Méthode. Détermination gravimétrique des huiles et graisses totales et minérales (matières extractibles à l hexane)

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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 manipulation des produits chimiques et l utilisation des équipements de façon sécuritaire. 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 eaux usées, les huiles et graisses proviennent principalement des activités domestiques ainsi que des rejets industriels. Elles peuvent être synthétiques ou d origine animale, végétale ou minérale. En plus des huiles et graisses, cette détermination inclut toute substance extractible à l hexane, tels les colorants organiques, les composés sulfurés, certains acides organiques, surfactants, etc., à condition que cette substance soit moins volatile que l hexane. L identification de l origine des huiles et graisses est d une grande utilité dans la conception des ouvrages d épuration ainsi que dans le dépistage des sources de pollution. La polarité de ces composés est un indice de leur origine car, généralement, les huiles et graisses d origine animale et végétale sont des acides gras, donc polaires, tandis que les hydrocarbures d origine minérale sont non polaires. 1. INTERVALLE DE MESURE Cette méthode permet de mesurer des grandeurs chimiques (concentrations) d huiles et graisses totales ou minérales supérieures à 10 mg/l dans les eaux usées domestiques ou industrielles et dans les effluents traités. 2. PRINCIPE ET THÉORIE 2.1. Les huiles et graisses totales sont extraites de l eau avec de l hexane par agitation continue pendant environ 16 heures La phase organique est séparée, puis asséchée avec du sulfate de sodium et évaporée. Les substances extraites, nommément les huiles et graisses, sont déterminées par gravimétrie Après solubilisation des résidus dans l hexane, un traitement subséquent au gel de silice permet de retenir les huiles et graisses polaires. Les substances non retenues par le gel de silice encore solubles dans l hexane sont considérées comme étant les huiles et graisses minérales et elles sont dosées par gravimétrie.

2 3. FIABILITÉ Page : 2 de Interférences et limitations Pour l extraction, l utilisation d une vitesse de rotation plus rapide augmente les risques de formation d émulsions. Par contre, une vitesse de rotation plus faible peut diminuer la quantité d huiles et graisses extraites pour certains types d échantillons et ainsi sous-évaluer la grandeur chimique (concentration) des huiles et graisses Certains composés organiques volatils peuvent être perdus lors de l évaporation de l hexane Les fractions d huiles, tels les résidus lourds du pétrole, non solubles dans l hexane ne seront pas extraites par cette méthode Limites La limite de détection de la méthode est établie à 3 mg/l La limite de détermination quantitative (limite de quantification) de la méthode est établie à 10 mg/l Sensibilité Sans objet Fidélité La répétabilité relative est à l intérieur de ± 12% La fidélité intermédiaire relative est à l intérieur de ± 12% Justesse La justesse est supérieure à 88% Récupération La récupération d un mesurande ajouté se situe entre 88 et 112%. 4. PRÉLÈVEMENT ET CONSERVATION 4.1. Les échantillons sont prélevés et conservés selon la liste «Échantillons d eau, contenants, agents et délais de conservation» n o L-CR

3 Page : 3 de APPAREILLAGE, ACCESSOIRES ET DOCUMENTS QUALITÉS REQUIS 5.1. Dispositif de rotation horizontal (figure 1 en annexe) Appareil de distillation Fiole d au moins 250 ml avec col à joint rodé Ampoule d extraction en verre ou en téflon de 1000 ml Entonnoir de filtration en verre ou en polypropylène Papier-filtre Whatman #41, 150 mm de diamètre (ou l équivalent) Cylindre gradué de 1000 ml Dessiccateur contenant du gel de silice (6.7) Pompe vacuum de type «sans huile» Bécher Tige de verre Papier absorbant Barreau magnétique Plaque agitatrice Bouteille en verre de capacité d environ 1l Ballon volumétrique, classe A, Pipette volumétrique en verre classe A, Balance analytique dont la sensibilité est d au moins 0,1 mg Dispositif, accessoire ou bracelet pour réduire l électricité statique lors de toutes les pesées Liste : L-CR , Documents qualités nécessaires à la méthode Détermination gravimétrique, M-CR

