Ultraääni maaperänäytteiden käsittely ympäristöanalyysejä varten

Sonicatorit helpottavat merkittävästi maaperänäytteiden valmistelua, joka on kriittinen vaihe ympäristöanalyysissä. Koska maaperämatriisit ovat heterogeenisiä ja usein vaikeasti käsiteltäviä, tehokas ja toistettava tekniikka on olennaisen tärkeä. Sonikaatio auttaa erottamaan molekyylejä hellävaraisesti mutta erittäin tehokkaasti. – mikä mahdollistaa vankat ja toistettavat analyysitulokset. Maaperänäytteiden ultraäänikäsittely on osoittautunut tehokkaaksi välineeksi ympäristö- ja maatalousanalyyseissä, sillä se tarjoaa merkittäviä etuja perinteisiin menetelmiin verrattuna uuttotuloksen, nopeuden, liuottimien käytön vähentämisen ja analyyttisen suorituskyvyn osalta.

Ultraääniuutto ympäristöanalyysissä

Ultraääniavusteinen uutto (UAE), jossa käytetään suorituskykyisiä anturityyppisiä sonikaattoreita, on osoittanut poikkeuksellisen hyviä ominaisuuksia monimutkaisten kiinteiden matriisien hajottamisessa ja sitoutuneiden analyyttien vapauttamisessa. Hielscher Ultrasonics on vakiinnuttanut asemansa ensisijaisena valintana sekä laboratorio- että kenttäolosuhteissa ultraäänihomogenisaattoreidensa luotettavuuden, viritettävyyden ja energiatiheyden ansiosta. Nämä järjestelmät soveltuvat erityisen hyvin maaperänäytteiden valmisteluun ennen kvantitatiivista analyysia, ja niillä voidaan käsitellä monenlaisia epäpuhtauksia, kuten raskasmetalleja, hitaasti hajoavia orgaanisia yhdisteitä (POP-yhdisteitä) ja puolihaihtuvia orgaanisia yhdisteitä (SVOC-yhdisteitä).

Ultraäänellä – Hivenmineraalien ja epäpuhtauksien luotettava uuttaminen maaperästä

Ultraäänihoito on poikkeuksellisen tehokas tekniikka maaperän mineraali- ja orgaanisiin jakeisiin adsorboituneiden alkuaineiden ja yhdisteiden irrottamiseksi. Tästä syystä sonikaatiota käytetään yleisesti esikäsittelyvaiheena alkuaineiden analysoinnissa kaasukromatografialla (GC), induktiivisesti kytketyn plasman massaspektrometrialla (ICP-MS) tai atomiabsorptiospektroskopialla (AAS), koska ultraääniuutolla saadaan homogenisoituja, hiukkasista vapaita uutteita, jotka soveltuvat tarkkaan kvantifiointiin. Menetelmä on täysin yhteensopiva EPA:n menetelmän 3550C kanssa, joka on standardoitu protokolla puolihaihtuvien orgaanisten aineiden ultraääniuutolle kiinteistä aineista, kuten maaperästä, sedimenteistä ja lietteistä.

Alkuaineanalyysin lisäksi ultraääniuuttoa käytetään hydrofobisten orgaanisten epäpuhtauksien, kuten polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH-yhdisteiden), polykloorattujen bifenyylien (PCB-yhdisteiden), dioksiinien ja useiden torjunta-aineluokkien määrittämiseen. Perinteiset tekniikat, kuten Soxhlet-uutto, ovat kestäviä, mutta työläitä ja aikaa vieviä. Sitä vastoin ultraääniuutto lyhentää käsittelyaikaa huomattavasti useista tunneista muutamaan minuuttiin. Samaan aikaan sonikaatio tuottaa vertailukelpoisen tai paremman talteenottoprosentin. Se myös minimoi herkkien yhdisteiden termisen hajoamisen, joka on yleinen huolenaihe korkean lämpötilan menetelmissä.

Pöytäkirja: Maaperänäytteen valmistelu TEM-EDX-analyysiä varten.

Tämän protokollan ovat kehittäneet Shrivastava et al. (2019), ja siinä osoitetaan kosketuksettoman sonikaattorimallin VialTweeter käyttö maaperänäytteiden helppoon ja luotettavaan valmisteluun TEM-EDX-analyysiä varten.

Materiaalit ja reagenssit

• Jauhettu maanäyte (20 mg)
• 0.2% natriumdodekyylisulfaattiliuos (SDS)
• Erittäin puhdas (ultrapuhdas, UHQ) vesi.
• VialTweeter ultraäänilaite
• Poly-L-lysiini (PLL)-funktionaaliset hiilipinnoitetut kupari-TEM-verkot.
  Parafilm®
• Alumiiniset (Al) kartiot yhteensopivat 2 ml Eppendorf-putkien kanssa.
• Standardit 2 ml Eppendorf-sentrifugiputket
• Swing-out-roottori sentrifugi
• Pipetit ja steriilit kärjet

