Ultrahangos talajminta-feldolgozás környezeti elemzéshez

A szonátorok jelentősen megkönnyítik a talajminták előkészítését, ami a környezeti elemzés kritikus lépése. Tekintettel a talajmátrixok heterogén és gyakran visszahúzódó jellegére, a hatékony és reprodukálható technika elengedhetetlen. A szonikáció segít a molekulák kíméletes, mégis rendkívül hatékony kivonásában. – lehetővé téve a megbízható és reprodukálható analitikai eredményeket. A talajminták ultrahangos feldolgozása hatékony eszközzé vált a környezeti és mezőgazdasági elemzésben, amely jelentős előnyöket kínál a hagyományos megközelítésekkel szemben az extrakciós hozam, a sebesség, a csökkentett oldószerhasználat és az analitikai teljesítmény tekintetében.

Ultrahangos extrakció a környezeti elemzésben

Az ultrahanggal segített extrakció (UAE) nagy teljesítményű szonda típusú szonikátorok használatával kivételes képességeket mutatott az összetett szilárd mátrixok szétbontásában és a kötött analitok felszabadításában. A Hielscher Ultrasonics az ultrahangos homogenizátorok megbízhatóságának, hangolhatóságának és energiasűrűségének köszönhetően mind laboratóriumi, mind terepi körülmények között előnyös választásnak bizonyult. Ezek a rendszerek különösen alkalmasak a talajminták kvantitatív elemzés előtti előkészítésére, a szennyező anyagok széles spektrumának kezelésére, beleértve a nehézfémeket, a környezetben tartósan megmaradó szerves szennyező anyagokat (POP) és a félig illékony szerves vegyületeket (SVOC).

szonikáció – Nyomelemek és szennyező anyagok megbízható kivonása a talajból

Az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony módszer a talaj ásványi és szerves frakcióihoz adszorbeálódott nyomelemek és vegyületek felszabadítására. Ez az oka annak, hogy a szonikációt általában gázkromatográfiás (GC), induktív csatolású plazma tömegspektrometriás (ICP-MS) vagy atomabszorpciós spektroszkópiás (AAS) elemanalízis előkezelési lépéseként alkalmazzák, mivel az ultrahangos extrakció homogenizált, részecskéktől mentes kivonatokat biztosít, amelyek alkalmasak a pontos mennyiségi meghatározásra. Ez a módszer teljes mértékben kompatibilis az EPA 3550C módszerrel, amely a szilárd anyagokból, például talajokból, üledékekből és iszapokból származó félig illékony szerves anyagok ultrahangos extrakciójának szabványosított protokollja.

Az elemanalízisen túlmenően az ultrahangos extrakciót hidrofób szerves szennyező anyagok, többek között policiklikus aromás szénhidrogének (PAH), poliklórozott bifenilek (PCB), dioxinok és különböző peszticidek meghatározására is alkalmazzák. A hagyományos technikák, mint például a Soxhlet extrakció, bár robusztusak, munkaigényesek és időigényesek. Ezzel szemben az ultrahangos extrakció jelentősen lerövidíti a feldolgozási időt több óráról néhány percre. Ugyanakkor a szonikáció hasonló vagy jobb visszanyerési arányt biztosít. Emellett minimalizálja a labilis vegyületek termikus degradációját, ami a magas hőmérsékletű módszereknél gyakori probléma.

Jegyzőkönyv: Talajminta előkészítése TEM-EDX elemzéshez

Ezt a protokollt Shrivastava és munkatársai (2019) dolgozták ki, és bemutatják a VialTweeter érintésmentes szonikátor modell használatát a talajminták egyszerű és megbízható előkészítéséhez TEM-EDX elemzéshez.

Anyagok és reagensek

• Porított talajminta (20 mg)
• 0.2%-os nátrium-dodecil-szulfát (SDS) oldat
• Ultratiszta (ultramagas minőségű, UHQ) víz
• VialTweeter ultrahangosító
• Poli-L-lizin (PLL)-funkcionalizált szénnel bevont réz TEM rácsok
  Parafilm®
• 2 ml-es Eppendorf csövekkel kompatibilis alumínium (Al) kúpok
• Szabványos 2 ml-es Eppendorf centrifugacsövek
• Kifordítható rotoros centrifuga
• Pipetták és steril hegyek

