granules anti-soubresauts (6.14) ainsi qu une goutte de produit anti moussant (6.13).

9 Page : 9 de Ajouter 5 ml de la solution de sulfate de cuivre 10% P/V (6.24) à l aide d une pipette mécanique (5.9) Déposer le ballon à distillation dans le chauffe-ballon (5.1.2) et installer les autres composantes sur le ballon tel que montré sur le schéma en annexe Placer une bouteille de verre (5.5) sous le condenseur (5.1.7) Débuter la distillation Vérifier que le robinet de l ampoule à addition est bien fermé et ajouter environ 50 ml d eau dans l ampoule (5.1.5) Distiller l échantillon jusqu à la récupération d environ 450 ml de distillat dans la bouteille de verre Ouvrir le robinet de l ampoule à addition afin d ajouter le 50 ml d eau au ballon de distillation. Refermer le robinet Poursuivre la distillation jusqu à l obtention d un volume de distillat de 500 ml dans la bouteille de verre Développement de la couleur et extraction À la bouteille contenant 500 ml de l étalon d étalonnage (6.27), d un élément de contrôle de qualité distillé ou de l échantillon distillé, ajouter 10 ml de la solution tampon d hydroxyde d ammonium (6.30) en agitant. Le ph de la solution doit être 10,0 ± 0,1 unités de ph tel que vérifié à l aide d un électromètre (5.2), sinon l ajuster à 10,0 ± 0,1 à l aide de la solution d acide sulfurique 5 % (V/V) (6.20) et/ou de la solution d hydroxyde de sodium 1 M (6.22) Tout en agitant la solution, ajouter 3,0 ml de la solution d amino-4 antipyrine (6.28) Continuer l agitation et, sans tarder, ajouter 3,0 ml de la solution de ferricyanure de potassium (6.29). Partir le chronomètre (5.16). Permettre à la couleur de se développer pendant trois minutes Transférer la solution dans une ampoule à décantation (5.13) et ajouter 25 ml de chloroforme (6.9) à l aide d un distributeur de liquide (5.7). Ce distributeur de liquide est dédié et le volume est fixé à 25 ml. Aucun besoin de vérifier l exactitude de ce distributeur étant donné que l important est d ajouter toujours le même volume. L exactitude de l instrument est suffisante Agiter l ampoule et son contenu dix fois, laisser reposer et agiter encore dix fois Répéter l étape d agitation de dix fois Laisser reposer pour séparer les deux phases et récupérer la phase organique dans un vial (5.18) en la passant à travers un filtre (5.12) contenant du sulfate de sodium anhydre (6.12).

10 7.3. Dosage Page : 10 de La mesure de l absorbance s effectue à 460,0 nm Vérifier la configuration du spectrophotomètre UV/Visible. Les critères de configuration se trouvent dans l instruction de travail du spectrophotomètre utilisé Ajuster le «zéro» de l instrument avec du chloroforme Mesurer l absorbance des étalons d étalonnage de 0 à 100 µg/l, des éléments de contrôle de qualité et des échantillons en utilisant les tubes de culture (5.19). Imprimer et conserver les données brutes et les joindre à la séquence d analyse de la base de données LIMS Lorsque la concentration d un échantillon se situe entre 100 et 300 µg/l : Relire la courbe d étalonnage en incluant les étalons d étalonnage de 200 et 300 µg/l, les contrôles de qualité ainsi que cet échantillon Recalculer la concentration de cet échantillon à partir de cette nouvelle courbe d étalonnage, en utilisant le logiciel Standard Curve. Imprimer et conserver les données brutes et les joindre à la séquence d analyse. Il n est pas du tout nécessaire de conserver le fichier de calculs. Il y a aussi la possibilité lorsqu un des échantillon de la série dépasse la concentration de 100 µg/l, de lire toute la séquence sur une courbe allant jusqu à 300 µg/l Si la concentration d un échantillon excède 300 µg/l, il faut reprendre la distillation en prenant un volume d échantillon plus petit. 8. CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS 8.1. Les résultats sont exprimés en µg/l phénol La concentration en sera de : Cfinale (µg/l phénol) = C lue V (µg/l phénol)* V final prélevé (ml) (ml) C lue = concentration de l échantillon calculée à partir de la courbe d étalonnage. V prélevé = volume d échantillon prélevé. V final = volume final recueilli (habituellement, ce volume est de 500 ml) Saisir les résultats dans la base de données LIMS.

11 Page : 11 de Saisir les résultats des éléments de contrôle qualité dans la charte de contrôle de l année en cours sur le serveur S. Enregistrer une non-conformité lors du non-respect d un ou plusieurs éléments de contrôle de la qualité et transmettre la non-conformité au responsable qualité. 9. RÉFÉRENCES 9.1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA), AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA), WATER ENVIRONMENT FEDERATION (WEF). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21e édition, 2005, 5530 B, 5530 C CENTRE D EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, (indice phénol) : méthode colorimétrique automatisée avec l'amino-4-antipyrine, MA. 404 I.Phé. 2.2, Rév. 1, Ministère du Développement durable, de l Environnement et des Parcs du Québec, 2010, 13 p.

12 ANNEXE Page : 12 de 12 Montage de distillation des Phénols