Հաղթահարեք AAS-ի համար նմուշների ոչ լրիվ քայքայման ռիսկերը՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ
Նմուշների ոչ լրիվ քայքայումը շարունակում է մնալ ատոմային կլանման սպեկտրոսկոպիայի (AAS) ամենաթերագնահատված ռիսկերից մեկը։ Երբ պինդ մատրիցներն ամբողջությամբ չեն լուծվում, վերլուծաբանները բախվում են շեղված արդյունքների, կորզման ցածր ելքերի և վերարտադրելիության նվազման հետ՝ խնդիրներ, որոնք ուղղակիորեն խաթարում են տվյալների որակը և կարգավորող պահանջներին համապատասխանությունը։ Հետազոտությունների աճող ծավալն այժմ մատնանշում է ուլտրաձայնային մշակումը՝ որպես հզոր և գործնական լուծում։
Ինչու է ոչ լրիվ քայքայումը լուրջ խնդիր AAS-ի համար
AAS-ի ճշտությունը կախված է մեկ էական նախապայմանից՝ որոշվող տարրերի ամբողջական տեղափոխումից պինդ մատրիցից լուծույթ։ Թաց քայքայման ավանդական մեթոդները՝ թթվային քայքայումը տաքացնող սալիկի վրա կամ միկրոալիքների օժանդակությամբ, արդյունավետ են, սակայն ունեն սահմանափակումներ։ Դրանք ժամանակատար են, պահանջում են ագրեսիվ թթուներ և բարձր ջերմաստիճաններ և, այնուամենայնիվ, կարող են դժվարալույծ ֆազերը թողնել մասամբ չլուծված։
Ոչ լրիվ քայքայումը կարող է հանգեցնել հետևյալին՝
- Տարրերի կոնցենտրացիաների համակարգային թերագնահատում
- Չհամասեռ էքստրակցիայի հետևանքով չափումների ցածր ճշգրտություն
- Մատրիցային ազդեցություններ, որոնք խանգարում են ատոմացմանը և կլանմանը
- Աղտոտման և որոշվող նյութի կորստի բարձրացած ռիսկ
Քանի որ լաբորատորիաները ձգտում են մեծացնել մշակվող նմուշների քանակը և խստացնել որակի վերահսկողությունը, այս թերությունները նոր հետաքրքրություն են առաջացրել նմուշների նախապատրաստման այլընտրանքային ռազմավարությունների նկատմամբ։
UIP400MTP բազմափոսիկ թիթեղների ուլտրաձայնային մշակման սարք մեծաքանակ նմուշների նախապատրաստման համար
Ինչ է ասում գիտությունը․ ուլտրաձայնային մշակումը՝ որպես նմուշների նախապատրաստման մեթոդ
Քևին Էշլիի շրջադարձային հետազոտությունն ընդգծում է, թե ինչպես է ուլտրաձայնային էներգիան հիմնովին բարելավում տարրային վերլուծության համար նմուշների նախապատրաստումը՝ լաբորատորիաներին առաջարկելով քայքայման ավանդական մեթոդների ավելի արագ, ավելի անվտանգ և ավելի հուսալի այլընտրանք։
Իր համապարփակ ակնարկում՝ «Ուլտրաձայնային մշակումը՝ որպես տարրային վերլուծության համար նմուշների նախապատրաստման մեթոդ», Ք․ Էշլին նկարագրում է, թե ինչպես է ուլտրաձայնային էներգիան հեշտացնում և բարելավում պինդ նմուշներից տարրերի էքստրակցիան։
Ուլտրաձայնը բաղկացած է 18 kHz-ը գերազանցող հաճախականությամբ ճնշման ալիքներից։ Երբ այս ալիքները ներմուծվում են հեղուկի մեջ, դրանք առաջացնում են ակուստիկ կավիտացիա՝ մանրադիտակային պղպջակներ, որոնք գոյանում են, աճում և ուժգին փլուզվում դեպի ներս։ Այս պղպջակների փլուզումն առաջացնում է ծայրահեղ տեղային պայմաններ՝ էլեկտրոնվոլտերի կարգի ջերմաստիճաններ և 10⁴ մթնոլորտին մոտեցող ճնշման գրադիենտներ՝ մոտավորապես 10⁻¹⁰ վայրկյան ժամանակային մասշտաբներում։ Այս «տաք կետերն» առավել հեշտությամբ ձևավորվում են պինդ մարմին–հեղուկ միջֆազային սահմաններում՝ հենց այնտեղ, որտեղ անհրաժեշտ է նմուշի լուծումը։