4 6. RÉACTIFS ET ÉTALONS Page : 4 de Eau : Eau dont la conductivité est < que 2 µmhos/cm ou que la résistivité est > 0,5 MΩ cm n-hexane : Solvant d une pureté minimale de 85 %, 99.0% en isomères C 6 saturés, et dont la quantité de résidus après évaporation est < 1 mg/l Gel de silice anhydre : Solide anhydre de mailles Sulfate de sodium granulaire anhydre : Sel de qualité ACS ou supérieure de mailles Azote : Gaz d une pureté minimale de 99,988 % et un maximum d impureté de 20 ppm Chlorure de sodium : Sel de qualité ACS ou supérieure Gel de silice : Préparer un mélange 1:9 de gel de silice 6-16 mailles «indicateur» et de gel de silice 6-12 mailles «régulier». Lorsque le gel de silice «indicateur» devient rosé, régénérer le mélange de gel de silice en le chauffant à 105 o C pendant au moins une nuit, soit environ 16 heures pour qu il redevienne bleu. 7. PROCÉDURE ANALYTIQUE 7.1. Huiles et graisses totales Vérifier le ph de l échantillon au moment de la réception. ATTENTION : Si un scellé a été apposé sur la bouteille, le ph est vérifié au tout début de l analyse lorsque le scellé est brisé Pour la première extraction, ajouter 75 ml d hexane (6.2) directement dans la bouteille de verre contenant l échantillon Lorsqu un échantillon doit être transvidé dans une autre bouteille, Transvider tout l échantillon dans la nouvelle bouteille Ajouter 25 ml d hexane (6.2) à la bouteille qui contenait l échantillon Remettre le bouchon et agiter celle-ci environ 10 secondes S assurer de bien rincer les parois de la bouteille et transférer l hexane dans la nouvelle bouteille Répéter deux fois les étapes à Fermer hermétiquement la bouteille contenant l échantillon et l hexane, vérifier qu il n y a pas de fuite, et la placer sur le dispositif de rotation horizontal (5.1) Mettre sous tension le dispositif de rotation horizontal et ajuster la vitesse de rotation afin que la bouteille effectue 54 ± 2 rotations à la minute.

5 Page : 5 de 12 Note : On peut observer visuellement et utiliser un chronomètre Laisser fonctionner pendant 16 heures ± 2 heures À la fin du cycle vérifier de nouveau que la vitesse de rotation de la bouteille est de 54 ± 2 rotations à la minute Transférer le contenu de la bouteille dans une ampoule à extraction (5.4) Ajouter à la bouteille environ 10 ml d hexane (6.2) Bien rincer les parois de la bouteille et transférer l hexane dans l ampoule à extraction (5.4) Répéter une fois les étapes et Laisser les 2 phases se séparer Récupérer la phase aqueuse dans la bouteille en verre de l échantillon Pré peser jusqu à masse constante une fiole (5.3) conservée au dessiccateur pour au moins 8 heure Placer un papier-filtre (5.6) dans un entonnoir de filtration (5.5) et ajouter du sulfate de sodium (6.4) pour remplir le papier filtre à moitié Lorsque la hauteur de l émulsion présente dans l ampoule à extraction compte pour environ, moins du quart de la hauteur de l émulsion et de l hexane, filtrer l émulsion et l hexane à travers le papier-filtre contenant du sulfate de sodium dans la fiole pré pesée (7.1.14) (figure 2 en annexe) Lorsque la hauteur de l émulsion présente dans l ampoule à extraction compte pour environ, plus du quart de la hauteur de l émulsion et de l hexane, elle est traitée de la façon suivante Transférer l émulsion dans un bécher (5.10) Si il y a des particules flottantes ajouter le chlorure de sodium (6.6) dans le bécher et mélanger avec une tige de verre (5.11) Ajouter du sulfate de sodium (6.4) au bécher et mélanger avec la tige de verre (5.11) Ajouter du sulfate de sodium (6.4) jusqu à ce que ce dernier ne s agglomère plus Laver le sulfate de sodium avec de l hexane (6.2) en ajoutant suffisamment d hexane pour le couvrir et mélanger avec la tige de verre (5.11).

