अल्ट्रासोनिक सहायता से क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण
Cloud point extraction (CPE) विश्लेष्यों को अलग करने और पूर्व-सांद्रित करने की एक विश्लेषण-पूर्व प्रक्रिया है। अल्ट्रासोनिकेशन के साथ संयोजन में, क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण को तीव्र किया जा सकता है, जिससे प्रक्रिया अधिक कुशल, तेज़ और पर्यावरण के अधिक अनुकूल हो जाती है। अल्ट्रासोनिक सहायता से क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण विलायक की खपत और निष्कर्षण समय को कम करता है तथा विश्लेष्यों के लिए उल्लेखनीय रूप से उच्च संवर्धन गुणक भी प्रदान करता है।
क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण कैसे काम करता है?
Cloud point extraction (CPE) एक पृथक्करण तकनीक है जिसका उपयोग नमूना मैट्रिक्स से विश्लेष्यों के निष्कर्षण और पूर्व-सांद्रण के लिए किया जाता है। इस विधि में एक विशिष्ट तापमान पर नमूना मैट्रिक्स में मिसेलों या द्रव क्रिस्टल समुच्चयों का बादल बनता है। इस तापमान को क्लाउड पॉइंट कहते हैं। विश्लेष्य मिसेली प्रावस्था में विलेयीकृत होते हैं, जिसे अपकेंद्रीकरण या निस्यंदन द्वारा नमूना मैट्रिक्स से अलग किया जा सकता है।
CPE तकनीक को जल, जैविक द्रवों और पर्यावरणीय नमूनों सहित विभिन्न नमूना मैट्रिक्स पर लागू किया जा सकता है। इसका उपयोग सामान्यतः जटिल मैट्रिक्स से फिनॉल, पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (PAHs) और कीटनाशकों जैसे कार्बनिक यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण का क्या अर्थ है?
Cloud point extraction एक निश्चित तापमान पर द्रवों के भौतिक रूपांतरण का उपयोग करता है, जिसमें द्रव धुंधला हो जाता है। द्रवों में क्लाउड पॉइंट वह तापमान है जिसके नीचे कोई पारदर्शी विलयन या तो द्रव-द्रव प्रावस्था पृथक्करण से गुजरकर इमल्शन बनाता है, या द्रव-ठोस प्रावस्था संक्रमण से गुजरकर स्थिर सॉल अथवा ऐसा निलंबन बनाता है जिससे अवक्षेप नीचे बैठ जाता है।
क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण का कार्य सिद्धांत: Cloud point extraction (CPE) जलीय विलयनों में गैर-आयनिक पृष्ठसक्रियकों के विशिष्ट प्रावस्था व्यवहार का उपयोग करता है, जिसमें एक विशेष तापमान – जिसे क्लाउड पॉइंट कहते हैं – तक पहुँचने और/या एक कीलेटकारी एजेंट मिलाने के बाद प्रावस्था पृथक्करण होता है। क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण के दौरान पृथक्करण का मुख्य प्रेरक विश्लेष्य और पृष्ठसक्रियक के बीच जलविरागी अंतःक्रिया है, जो गैर-आयनिक पृष्ठसक्रियक से समृद्ध प्रावस्था में विश्लेष्यों को विभिन्न धातु संकुलों के रूप में पकड़ने की अनुमति देती है।
ठोस-प्रावस्था निष्कर्षण और द्रव-द्रव निष्कर्षण जैसी पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में CPE के कई लाभ हैं। यह एक सरल और किफायती तकनीक है जिसमें कार्बनिक विलायकों की केवल थोड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है। इसका उपयोग विशिष्ट विश्लेष्यों के चयनात्मक निष्कर्षण के लिए भी किया जा सकता है और विश्लेष्यों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए इसे क्रोमैटोग्राफी और स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी अन्य विश्लेषणात्मक तकनीकों के साथ आसानी से संयोजित किया जा सकता है।
हालाँकि, CPE की कुछ सीमाएँ भी हैं, जैसे तापमान के सावधानीपूर्वक नियंत्रण की आवश्यकता और मैट्रिक्स के अन्य घटकों से व्यतिकरण की संभावना। इन सीमाओं के बावजूद, CPE एक आशाजनक तकनीक है, जिसे सोनिकेशन के साथ संयोजित करने पर और भी अधिक कुशल बनाया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक CupHorn क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण को सुगम बनाता है, क्योंकि यह समान परिस्थितियों में कई शीशियों में नमूनों की एक साथ तैयारी की सुविधा देता है
सोनिकेशन क्लाउड पॉइंट निष्कर्षण को अधिक कुशल कैसे बनाता है?
अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग cloud point extraction (CPE) में सहायता करने और इसे बेहतर बनाने के लिए कई तरीकों से किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन में द्रव माध्यम में कैविटेशन बुलबुले बनाने के लिए उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग किया जाता है। जब ये बुलबुले ध्वस्त होते हैं, तो वे स्थानीय स्तर पर उच्च तापमान और दाब उत्पन्न करते हैं, जो नमूना मैट्रिक्स को विघटित कर सकते हैं और CPE के दौरान मिसेली प्रावस्था में विश्लेष्यों के विलेयीकरण को बढ़ा सकते हैं।
अल्ट्रासोनिकेशन निम्नलिखित तरीकों से CPE में सहायता कर सकता है और उसे बेहतर बना सकता है:
- मिसेल निर्माण बढ़ाएँ: अल्ट्रासोनिकेशन पृष्ठसक्रियक अणुओं और नमूना मैट्रिक्स के बीच संपर्क बढ़ाकर मिसेलों के निर्माण को बढ़ा सकता है। इससे मिसेली प्रावस्था में विश्लेष्यों का विलेयीकरण अधिक तेज़ी और कुशलता से हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप निष्कर्षण उपज बढ़ती है।
- निष्कर्षण समय कम करें: अल्ट्रासोनिकेशन नमूना मैट्रिक्स से मिसेली प्रावस्था में विश्लेष्यों के द्रव्यमान स्थानांतरण को तेज़ करके CPE के लिए आवश्यक निष्कर्षण समय को कम कर सकता है। ऐसा नमूना मैट्रिक्स पर अल्ट्रासोनिकेशन के यांत्रिक प्रभावों के कारण होता है, जो विश्लेष्यों को मैट्रिक्स में बाँधे रखने वाले अंतराअणुक बलों को बाधित कर सकते हैं।
- निष्कर्षण दक्षता में सुधार करें: अल्ट्रासोनिकेशन पृष्ठसक्रियक अणुओं और विश्लेष्यों के बीच संपर्क बढ़ाकर CPE की निष्कर्षण दक्षता में सुधार कर सकता है। इससे मिसेली प्रावस्था में विश्लेष्यों का अधिक पूर्ण विलेयीकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप निष्कर्षण दक्षता बढ़ती है।
- संवेदनशीलता बढ़ाएँ: अल्ट्रासोनिकेशन मिसेली प्रावस्था में विश्लेष्यों के पूर्व-सांद्रण में सुधार करके CPE की संवेदनशीलता बढ़ा सकता है। इससे विश्लेष्यों का पता उन सांद्रताओं से भी कम सांद्रताओं पर लगाया जा सकता है जिन पर पूर्व-सांद्रण के बिना उनका पता लगाना संभव होता।
कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिकेशन मिसेल निर्माण को बढ़ाकर, निष्कर्षण समय को कम करके, निष्कर्षण दक्षता में सुधार करके और संवेदनशीलता बढ़ाकर CPE के प्रदर्शन में सुधार करने का एक उपयोगी साधन हो सकता है।
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| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 10 तक शीशियाँ या ट्यूबें | n.a. | VialTweeter |
| मल्टीवेल / माइक्रोटाइटर प्लेटें | n.a. | UIP400MTP |
| अनेक ट्यूबें / पात्र | n.a. | CupHorn |
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 1000mL | 20 से 200mL/min | UP200Ht, UP200St |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP400St |
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VialTweeter 10 टेस्ट ट्यूबों के एक साथ सोनिकेशन के लिए एक अल्ट्रासोनिक बहु-नमूना तैयारी इकाई है।
साहित्य / संदर्भ
- Yoong Kit Leong, John Chi-Wei Lan, Hwei-San Loh, Tau Chuan Ling, Chien Wei Ooi, Pau Loke Show (2017): Cloud-point extraction of green-polymers from Cupriavidus necator lysate using thermoseparating-based aqueous two-phase extraction. Journal of Bioscience and Bioengineering, Volume 123, Issue 3, 2017. 370-375.
- Trindade, A. S., Dantas, A. F., Lima, D. C., Ferreira, S. L., & Teixeira, L. S. (2015): Multivariate optimization of ultrasound-assisted extraction for determination of Cu, Fe, Ni and Zn in vegetable oils by high-resolution continuum source atomic absorption spectrometry. Food chemistry, 185, 2015. 145–150.
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाती है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से लेकर औद्योगिक स्तर तक होते हैं।