VialTweeter – Sonoreactor pro extrakci stopových minerálů z půdy
Pro sledování zdraví a znečištění půdy je nutné extrahovat a měřit znečišťující látky, jako jsou stopové minerály. VialTweeter výrazně usnadňuje preanalytickou extrakci v laboratorních pracovních postupech. Extrakce stopových minerálů ze vzorků půdy je skvělým příkladem ukazujícím účinnost a spolehlivost VialTweeteru pro lepší výsledky extrakce.
Extrakce stopových minerálů ze vzorků půdy
Extrakce stopových minerálů z půdy je zásadním analytickým krokem při monitorování životního prostředí, geochemických studiích a zemědělských hodnoceních. Tradiční metody, včetně kyselého rozkladu, mikroextrakce a mikrovlnně asistované extrakce, jsou často časově náročné, náročné na činidla a/nebo nebezpečné pro životní prostředí.
VialTweeter, vysoce výkonný ultrazvukový sonoreaktor, je vynikající alternativou, která nabízí zvýšenou účinnost extrakce, zkrácení doby zpracování a minimální spotřebu činidla. Tento nový přístup výrazně zlepšuje výtěžnost stopových prvků z půdních matric a zajišťuje přesnější a reprodukovatelnější výsledky při dodržování principů zelené analytické chemie.
Sonikátor s více vzorky “VialTweeter” pro současnou přípravu vzorku z více uzavřených lahviček a zkumavek
Extrakce stopových minerálů z půdy pomocí vícetrubkového sonikátoru VialTweeter
Carretero-Peña et al. (2021) provedli studii, která prokázala, že VialTweeter je vysoce účinný nástroj pro extrakci stopových minerálů z půdy. Klíčové podrobnosti a zjištění jejich výzkumu jsou uvedeny níže.
Ultrazvuková extrakce s VialTweeterem:
4,0–7,5 mg půdy se váží do 1,5 ml Eppendorfových zkumavek. Přidá se specifický objem roztoku HNO₃ (0,60–1,5 ml) a zkumavky se před umístěním do sonoreaktoru VialTweeter utěsní. Vzorky procházejí ultrazvukovou extrakcí při pokojové teplotě po dobu 450 sekund. Po sonikaci se odstřeďují při 3500 otáčkách za minutu po dobu 10 minut. Část supernatantu se převede pomocí mikropipety do 10ml baňky, kde se zředí 5,0 % HNO₃. Před analýzou se přidá vnitřní standard germania (Ge IV), aby se dosáhlo konečné koncentrace 10 ng/ml.
Doba trvání s VialTweeter: 450 sekund
Kyselý rozklad vzorků půdy:
50 mg půdy se ošetří 2,5 ml HNO₃ a 5,0 ml HF v uzavřených teflonových digesčních nádobách při 90 °C po dobu 8 hodin. Nádobky se poté otevřou a přidá se 2,5 ml HClO₄, než se směs odpaří do sucha při teplotě 200 °C na horké desce. Poté se zavede 1,0 ml HNO₃ a opět se odpaří. Poslední krok zahrnuje rozpuštění zbytku ve 2,5 ml HNO₃, přenesení roztoku do odměrné baňky o objemu 50 ml a doplnění objemu ultračistou vodou. Vnitřní standardy india (In III) a yttria (Y III) (50 μl roztoku 10 mg/l) se přidávají pro zajištění přesnosti při následné elementární analýze.
Doba kyselého trávení: 8 hodin
Optimalizace podmínek extrakce
Výzkumy testovaly různé podmínky extrakce, aby se ze vzorků půdy získalo maximální množství stopových minerálů. Tyto podmínky maximalizují výtěžnost stopových prvků a zároveň minimalizují použití kyselin a zkracují celkovou dobu extrakce ve srovnání s tradičními metodami trávení.
| Parametr | Optimalizovaná hodnota |
|---|---|
| Amplituda sonikace | 93% |
| Čas na ultrazvuku | 450 sekund |
| Koncentrace HNO3 | 80% |
| Poměr rozpouštědla ke vzorku | 0.18 ml/mg |
Srovnání účinnosti extrakce: VialTweeter vs kyselé trávení
Srovnávací hodnocení výtěžků extrakce minerálů oproti referenčním vzorkům extrahovaným kyselým štěpením zdůrazňuje vynikající účinnost a spolehlivost vícetrubicového sonikátoru VialTweeter.
| Element | VialTweeter – Výtěžnost extrakce ultasonic (%) | Výtěžek extrakce kyselým rozkladem (%) |
|---|---|---|
| Kadmium (Cd) | ~100 % | ~100 % |
| Měď (Cu) | ~130 % | ~100 % |
| Zinek (Zn) | ~70-100 % | ~100 % |
| Arsen (As) | ~97% | ~100 % |
| Olovo (Pb) | ~110 % | ~100 % |
Účinnost extrakce vyšší než 100 % znamená, že množství daného prvku extrahovaného ze vzorku překračuje očekávanou nebo referenční hodnotu.
S VialTweeter usnadňuje efektivní vysoce výkonná extrakce látek ze vzorků každodenní pracovní postup v analytických laboratořích.
- Rychlejší extrakce – Drasticky zkracuje čas z hodin na minuty.
