VialTweeter – сонореактор за извличане на микроелементи от почва

За наблюдение на състоянието и замърсяването на почвата замърсители като микроелементите трябва да бъдат извлечени и количествено определени. VialTweeter значително улеснява преданалитичната екстракция в лабораторните работни процеси. Извличането на микроелементи от почвени проби е отличен пример, който показва ефективността и надеждността на VialTweeter за постигане на по-добри резултати от екстракцията.

Извличане на микроелементи от почвени проби

Извличането на микроелементи от почва е ключов аналитичен етап в мониторинга на околната среда, геохимичните изследвания и селскостопанските оценки. Традиционните методи, включително киселинното разлагане, микроекстракцията и екстракцията с помощта на микровълни, често изискват много време и големи количества реагенти и/или са опасни за околната среда.
VialTweeter, ултразвуков сонореактор с висока мощност, е по-добра алтернатива, която предлага повишена ефективност на екстракцията, съкратено време за обработка и минимален разход на реагенти. Този нов подход значително подобрява извличането на микроелементи от почвени матрици, като осигурява по-точни и възпроизводими резултати при спазване на принципите на зелената аналитична химия.

Извличане на микроелементи от почва с ултразвуковия апарат за множество епруветки VialTweeter

Carretero-Peña и съавт. (2021) провеждат изследване, което показва, че VialTweeter е високоефективен инструмент за извличане на микроелементи от почва. Основните подробности и резултати от изследването им са представени по-долу.

Ултразвукова екстракция с VialTweeter:
4,0–7,5 mg почва се претеглят в епруветки Eppendorf с обем 1,5 mL. Добавя се определен обем разтвор на HNO₃ (0,60–1,5 mL) и епруветките се запечатват, преди да бъдат поставени в сонореактор VialTweeter. Пробите се подлагат на ултразвукова екстракция при стайна температура за 450 sec. След ултразвуковата обработка те се центрофугират при 3500 rpm за 10 минути. Част от супернатанта се прехвърля с микропипета в колба с обем 10 mL, където се разрежда с 5,0% HNO₃. Преди анализа се добавя вътрешен стандарт от германий (Ge IV), за да се постигне крайна концентрация от 10 ng/mL.
Продължителност с VialTweeter: 450 секунди
 

Киселинно разлагане на почвени проби:
50 mg почва се обработват с 2,5 mL HNO₃ и 5,0 mL HF в затворени тефлонови съдове за разлагане при 90°C за 8 часа. След това съдовете се отварят и се добавят 2,5 mL HClO₄, преди сместа да се изпари до сухо при 200°C върху нагревателна плоча. След това се добавя 1,0 mL HNO₃ и отново се изпарява. Последният етап включва разтваряне на остатъка в 2,5 mL HNO₃, прехвърляне на разтвора в мерителна колба с обем 50 mL и допълване до обема с ултрачиста вода. Добавят се вътрешни стандарти от индий (In III) и итрий (Y III) (50 μL от разтвор с концентрация 10 mg/L), за да се осигури точност при последващия елементен анализ.
Продължителност на киселинното разлагане: 8 часа
 

Оптимизиране на условията на екстракция

Изследователите изпитват различни условия на екстракция, за да получат максимално количество микроелементи от почвените проби. Тези условия осигуряват максимално извличане на микроелементите, като същевременно свеждат до минимум употребата на киселини и намаляват общото време за екстракция в сравнение с традиционните методи на разлагане.

Сравнение на ефективността на екстракция: VialTweeter спрямо киселинно разлагане

Сравнителната оценка на добивите при извличане на микроелементи спрямо референтни проби, обработени чрез киселинно разлагане, подчертава отличната ефективност и надеждност на ултразвуковия апарат за множество епруветки VialTweeter.

Ефективност на екстракцията над 100% означава, че количеството на даден елемент, извлечено от пробата, надвишава очакваната или референтната стойност.

С VialTweeter ефективното извличане на вещества от проби с висок капацитет за обработка на проби улеснява ежедневния работен процес в аналитичните лаборатории.

1. По-бърза екстракция – Драстично съкращава времето от часове до минути.
2. Минимално замърсяване на пробите – Конструкцията със запечатани флакони предотвратява замърсяване от въздуха или кръстосано замърсяване.
3. Висока възпроизводимост – Равномерното разпределение на енергията между флаконите елиминира вариабилността.
4. Щадящ околната среда – Намалява разхода на киселини и опасните отпадъци.
5. Мащабируем и с висок капацитет за обработка на проби – Подходящ за бързи програми за мониторинг на околната среда.

Сонореакторът VialTweeter

Механизъм на екстракцията с помощта на ултразвук (UAE)

Принципът на работа на сонореактора VialTweeter е мощната ултразвукова кавитация – физично явление, което генерира локализирани големи сили на срязване и разлики в налягането в течна среда. Това явление улеснява раздробяването на почвените частици и повишава ефективността на излужване на металните йони в екстракционен разтворител.

Основни предимства на ултразвуковата кавитация при екстракция от почва:

• Подобрено разрушаване на матрицата: Микроструите, предизвикани от кавитацията, подобряват проникването на разтворителя в почвените частици.
• Намален размер на частиците: Механичните сили разрушават агрегатите, като откриват по-голяма повърхност за извличане на микроелементи.
• Ускорена кинетика на реакциите: Ускорена десорбция и разтваряне в разтвора на метали, присъстващи в следови количества.
• Минимална употреба на реагенти: Намаляването на концентрацията на киселината понижава въздействието върху околната среда, без да се компрометира ефективността на екстракцията.

Конфигурация и конструкция на VialTweeter

Системата VialTweeter се състои от титанов блок с 10 гнезда за флакони, който осигурява равномерно разпределение на ултразвуковата енергия. Тя се захранва от ултразвуков генератор с мощност 200 вата и честота 26 kHz и предава еднакво количество енергия на всяка проба, като осигурява едновременно постоянни и възпроизводими екстракции в множество флакони.

Основни характеристики:

• Равномерна ултразвукова обработка с висока мощност за обработка на партиди.
• Елиминиране на кръстосаното замърсяване благодарение на изолирането на флаконите.
• Минимална загуба на проба в запечатани реакционни съдове.
• Мащабируемост за мониторинг на околната среда с висок капацитет за обработка на проби.

VialTweeter се предлага и като модел ултразвуков апарат за една епруветка за надеждна подготовка на проби в епруветки Falcon. Прочетете повече за персонализирания модел за една епруветка за ултразвукова обработка на епруветки Falcon при стерилни условия!

Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своето най-високо качество и най-високи стандарти на проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени инсталации. Ултразвуковите апарати Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни работни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителни ултразвукови апарати, които се отличават с най-съвременни технологии и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати Hielscher са в съответствие с изискванията за CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Модели безконтактни ултразвукови апарати Hielscher UIP400MTP за микроплаки, VialTweeter и CupHorn: високоскоростна подготовка на проби с висок капацитет за обработка на проби