VialTweeter – مفاعل سونوري لاستخراج المعادن النادرة من التربة
لمراقبة صحة التربة وتلوثها ، يجب استخراج وقياس الملوثات مثل المعادن النادرة. يسهل VialTweeter الاستخراج قبل التحليل في سير عمل المختبر بشكل كبير. يعد استخراج المعادن النادرة من عينات التربة مثالا رائعا يوضح كفاءة وموثوقية VialTweeter لتحسين نتائج الاستخراج.
استخراج المعادن النادرة من عينات التربة
يعد استخراج المعادن النزرة من التربة خطوة تحليلية حاسمة في المراقبة البيئية والدراسات الجيوكيميائية والتقييمات الزراعية. غالبا ما تستغرق الطرق التقليدية ، بما في ذلك الهضم الحمضي والاستخراج الدقيق والاستخراج بمساعدة الميكروويف ، وقتا طويلا و / أو كثيفة الكاشف و / أو خطرة بالبيئة.
يعد VialTweeter ، وهو ممثل سونوري بالموجات فوق الصوتية عالي الطاقة ، بديلا ممتازا ، حيث يوفر كفاءة استخراج محسنة ، وتقليل وقت المعالجة ، والحد الأدنى من استهلاك الكاشف. يحسن هذا النهج الجديد بشكل كبير استعادة العناصر النزرة من مصفوفات التربة ، مما يضمن نتائج أكثر دقة وقابلية للتكرار مع الالتزام بمبادئ الكيمياء التحليلية الخضراء.
سونيكاتور متعدد العينات “VialTweeter” لإعداد العينة في وقت واحد من قوارير مختومة متعددة وأنابيب الاختبار
استخراج المعادن النادرة من التربة باستخدام قارورة الصوت متعددة الأنابيب
أجرى Carretero-Peña et al. (2021) دراسة توضح أن VialTweeter هي أداة عالية الكفاءة لاستخراج المعادن النزرة من التربة. التفاصيل والنتائج الرئيسية لأبحاثهم موضحة أدناه.
استخراج بالموجات فوق الصوتية مع VialTweeter:
يتم وزن 4.0-7.5 مجم من التربة في أنابيب إيبندورف سعة 1.5 مل. تتم إضافة حجم معين من محلول HNO₃ (0.60-1.5 مل) ، ويتم إغلاق الأنابيب قبل وضعها في مفاعل صوت VialTweeter. تخضع العينات للاستخراج بالموجات فوق الصوتية في درجة حرارة الغرفة لمدة 450 ثانية. بعد الصوتنة ، يتم طردها بالطرد المركزي عند 3500 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. يتم نقل جزء من المادة الطافية عبر ماصة دقيقة إلى قارورة سعة 10 مل ، حيث يتم تخفيفها بنسبة 5.0٪ HNO₃. يضاف معيار داخلي للجرمانيوم (Ge IV) لتحقيق تركيز نهائي قدره 10 نانوغرام / مل قبل التحليل.
المدة مع VialTweeter: 450 ثانية
الهضم الحمضي لعينات التربة:
تتم معالجة 50 مجم من التربة ب 2.5 مل من HNO₃ و 5.0 مل من HF في أوعية هضم تفلون مغلقة عند 90 درجة مئوية لمدة 8 ساعات. ثم يتم فتح الأوعية ، ويضاف 2.5 مل من HClO ₄ قبل تبخير الخليط حتى يجف عند 200 درجة مئوية على طبق ساخن. بعد ذلك ، يتم إدخال 1.0 مل من HNO₃ وتبخر مرة أخرى. تتضمن الخطوة الأخيرة إذابة البقايا في 2.5 مل من HNO₃ ، ونقل المحلول إلى قارورة حجمية سعة 50 مل ، واستكمال الحجم بماء فائق النقاء. تتم إضافة المعايير الداخلية للإنديوم (في III) و Yttrium (Y III) (50 ميكرولتر من محلول 10 مجم / لتر) لضمان الدقة في تحليل العناصر اللاحقة.