Menettely

1. Maaperän hajonta
   • Punnitaan 20 mg jauhettua maa-ainesta.
   • Hajota maa-aines 100 ml:aan 0,2 % SDS-liuosta.
   • Sekoitetaan perusteellisesti, jotta hiukkaset suspendoituvat täydellisesti.
2. laimennus
   • Laimennetaan suspensio 1:10 erittäin korkealaatuisella (UHQ) vedellä.
   • Sekoitetaan varovasti, jotta saadaan homogeeninen laimennettu näyte.
3. Ultraääni dispersio
   • Siirretään 1 ml laimennettua maasuspensiota sopivaan injektiopulloon.
   • Näyte sonikataan käyttämällä kosketuksetonta VialTweeter-äänimittaria. 1 minuutin ajan maaperän hiukkasten hajottamiseksi ja tasaisen leviämisen edistämiseksi.
4. Ristikon valmistelu sentrifugointia varten
   • Aseta poly-L-lysiini-funktionaaliset hiilipinnoitetut kupariset TEM-verkot erityisiin alumiinikartioihin.
   • Peitä kartiot ohuella Parafilm®-kerroksella verkkojen vakauttamiseksi.
   • Aseta kartiot, joissa on kiinnitetyt ritilät, 2 ml:n Eppendorf-putkiin.
5. Näytteen lataaminen ja sentrifugointi
   • Pipetoidaan varovasti 1 ml sonikoitua maaperäsuspensiota kuhunkin valmisteltuun Eppendorf-putkeen siten, että suspensio peittää kokonaan TEM-ristikon.
   • Aseta putket ulos kääntyvään roottorisentrifugiin.
   • Sentrifugoidaan 14 000 × g:n voimakkuudella 1 tunnin ajan huoneenlämmössä, jotta maahiukkaset saadaan kerättyä TEM-verkkoon.
6. Sentrifugoinnin jälkeinen käsittely
   • Poista TEM-ritilät varovasti kartioista sentrifugoinnin jälkeen.
   • Anna ritilöiden kuivua pölyttömässä ympäristössä, jos niitä ei käytetä välittömästi.
7. Elektronimikroskooppi
   • Analysoi valmistetut TEM-ristikkoristikot käyttämällä erityistä siirtoelektronimikroskooppia (STEM), joka on varustettu energiadispersiivisellä röntgenspektroskopialla (EDX) alkuaineiden karakterisointia varten.

Hielscherin anturityyppiset ja kosketuksettomat sonikaattorit maaperänäytteiden valmisteluun

Hielscher Ultrasonics tarjoaa sekä anturityyppisiä että kosketuksettomia (esim. VialTweeter, UIP400MTP) ultraäänilaitteita, jotka on optimoitu maaperänäytteiden valmistuksen vaatimuksiin tutkimuksessa ja ympäristöanalyysissä. Anturityyppiset sonikaattorit tuottavat suuritehoista akustista energiaa suoraan näytteeseen, mikä mahdollistaa hivenaineiden, raskasmetallien ja orgaanisten epäpuhtauksien tehokkaan uuttamisen monimutkaisista maaperämatriiseista. Nämä järjestelmät soveltuvat erinomaisesti pöytäkirjoihin, jotka edellyttävät intensiivistä homogenointia tai liuotinavusteista uuttamista. Hielscherin kosketuksettomat mallit, kuten moniputkiäänilaite VialTweeter tai mikrolevyäänilaite UIP400MTP, mahdollistavat useiden suljettujen injektiopullojen tai monikuoppalevyjen samanaikaisen, kontaminaatiosta vapaan käsittelyn, joten ne soveltuvat erinomaisesti standardoituihin työnkulkuihin, rinnakkaisanalyyseihin ja herkkiin sovelluksiin, joissa on mukana jälkitason analyyttejä.
Sekä anturityyppiset että kosketuksettomat kaikuluotaimet tukevat nopeaa, toistettavaa ja skaalautuvaa näytteenvalmistusta, mikä vastaa ympäristötieteiden ja geokemian analyyttisiin vaatimuksiin.
Hielscherin kaikuluotaimien keskeinen etu on niiden muunneltavuus. Mahdollisuus hienosäätää amplitudia, pulssitilaa (syklitilaa) ja käsittelytilavuutta mahdollistaa räätälöityjen protokollien laatimisen erilaisille maaperätyypeille ja analyysiluokille. Ohjelmoitavat asetukset ja automaattinen dataprotokollointi helpottavat luotettavien ja toistettavien tulosten saamista. Mahdollisuus integroida Hielscherin sonikaattorit automatisoituihin järjestelmiin, miniatyrisoituihin antureihin ja reaaliaikaisiin tiedonkeruualustoihin vähentää työmäärää ja parantaa näytteiden käsittelyä. Niiden kestävyys ja yhteensopivuus virtaussolujen kanssa mahdollistavat myös skaalaamisen korkean läpimenon laboratorioita ja teollisia valvontasovelluksia varten.
 

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä laboratoriokokoisten ultraäänilaitteiden likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Hielscher Multi-Sample Sonicator -mallit UIP400MTP mikrolevyille, VialTweeter ja CupHorn: nopea ja suuriläpimittainen näytteiden valmistelu

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.