6 Page : 6 de Récupérer l hexane en le filtrant à travers le papier filtre, préparé à l étape , dans la fiole pré pesée en Répéter deux fois les étapes et Ajouter environ 10 ml d hexane (6.2) à l ampoule à extraction Bien rincer les parois de l ampoule à extraction et récupérer l hexane en le filtrant à travers le papier filtre, préparé à l étape , dans la fiole pré pesée en Répéter une fois les étapes et Vérifier visuellement à la lumière s il y a présence de sulfate de sodium dans la fiole et au cas échéant noté l observation Lorsqu il y a présence des cristaux de sulfate de sodium dans la fiole, effectuer les étapes suivantes Ajouter suffisamment d hexane à la fiole pour dissoudre l échantillon Pré peser jusqu à masse constante une fiole (5.3) conservée au dessiccateur au moins 8 heures Récupérer l hexane en le filtrant à travers un papier-filtre (5.6) dans la fiole pré pesée préparée à l étape Ajouter environ 10 ml d hexane dans la fiole de l étape et rincer les parois Récupérer l hexane en le filtrant à travers le papier-filtre (5.6), préparé à l étape , dans la fiole pré pesée préparée à l étape Répéter deux fois les étapes et Rincer, avec une portion d environ 10 ml d hexane, le sulfate de sodium contenu dans le papier filtre, préparé à l étape , dans la fiole pré pesée et poursuivre à l étape Pour la deuxième extraction ajouter 40 ml d hexane dans la bouteille qui contient la phase aqueuse récupérée (7.1.13) et répéter les étapes et selon les conditions décrites à la section et un temps d extraction variant entre 1 heure et 1 :15 heure Récupérer la phase aqueuse dans un cylindre gradué (5.7) et noter le volume d eau recueilli Faire chauffer l eau du bain-marie de l appareil de distillation à 60 C ± 2 C Ajuster le vide de la pompe (5.9) afin que le temps d évaporation prenne environ une quinzaine de minutes sans dépasser 30 minutes.

7 Page : 7 de Installer chaque fiole sur l appareil à distillation (5.2) et distiller l hexane jusqu à évaporation complète Enlever la fiole de l appareil de distillation Afin de terminer l évaporation du solvant, déposer un adaptateur à vide sur la fiole pré pesée, appliquer un vide à l aide d une trompe à eau et déposer la fiole pré pesée dans l eau du bain-marie pour environ une minute Enlever l adaptateur à vide et assécher l extérieur de la fiole avec du papier absorbant Afin d évacuer les dernières traces de solvant, purger doucement chaque fiole avec de l azote (6.5) pendant environ 10 secondes Vérifier visuellement à la lumière, s il y a présence de cristaux de sulfate de sodium dans la fiole et noter l observation Lorsqu il y a présence des cristaux de sulfate de sodium dans la fiole, effectuer les étapes décrites aux sections à Déposer la fiole pré pesée dans un dessiccateur (5.8) et laisser refroidir Peser chaque fiole et son contenu jusqu à masse constante Huiles et graisses minérales Pré peser jusqu à masse constante une fiole (5.3) conservée au dessiccateur au moins 8 heures. Note : Lorsque la grandeur chimique (concentration) en huiles et graisses mesurée dans la seconde fiole est supérieure à la limite de détection mentionnée à la section 3.2.1, continuer avec l étape Ajouter environ 100 ml d hexane dans la fiole de la première extraction. Chauffer dans le bain-marie à 60 C ± 2 C pour accélérer la d issolution. Continuer avec l étape Prendre la fiole qui contient le résidu de la deuxième extraction, ajouter environ 25 ml d hexane (6.2) afin de dissoudre le résidu. Chauffer légèrement la fiole dans le bain-marie à 60 C ± 2 C pour accélérer la d issolution Transférer l hexane dans la fiole qui contient le résidu de la première extraction Répéter trois fois l étape et Chauffer légèrement la fiole de la première extraction dans le bain-marie à 60 C ± 2 C pour accélérer la dissolution. ATTENTION : Si la masse d huiles et graisses totales est < que 300 mg, aller à l étape Si la masse est > que 300 mg, diluer l échantillon tel que décrit à l étape avant de poursuivre à l étape