Սակայն կավիտացիան զուտ ֆիզիկական երևույթ չէ։ Ջրային համակարգերում պղպջակների փլուզումն առաջացնում է նաև բարձր ռեակցիոնունակությամբ մասնիկներ, օրինակ՝ հիդրօքսիլ ռադիկալներ և ջրածնի պերօքսիդ։ Այս օքսիդացնող նյութերը զգալիորեն ուժեղացնում են պինդ մատրիցների վրա քիմիական ներգործությունը՝ նպաստելով մետաղների քիմիական ձևերի ազատմանը և լուծույթ անցնելուն։ Արդյունքում ուլտրաձայնային էքստրակցիան (UE) կարող է արագացնել լուծումը, բարելավել կորզման ելքերը և պարզեցնել նմուշների մշակումը։
Ուլտրաձայնային քայքայման մեխանիկական և քիմիական առավելությունները
Կավիտացիայով պայմանավորված քիմիական գործընթացներից բացի՝ ուլտրաձայնն ապահովում է բարձր արդյունավետությամբ մեխանիկական խառնում։ Ուժեղացված զանգվածափոխանակությունը բարելավում է ռեագենտի հասանելիությունը նմուշի մակերևույթին և նպաստում ռեակցիաների ավելի արագ կինետիկային։ Նույնիսկ այն դեպքերում, երբ կավիտացիան սահմանափակ է, ուլտրաձայնային էներգիան կարող է կտրուկ կրճատել լուծման տևողությունը։
Էշլիի աշխատանքում նշվում է, որ թեև ուլտրաձայնային էքստրակցիան լայնորեն կիրառվել է օրգանական որոշվող նյութերի համար՝ կազմելով հողի վերլուծության համար ԱՄՆ Շրջակա միջավայրի պահպանության գործակալության (EPA) հաստատված մեթոդների հիմքը, այն պատմականորեն անբավարար է օգտագործվել անօրգանական և տարրային վերլուծության համար։ Սակայն վերջին հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ UE-ն կարող է ապահովել լավ և հաճախ գերազանց անալիտիկ կորզման ելքեր՝ տարրերի լայն շրջանակի համար՝ նմուշների բազմազան տեսակներում։
Ավանդական քայքայման համեմատ՝ ուլտրաձայնային մշակումն առաջարկում է մի շարք համոզիչ առավելություններ՝
- Քայքայման տևողության կրճատում
- Թթվի ավելի ցածր սպառում և ավելի մեղմ պայմաններ
- Անվտանգության բարելավում՝ ծայրահեղ ջերմաստիճաններից և ճնշումներից խուսափելու շնորհիվ
- Ավելի մեծ ճկունություն դժվար մշակվող կամ տարասեռ մատրիցների դեպքում
Հզոր ուլտրաձայնային կավիտացիա Hielscher Cascatrode սարքում
Զոնդային ուլտրաձայնային մշակումն ընդդեմ ուլտրաձայնային լոգանքների
Ոչ բոլոր ուլտրաձայնային համակարգերն են ապահովում նույն արդյունավետությունը։ Ուլտրաձայնային լոգանքների և զոնդային ուլտրաձայնային մշակման սարքերի միջև էական տարբերություն կա։
Ուլտրաձայնային լոգանքներն էներգիան բաշխում են անուղղակիորեն և անհավասարաչափ՝ տարողության ամբողջ ծավալով։ Թեև դրանք հարմար են մեղմ մաքրման կամ պարզ խառնման աշխատանքների համար, հաճախ չեն ապահովում բարդ վերլուծական քայքայման համար պահանջվող հզորության խտությունն ու վերարտադրելիությունը։ Լոգանքի պատերի և հեղուկի ծավալի միջով անցնելիս էներգիայի կորուստները կարող են հանգեցնել անկայուն կավիտացիայի և քայքայման փոփոխական արդյունավետության։
Զոնդային ուլտրաձայնային մշակման սարքերը, ի տարբերություն դրանց, տիտանե զոնդի միջոցով ուլտրաձայնային էներգիան ներմուծում են անմիջապես նմուշի մեջ։ Էներգիայի այս անմիջական փոխանցումն ապահովում է զգալիորեն ավելի բարձր հզորության խտություն, ավելի ինտենսիվ կավիտացիա և գործընթացի այնպիսի պարամետրերի ճշգրիտ կառավարում, ինչպիսիք են ամպլիտուդը և ներմուծվող էներգիան։ AAS վերլուծության համար նմուշների պատրաստման ժամանակ զոնդային ուլտրաձայնային մշակումն ապահովում է՝
- Ավելի արագ և ավելի ամբողջական քայքայում
- Նմուշների միջև ավելի բարձր վերարտադրելիություն