مدة الهضم الحمضي: 8 ساعات
تحسين ظروف الاستخراج
اختبرت الأبحاث ظروف استخراج مختلفة للحصول على أكبر قدر ممكن من المعادن النادرة من عينات التربة. تعمل هذه الظروف على زيادة استعادة العناصر النزرة إلى أقصى حد مع تقليل استخدام الأحماض وتقليل وقت الاستخراج الإجمالي مقارنة بطرق الهضم التقليدية.
| البارامتر | القيمة المحسنة |
|---|---|
| سعة صوتنة | 93% |
| وقت السونات | 450 ثانية |
| تركيز HNO3 | 80% |
| نسبة المذيبات إلى العينة | 0.18 مل / مجم |
مقارنة كفاءة الاستخراج: VialTweeter مقابل الهضم الحمضي
يسلط التقييم المقارن لإنتاجية استخراج المعادن مقابل العينات المرجعية المستخرجة عن طريق الهضم الحمضي الضوء على الكفاءة والموثوقية الممتازة لجهاز الصوت متعدد الأنابيب VialTweeter.
| عنصر | VialTweeter – عائد استخراج Ultasonic (٪) | إنتاجية استخراج الهضم الحمضي (٪) |
|---|---|---|
| الكادميوم (Cd) | ~ 100٪ | ~ 100٪ |
| النحاس (Cu) | ~ 130٪ | ~ 100٪ |
| الزنك (Zn) | ~ 70-100٪ | ~ 100٪ |
| الزرنيخ (As) | ~ 97٪ | ~ 100٪ |
| الرصاص (الرصاص) | ~ 110٪ | ~ 100٪ |
تعني كفاءة الاستخراج الأكبر من 100٪ أن كمية عنصر معين المستخرج من العينة تتجاوز القيمة المتوقعة أو المرجعية.
باستخدام VialTweeter ، يسهل الاستخراج الفعال عالي الإنتاجية للمواد من العينات سير العمل اليومي في المختبرات التحليلية.
- استخراج أسرع - يقلل بشكل كبير من الوقت من ساعات إلى دقائق.
- الحد الأدنى من تلوث العينة - تصميم قارورة مختومة يمنع التلوث المحمول جوا أو المتبادل.
- قابلية عالية للتكرار - التوزيع المنتظم للطاقة عبر القوارير يزيل التباين.
- الصديقه - يقلل من استهلاك الأحماض والنفايات الخطرة.
- قابلة للتطوير وعالية الإنتاجية – مناسب لبرامج المراقبة البيئية السريعة.
إعداد VialTweeter
Hielscher VialTweeter مع VialPress
ممثل صوت VialTweeter
آلية الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة)
مبدأ عمل الممثل الصوتي VialTweeter هو التجويف بالموجات فوق الصوتية القوي ، وهو عبارة عن pehnomenon مادي يولد قوى قص عالية موضعية وفروق ضغط داخل وسط سائل. تسهل هذه الظاهرة تكسير جزيئات التربة وتعزز كفاءة ترشيح أيونات المعادن إلى مذيب استخراج.
المزايا الرئيسية للتجويف بالموجات فوق الصوتية في استخراج التربة:
- تحسين اضطراب المصفوفة: تعمل النفاثات الدقيقة التي يسببها التجويف على تعزيز تغلغل المذيبات في جزيئات التربة.
- انخفاض حجم الجسيمات: تعمل القوى الميكانيكية على تكسير الركام ، مما يعرض مساحة أكبر لاستخراج المعادن.
- زيادة حركية التفاعل: تسريع الامتصاص والذوبان للمعادن النزرة في المحلول.
- تقليل استخدام الكاشف: يقلل تقليل تركيز الحمض من التأثير البيئي دون المساس بكفاءة الاستخراج.
تكوين وتصميم VialTweeter
يتكون نظام VialTweeter من كتلة من التيتانيوم مع 10 فتحات قارورة ، مما يضمن توزيعا موحدا للطاقة بالموجات فوق الصوتية. يتم تشغيله بواسطة مولد بالموجات فوق الصوتية بقوة 200 واط بتردد 26 كيلو هرتز وينقل طاقة متساوية لكل عينة ، مما يضمن عمليات استخراج متسقة وقابلة للتكرار عبر قوارير متعددة في وقت واحد.
دلائل الميزات:
- صوتنة موحدة عالية الطاقة لمعالجة الدفعات.
- القضاء على التلوث المتبادل بسبب عزل القارورة.
- الحد الأدنى من فقدان العينة في أوعية التفاعل المختومة.
- قابلية التوسع للمراقبة البيئية عالية الإنتاجية.
يتوفر VialTweeter أيضا كنموذج صوتي أحادي الأنبوب لإعداد عينة موثوقة لأنابيب Falcon. اقرأ المزيد عن النموذج أحادي الأنبوب المخصص للصوتنة المعقمة لأنابيب الصقر!
التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صنع في ألمانيا
Hielscher الموجات فوق الصوتية معروفة جيدا لأعلى معايير الجودة والتصميم. المتانة والتشغيل السهل تسمح بالتكامل السلس للموجات فوق الصوتية لدينا في المنشآت الصناعية. يتم التعامل بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات الصعبة بواسطة الموجات فوق الصوتية Hielscher.
Hielscher Ultrasonics هي شركة حاصلة على شهادة الأيزو وتركز بشكل خاص على الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. بطبيعة الحال، الموجات فوق الصوتية Hielscher هي CE المتوافقة وتلبية متطلبات UL، وكالة الفضاء الكندية وبنفايات.
نماذج Hielscher Noncontact Sonicator UIP400MTP للألواح الدقيقة و VialTweeter و CupHorn: تحضير عينة عالية السرعة وعالية الإنتاجية
VialTweeter – سونيكات 10 عينات في ظروف معقمة!
VialTweeter – متعدد الأنابيب Sonicator للصوتنة غير المباشرة المتزامنة ل 10 أنابيب اختبار في ظل نفس الظروف
الأدب / المراجع
- FactSheet VialTweeter – Multi-Tube Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet VialTweeter VT26dxx – Single Falcon Tube Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Selena Carretero-Peña, M.R. Palomo-Marín, Lorenzo Calvo-Blázquez, Eduardo Pinilla-Gil (2021): Optimization and validation test of a sonoreactor-assisted methodology for fast and miniaturized extraction of trace elements from soils. Talanta, Volume 221, 2021.
- Khan, S., Zuccato, J.A., Ignatchenko, V. et al. (2024): Organelle resolved proteomics uncovers PLA2R1 as a novel cell surface marker required for chordoma growth. acta neuropathol commun 12, 39 (2024).
- Raatschen, N., Wenzel, M., Ole Leichert, L.I., Düchting, P., Krämer, U. Bandow, E.J. (2013): Extracting iron and manganese from bacteria with ionophores—A mechanism against competitors characterized by increased potency in environments low in micronutrients. Proteomics, 13: 1358-1370.
أسئلة مكررة
ما هي عينات التربة؟
عينات التربة هي أجزاء صغيرة من التربة يتم جمعها من موقع معين لتقييم خصائصها الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. تساعد هذه العينات في التخطيط الزراعي والمراقبة البيئية وتقييمات التلوث.
كيف يتم تحليل التربة؟
يتضمن تحليل التربة الاختبارات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. تشمل الطرق الفيزيائية والكيميائية قياس الأس الهيدروجيني وتحليل الملمس وقياس المواد العضوية. يقيم التحليل الكيميائي المغذيات الكبيرة (N ، P ، K) ، والعناصر النزرة ، والملوثات باستخدام تقنيات مثل التحليل الطيفي للامتصاص الذري (AAS) أو قياس الطيف الكتلي للبلازما المقترن بالحث (ICP-MS). تقوم الاختبارات البيولوجية بتقييم النشاط الميكروبي والكتلة الحيوية لتحديد صحة التربة.
ما هي المعادن النزرة في العينات؟
تشير المعادن النادرة في العينات إلى العناصر الأساسية الموجودة بكميات صغيرة جدا ، غالبا عند مستوى ميكروغرام أو مليغرام لكل كيلوغرام. تشمل المعادن النزرة الشائعة في التربة الحديد (Fe) والمنغنيز (Mn) والزنك (Zn) والنحاس (Cu) والبورون (B) ، وهي ضرورية لنمو النبات وصحة التربة.
ما هي أكثر أنواع قوارير العينات وأنابيب الاختبار شيوعا؟
تشمل الأنواع الأكثر شيوعا من قوارير العينات وأنابيب الاختبار قوارير زجاجية وبلاستيكية مصنوعة من زجاج البورسليكات أو البولي بروبيلين أو البوليسترين. تشمل الخيارات القياسية قوارير ذات غطاء لولبي ، وقوارير ذات غطاء مفاجئ ، وقوارير تجعيد الختم. لتحليل التربة ، غالبا ما يفضل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أو الحاويات الزجاجية لتجنب التلوث.
ما هو معيار أخذ عينات التربة؟
يختلف معيار أخذ عينات التربة حسب المنطقة والتطبيق ، ولكن الإرشادات الشائعة تشمل ASTM D420 لتوصيف الموقع و ISO 10381 لجودة التربة. توفر وزارة الزراعة الأمريكية ووكالة حماية البيئة أيضا بروتوكولات لأخذ عينات التربة في الدراسات الزراعية والبيئية ، مما يضمن الاتساق في جمع العينات والتعامل معها وتخزينها.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.