Eljárás

1. Talaj diszperzió
   • Mérjen ki 20 mg porított talajt.
   • A talajt 100 ml 0,2%-os SDS-oldatban diszpergáljuk.
   • Alaposan keverje össze a részecskék teljes szuszpenziójának biztosítása érdekében.
2. hígítás
   • Hígítsuk a szuszpenziót 1:10 arányban ultramagas minőségű (UHQ) vízzel.
   • Óvatosan keverje össze, hogy homogén hígított mintát kapjon.
3. Ultrahangos diszperzió
   • A hígított talajszuszpenzióból 1 ml-t töltsön át egy megfelelő injekciós üvegbe.
   • Szonikázza a mintát a VialTweeter érintésmentes szonikátor használatával 1 percig, hogy a talajrészecskék feldarabolódjanak és elősegítsék az egyenletes eloszlást.
4. Rács előkészítése centrifugáláshoz
   • Helyezze a poli-L-lizin-funkcionalizált szénnel bevont réz TEM-rácsokat az erre a célra szolgáló alumínium kúpokra.
   • Fedje be a kúpokat egy vékony Parafilm® réteggel a rácsok stabilizálása érdekében.
   • Helyezze a kúpokat a felszerelt rácsokkal 2 ml-es Eppendorf-csövekbe.
5. A minta betöltése és centrifugálás
   • Óvatosan pipettázzon 1 ml szonikázott talajszuszpenziót minden egyes előkészített Eppendorf-csőbe, biztosítva, hogy a szuszpenzió teljesen befedje a TEM rácsot.
   • Helyezze a csöveket egy kilengő rotoros centrifugába.
   • Centrifugáljuk 14 000 × g-n 1 órán keresztül szobahőmérsékleten, hogy a talajrészecskék a TEM rácsra kerüljenek.
6. Centrifugálás utáni kezelés
   • A centrifugálás után óvatosan távolítsa el a TEM rácsokat a kúpokról.
   • Ha nem használja fel azonnal, hagyja a rácsokat pormentes környezetben, környezeti körülmények között megszáradni.
7. Elektronmikroszkópia
   • Elemezze az elkészített TEM-rácsokat egy erre a célra kifejlesztett pásztázó transzmissziós elektronmikroszkóp (STEM) segítségével, amely energia-diszperzív röntgenspektroszkópiával (EDX) van felszerelve az elemek jellemzésére.

Hielscher szondás és érintésmentes szonátorok talajminta-előkészítéshez

A Hielscher Ultrasonics mind szondás, mind érintésmentes (pl. VialTweeter, UIP400MTP) szonikátorokat kínál, amelyeket a kutatás és a környezetelemzés talajminta-előkészítési követelményeihez optimalizáltak. A szondás szonikátorok nagy intenzitású akusztikus energiát juttatnak közvetlenül a mintába, lehetővé téve a nyomelemek, nehézfémek és szerves szennyező anyagok hatékony extrakcióját összetett talajmátrixokból. Ezek a rendszerek ideálisak az intenzív homogenizálást vagy oldószerrel támogatott extrakciót igénylő protokollokhoz. A Hielscher érintésmentes modelljei, mint például a többcsöves szonikátor VialTweeter vagy az UIP400MTP mikrolemez szonikátor, több lezárt fiola vagy több lyukú lemez egyidejű, szennyeződésmentes feldolgozását biztosítják, így kiválóan alkalmasak szabványosított munkafolyamatokhoz, párhuzamos elemzésekhez és nyomszintű analitikumokat tartalmazó érzékeny alkalmazásokhoz.
A szondás és az érintésmentes szonikátorok egyaránt támogatják a gyors, reprodukálható és méretezhető mintaelőkészítést, és megfelelnek a környezettudomány és a geokémia analitikai követelményeinek.
A Hielscher szonikátorok egyik legfontosabb előnye a konfigurálhatóságukban rejlik. Az amplitúdó, az impulzusmód (ciklusmód) és a feldolgozási mennyiség finomhangolásának képessége lehetővé teszi a különböző talajtípusokra és analitosztályokra szabott protokollok kialakítását. A programozható beállítások és az automatikus adatprotokollozás megkönnyíti a megbízható és reprodukálható eredmények elérését. A Hielscher szonikátorok automatizált rendszerekkel, miniatürizált érzékelőkkel és valós idejű adatgyűjtő platformokkal való integrálásának lehetősége csökkenti a munkaerőt és javítja a mintakezelést. Robusztusságuk és az áramlási cellákkal való kompatibilitásuk lehetővé teszi a nagy áteresztőképességű laboratóriumok és ipari felügyeleti alkalmazások méretnövelését is.
 

Az alábbi táblázat jelzi laboratóriumi méretű ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

Hielscher Multi-Sample Sonicator modellek UIP400MTP mikrolemezekhez, VialMagassugárzó és Cuphorn: nagy sebességű és nagy áteresztőképességű mintaelőkészítés

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.