- Փոքր ծավալներից մինչև ավելի մեծ խմբաքանակներ մասշտաբի մեծացման հնարավորություն
- Ավելի մեծ համապատասխանություն դժվար քայքայվող կամ հանքանյութերով հարուստ մատրիցների համար
Այն լաբորատորիաների համար, որոնց մտահոգում են ոչ ամբողջական քայքայումն ու վերլուծական անորոշությունը, զոնդային համակարգերն ապահովում են հստակ տեխնիկական առավելություն։
Որպես այլընտրանք՝ Hielscher անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման սարքերն առաջադեմ լուծում են, եթե անհրաժեշտ է մի քանի նմուշների ուլտրաձայնային մշակում ստերիլ պայմաններում։ Hielscher անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման սարքերը հավասարաչափ ապահովում են բարձր հզորության ուլտրաձայն՝ նմուշների մշակման բարձր արտադրողականություն պահանջող կիրառություններում նմուշների պատրաստման գերազանց արդյունքներ ստանալու համար։
Այստեղ գտեք անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման սարքերի բոլոր մոդելները։
Ուլտրաձայնային մշակման սարք UP200Ht ՝ նմուշների պատրաստման համար նախատեսված միկրոծայրակալով
Hielscher ուլտրաձայնային մշակման սարքեր – նպատակային նախագծված լուծումներ AAS վերլուծության համար նմուշների քայքայման նպատակով
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է լաբորատոր ուլտրաձայնային մշակման սարքերի համապարփակ տեսականի, որը նախատեսված է տարրային վերլուծության համար նմուշների պատրաստման հատուկ պահանջները բավարարելու նպատակով։ Այս սարքերն ամուր, գործնական գործիքներ են, որոնք հեշտացնում են ձեր ամենօրյա լաբորատոր աշխատանքը։
Բազմաթիվ նմուշների անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման սարքեր
Նմուշների մշակման բարձր արտադրողականություն ունեցող լաբորատորիաներում Hielscher անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման սարքերը հնարավորություն են տալիս զուգահեռաբար իրականացնել բազմաթիվ նմուշների արդյունավետ, աղտոտումից զերծ քայքայում՝
UIP400MTP: Բազմահորիկ թիթեղների ուլտրաձայնային մշակման հզոր սարք, որն ի վիճակի է միաժամանակ մշակել տասնյակ նմուշներ՝ ուլտրաձայնային էներգիայի հավասարաչափ բաշխմամբ։ Իդեալական է ստանդարտացված աշխատանքային ընթացակարգերի և համեմատական AAS հետազոտությունների համար։
VialTweeter: Նախատեսված լինելով բազմաթիվ հերմետիկ փակված սրվակների (օրինակ՝ Eppendorf փորձանոթների, կրիոսրվակների և այլնի) միաժամանակյա ուլտրաձայնային մշակման համար՝ VialTweeter սարքը վերացնում է խաչաձև աղտոտումը՝ միաժամանակ բոլոր նմուշներում ապահովելով կայուն կավիտացիա։
Լաբորատոր զոնդային ուլտրաձայնային մշակման սարքեր
Hielscher զոնդային ուլտրաձայնային մշակման սարքերը բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը ներմուծում են անմիջապես առանձին նմուշների մեջ, ինչի շնորհիվ հատկապես արդյունավետ են դժվար մշակվող մատրիցների համար՝
- Ամպլիտուդի, էներգիայի և մշակման տևողության ճշգրիտ կառավարում
- Արագ և վերարտադրելի քայքայում՝ AAS վերլուծությունից առաջ
- Համատեղելիություն թթուների լայն շրջանակի և նմուշների բազմազան ծավալների հետ
Այս համակարգերը միասին լաբորատորիաներին թույլ են տալիս ուլտրաձայնային մշակման վրա հիմնված քայքայումը հարմարեցնել իրենց հատուկ վերլուծական պահանջներին՝ անկախ նրանից՝ առաջնահերթությունը նմուշների մշակման արտադրողականությունն է, հուսալիությունը, թե արդյունահանման առավելագույն արդյունավետությունը։