- Minimální kontaminace vzorku - Uzavřená konstrukce lahvičky zabraňuje vzduchem nebo křížové kontaminaci.
- Vysoká reprodukovatelnost – Rovnoměrné rozložení energie mezi lahvičkami eliminuje variabilitu.
- Šetrné – Snižuje spotřebu kyselin a nebezpečného odpadu.
- Škálovatelné a vysoce výkonné – Vhodné pro programy rychlého monitorování životního prostředí.
Nastavení VialTweeter
Hielscher VialTweeter s VialPress
Sonoreaktor VialTweeter
Ultrazvukem asistovaná extrakce (UAE) Mechanismus
Pracovním principem sonoreaktoru VialTweeter je výkonná ultrazvuková kavitace, fyzikální pehnomenon, který generuje lokalizované vysoké smykové síly a tlakové rozdíly v kapalném médiu. Tento jev usnadňuje rozklad půdních částic a zvyšuje účinnost vyluhování kovových iontů do extrakčního rozpouštědla.
Klíčové výhody ultrazvukové kavitace při extrakci půdy:
- Vylepšené narušení matrice: Kavitačně indukované mikrotrysky zvyšují pronikání rozpouštědla do půdních částic.
- Zmenšená velikost částic: Mechanické síly rozkládají agregáty a odhalují větší povrchovou plochu pro těžbu nerostů.
- Zvýšená kinetika reakce: Zrychlená desorpce a rozpouštění stopových kovů do roztoku.
- Minimalizované použití činidla: Snížení koncentrace kyseliny snižuje dopad na životní prostředí, aniž by byla ohrožena účinnost extrakce.
Konfigurace a design VialTweeter
Systém VialTweeter se skládá z titanového bloku s 10 sloty pro vialu, zajišťující rovnoměrnou distribuci ultrazvukové energie. Je napájen ultrazvukovým generátorem o výkonu 200 wattů na frekvenci 26 kHz a přenáší stejnou energii na každý vzorek, což zajišťuje konzistentní a reprodukovatelné extrakce napříč více lahvičkami současně.
Klíčové vlastnosti:
- Vysoce výkonná rovnoměrná sonikace pro dávkové zpracování.
- Eliminace křížové kontaminace v důsledku izolace lahvičky.
- Minimální ztráty vzorku v uzavřených reakčních nádobách.
- Škálovatelnost pro vysoce výkonné monitorování prostředí.
VialTweeter je také k dispozici jako model sonikátoru s jednou trubicí pro spolehlivou přípravu vzorků trubic Falcon. Přečtěte si více o přizpůsobeném modelu s jednou trubicí pro sterilní sonikaci trubic Falcon!
Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany
Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.
Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Hielscher Bezkontaktní modely Sonicator UIP400MTP pro mikrodestičky, VialTweeter a CupHorn: vysokorychlostní a vysoce výkonná příprava vzorků
VialTweeter – Sonikujte 10 vzorků za sterilních podmínek!
VialTweeter – Multi-Tube Sonicator pro současnou nepřímou sonikaci 10 zkumavek za stejných podmínek
Literatura / Reference
- 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.
Nejčastější dotazy
Co jsou vzorky půdy?
Vzorky půdy jsou malé části půdy odebrané z konkrétního místa za účelem posouzení jejích fyzikálních, chemických a biologických vlastností. Tyto vzorky pomáhají při zemědělském plánování, monitorování životního prostředí a hodnocení kontaminace.
Jak se půda analyzuje?
Analýza půdy zahrnuje fyzikální, chemické a biologické testování. Fyzikálně-chemické metody zahrnují měření pH, analýzu textury a kvantifikaci organické hmoty. Chemická analýza hodnotí makroživiny (N, P, K), stopové prvky a kontaminanty pomocí technik, jako je atomová absorpční spektroskopie (AAS) nebo hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). Biologické testy hodnotí mikrobiální aktivitu a biomasu k určení zdraví půdy.
Co jsou stopové minerály ve vzorcích?
Stopové minerály ve vzorcích se týkají základních prvků přítomných ve velmi malých množstvích, často na úrovni mikrogramů nebo miligramů na kilogram. Mezi běžné stopové minerály v půdě patří železo (Fe), mangan (Mn), zinek (Zn), měď (Cu) a bór (B), které jsou klíčové pro růst rostlin a zdraví půdy.
Jaké jsou nejběžnější typy lahviček a zkumavek na vzorky?
Mezi nejběžnější typy lahviček a zkumavek patří skleněné a plastové lahvičky vyrobené z borosilikátového skla, polypropylenu nebo polystyrenu. Standardní možnosti zahrnují lahvičky se šroubovacím uzávěrem, lahvičky se zacvakávacím uzávěrem a lahvičky s krimpovacím těsněním. Pro analýzu půdy se často upřednostňuje polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) nebo skleněné nádoby, aby se zabránilo kontaminaci.
Jaký je standard pro odběr vzorků půdy?
Norma pro odběr vzorků půdy se liší podle regionu a aplikace, ale mezi běžné pokyny patří ASTM D420 pro charakterizaci lokality a ISO 10381 pro kvalitu půdy. USDA a EPA také poskytují protokoly pro odběr vzorků půdy v zemědělských a environmentálních studiích, čímž zajišťují konzistenci při sběru, manipulaci a skladování vzorků.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.