VialTweeter – Sonoréacteur pour l'extraction de minéraux à l'état de traces dans le sol

Pour surveiller la santé et la pollution des sols, il faut extraire et mesurer les polluants tels que les minéraux à l'état de traces. Le VialTweeter facilite considérablement l'extraction pré-analytique dans les flux de travail des laboratoires. L'extraction de minéraux à l'état de traces à partir d'échantillons de sol est un bon exemple qui montre l'efficacité et la fiabilité du VialTweeter pour améliorer les résultats de l'extraction.

Extraction de minéraux traces à partir d'échantillons de sol

L'extraction de traces de minéraux du sol est une étape analytique cruciale dans la surveillance de l'environnement, les études géochimiques et les évaluations agricoles. Les méthodes traditionnelles, notamment la digestion acide, la microextraction et l'extraction assistée par micro-ondes, prennent souvent beaucoup de temps, nécessitent beaucoup de réactifs et/ou sont dangereuses pour l'environnement.
Le VialTweeter, un sonificateur ultrasonique de grande puissance, est une alternative supérieure, offrant une efficacité d'extraction accrue, un temps de traitement réduit et une consommation minimale de réactifs. Cette nouvelle approche améliore considérablement la récupération des éléments traces dans les matrices du sol, garantissant des résultats plus précis et reproductibles tout en adhérant aux principes de la chimie analytique verte.

Extraction de minéraux à l'état de traces dans le sol à l'aide du sonicateur multitubulaire VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) ont mené une étude démontrant que le VialTweeter est un outil très efficace pour l'extraction de minéraux à l'état de traces dans le sol. Les principaux détails et résultats de leur recherche sont décrits ci-dessous.

Extraction ultrasonique avec le VialTweeter :
4,0-7,5 mg de sol sont pesés dans des tubes Eppendorf de 1,5 ml. Un volume spécifique de solution HNO₃ (0,60-1,5 ml) est ajouté, et les tubes sont scellés avant d'être placés dans un sonificateur VialTweeter. Les échantillons subissent une extraction par ultrasons à température ambiante pendant 450 secondes. Après la sonication, ils sont centrifugés à 3500 rpm pendant 10 minutes. Une partie du surnageant est transférée via une micropipette dans un flacon de 10 mL, où il est dilué avec 5,0% HNO₃. Un étalon interne de germanium (Ge IV) est ajouté pour atteindre une concentration finale de 10 ng/mL avant l'analyse.
Durée avec VialTweeter : 450 secondes
 

Digestion acide d'échantillons de sol :
50 mg de sol sont traités avec 2,5 mL de HNO₃ et 5,0 mL de HF dans des récipients de digestion en téflon fermés à 90°C pendant 8 heures. Les récipients sont ensuite ouverts et 2,5 mL de HClO₄ sont ajoutés avant d'évaporer le mélange jusqu'à siccité à 200°C sur une plaque chauffante. On introduit ensuite 1,0 ml de HNO₃ et on évapore à nouveau. L'étape finale consiste à dissoudre le résidu dans 2,5 mL de HNO₃, à transférer la solution dans une fiole jaugée de 50 mL et à compléter le volume avec de l'eau ultrapure. Des étalons internes d'indium (In III) et d'yttrium (Y III) (50 μL d'une solution de 10 mg/L) sont ajoutés pour garantir la précision de l'analyse élémentaire ultérieure.
Durée de la digestion acide : 8 heures
 

Optimisation des conditions d'extraction

Les chercheurs ont testé différentes conditions d'extraction afin d'obtenir la quantité maximale d'oligo-éléments à partir des échantillons de sol. Ces conditions maximisent la récupération des oligo-éléments tout en minimisant l'utilisation d'acides et en réduisant le temps d'extraction global par rapport aux méthodes de digestion traditionnelles.

Comparaison de l'efficacité de l'extraction : VialTweeter vs digestion acide

L'évaluation comparative des rendements d'extraction minérale par rapport aux échantillons de référence extraits par digestion acide met en évidence l'excellente efficacité et la fiabilité du sonicateur multi-tubes VialTweeter.

Une efficacité d'extraction supérieure à 100 % signifie que la quantité d'un élément donné extraite d'un échantillon est supérieure à la valeur attendue ou de référence.

Avec le VialTweeter, l'extraction efficace à haut débit de substances à partir d'échantillons facilite le travail quotidien dans les laboratoires d'analyse.

1. Extraction plus rapide - Réduit considérablement le temps de travail, qui passe de plusieurs heures à quelques minutes.
2. Contamination minimale des échantillons - La conception de flacons scellés empêche toute contamination aérienne ou croisée.
3. Reproductibilité élevée - La distribution uniforme de l'énergie dans les flacons élimine la variabilité.
4. Respect de l'environnement - Réduit la consommation d'acide et les déchets dangereux.
5. Évolutif et à haut débit - Convient aux programmes de surveillance rapide de l'environnement.

Le sonoréacteur VialTweeter

Mécanisme d'extraction assistée par ultrasons (EAU)

Le principe de fonctionnement du sonificateur VialTweeter est une puissante cavitation ultrasonique, un phénomène physique qui génère des forces de cisaillement élevées et des différentiels de pression localisés dans un milieu liquide. Ce phénomène facilite la décomposition des particules du sol et améliore l'efficacité de la lixiviation des ions métalliques dans un solvant d'extraction.

Principaux avantages de la cavitation ultrasonique dans l'extraction des sols :

• Perturbation améliorée de la matrice : Les microjets induits par la cavitation améliorent la pénétration des solvants dans les particules de sol.
• Réduction de la taille des particules : Les forces mécaniques brisent les agrégats, exposant ainsi une plus grande surface pour l'extraction des minéraux.
• Augmentation de la cinétique de réaction : Accélération de la désorption et de la dissolution des métaux traces dans la solution.
• Utilisation réduite de réactifs : La réduction de la concentration d'acide diminue l'impact sur l'environnement sans compromettre l'efficacité de l'extraction.

Configuration et conception du VialTweeter

Le système VialTweeter se compose d'un bloc de titane avec 10 fentes pour flacons, assurant une distribution uniforme de l'énergie ultrasonique. Il est alimenté par un générateur d'ultrasons d'une puissance de 200 watts à une fréquence de 26 kHz et transmet une énergie égale à chaque échantillon, ce qui garantit des extractions cohérentes et reproductibles dans plusieurs flacons simultanément.

Caractéristiques principales :

• Sonication uniforme à haute puissance pour le traitement par lots.
• Élimination de la contamination croisée grâce à l'isolation des flacons.
• Perte minimale d'échantillon dans les récipients de réaction scellés.
• Évolutivité pour la surveillance environnementale à haut débit.

Le VialTweeter est également disponible en version sonicateur monotube pour la préparation fiable d'échantillons dans des tubes Falcon. En savoir plus sur le modèle monotube personnalisé pour la sonication stérile des tubes Falcon !

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

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