8 Page : 8 de Ajouter 3 g de gel de silice (6.3) dans la fiole et agiter mécaniquement avec un barreau magnétique (5.13) pendant 5 minutes. Note : Lorsque la quantité d huiles et graisses totales est > que 100 mg, ajouter 0,3 g de gel de silice pour chaque portion de 10 mg d huiles et graisses totales additionnelle. Il est permis d ajouter jusqu à 9 g de gel de silice pour traiter jusqu à 300 mg d huiles et graisses totales Placer un papier-filtre (5.6) dans un entonnoir de filtration (5.5) et ajouter du sulfate de sodium (6.4) pour remplir le papier filtre au tiers Récupérer l hexane en le filtrant à travers le papier-filtre préparé en dans la fiole pré pesée de la section Ajouter environ 10 ml d hexane à la fiole de l étape et rincer les parois Récupérer l hexane en le filtrant à travers le papier-filtre préparé à l étape dans la fiole pré pesée Répéter une fois les étapes et et ensuite rincer deux fois le papierfiltre Distiller l hexane selon les étapes à Déposer la fiole pré pesée dans un dessiccateur (5.8) et laisser refroidir Peser la fiole avec son contenu jusqu à masse constante Pour diluer l échantillon : Déposer un entonnoir sur le ballon volumétrique (5.16) Transvider l hexane qui contient les huiles et graisses totales dissoutes dans le ballon volumétrique Ajouter environ 10 ml d hexane dans la fiole, rincer et transférer dans le ballon volumétrique Répéter l étape deux fois Rincer l entonnoir avec environ 10 ml d hexane Compléter le ballon au trait de jauge avec de l hexane Prélever à l aide d une pipette volumétrique (5.17), un volume d échantillon contenant une masse d huiles et graisses totales < 300 mg et transférer dans une nouvelle fiole pré pesée jusqu à masse constante Ajouter un volume d hexane à cette fiole afin d avoir un volume final d environ 100 ml et effectuer les étapes à

9 Page : 9 de CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS 8.1. Les résultats sont exprimés en mg/l La grandeur chimique en huiles et graisses totales de l échantillon sera de : H & G totales(mg/l) = [( M fiole1h & G (g) M fiole1 vide(g) ) + ( M fiole2 H & G (g) M fiole2 vide(g) )] 6 V éch. (ml) *10 M fiole H & G = masse en grammes de la fiole 1 contenant les huiles et graisses totales. M fiole1vide = masse de la fiole 1 vide. M fiole2 H & G = masse de la fiole 2 contenant les huiles et graisses totales. M fiole2 vide = masse de la fiole 2 vide. V éch. = volume de l échantillon La grandeur chimique en huiles et graisses minérales de l échantillon sera de : H & G minérales (mg/l) [M = fiole H & G min (g) M Véch. (ml) fiole vide (g)] * F acteur D ilution *10 6 M fiole H & G min = masse en grammes de la fiole contenant les huiles et graisses minérales. M fiolevide = masse en grammes de la fiole vide servant à l analyse des huiles et graisses minérales. V éch. = volume de l échantillon. Facteur Dilution = V V total échant prélevé V total = volume du ballon volumétrique. V échant prélevé = volume d échantillon prélevé. (ml) (ml)

10 9. RÉFÉRENCES Page : 10 de United States Environmental Protection Agency, Office of Water, Method 1664, Revision A: N-Hexane Extractable Material (HEM; Oil and Grease) and Silica Gel Treated N- Hexane Extractable Material (SGT-HEM; Non-polar Material) by Extraction and Gravimetry, EPA-821-R , February 1999, 23p CENTRE D EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC. Détermination des huiles et des graisses dans les eaux : méthode gravimétrique, MA. 415 HGT 2.0, Ministère du Développement durable, de l Environnement et des Parcs du Québec, 2011, 17 p.

11 Page : 11 de 12 Annexes Figure 1, Schéma d un dispositif d extraction basé sur une rotation horizontale des bouteilles

12 Page : 12 de 12 Hauteur de l émulsion et de l hexane Hauteur de l émulsion Ici, la hauteur de l émulsion compte pour plus du quart de la hauteur de l émulsion et de l hexane Figure 2, Répartition de l émulsion et de l hexane