Գործնական ուղի դեպի AAS վերլուծության ավելի լավ արդյունքներ
Ապացույցները հստակ են. ոչ ամբողջական քայքայումը կանխելի ռիսկ է AAS վերլուծության մեջ։ Ուլտրաձայնային էներգիան ապահովում է ինչպես քիմիական, այնպես էլ մեխանիկական մեխանիզմներ, որոնք զգալիորեն բարելավում են նմուշների լուծումը։ Ժամանակակից, նպատակային նախագծված սարքավորումներով իրականացվելիս ուլտրաձայնային մշակումն ավանդական քայքայման մեթոդների գրավիչ այլընտրանք կամ լրացում է։
Օգտագործելով Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային մշակման առաջադեմ լուծումները՝ լաբորատորիաները կարող են կրճատել պատրաստման տևողությունը, բարելավել վերլուծական հուսալիությունը և վստահորեն հաղթահարել AAS վերլուծության համար նմուշների ոչ ամբողջական քայքայման հետ կապված շարունակական դժվարությունները։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր լաբորատոր չափերի ուլտրաձայնային մշակման սարքերի մոտավոր մշակման կարողության մասին՝
| Առաջարկվող սարքեր | Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն |
|---|---|---|
| UIP400MTP՝ 96 հորիկով թիթեղների ուլտրաձայնային մշակման սարք | բազմահորիկ / միկրոտիտրային թիթեղներ | n.a. |
| Ուլտրաձայնային CupHorn | CupHorn՝ սրվակների կամ քիմիական բաժակի համար | n.a. |
| GDmini2 | ուլտրաձայնային միկրոհոսքային ռեակտոր | n.a. |
| VialTweeter | 0,5-ից մինչև 1,5mL | n.a. |
| UP100H Զոնդային ուլտրաձայնային սարք | 1-ից 500mL | 10-ից 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St Զոնդային ուլտրաձայնային սարքեր | 10-ից 1000mL | 20-ից 200mL/min |
| UP400St Զոնդային ուլտրաձայնային սարք | 10-ից 2000mL | 20-ից 400mL/min |
| Ուլտրաձայնային մաղային թափահարիչ | n.a. | n.a. |
Նախագծում, արտադրություն և խորհրդատվություն – Գերմանիայում ստեղծված որակ
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց որակի և նախագծման ամենաբարձր չափանիշներով։ Ամրությունը և շահագործման պարզությունը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերը սահուն ինտեգրել արդյունաբերական կայանքներում։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հեշտությամբ աշխատում են ծանր պայմաններում և բարձր պահանջներ ներկայացնող միջավայրերում։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ISO հավաստագրում և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են արդիական տեխնոլոգիաներով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE պահանջներին և բավարարում են UL, CSA և RoHs պահանջները։
Գրականություն / Հղումներ
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011):
Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100. - Mahboube Shirani, Abolfazl Semnani, Saeed Habibollahib, Hedayat Haddadia (2015): Ultrasound-assisted, ionic liquid-linked, dual-magnetic multiwall carbon nanotube microextraction combined with electrothermal atomic absorption spectrometry for simultaneous determination of cadmium and arsenic in food samples. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2015,30, 1057-1063
- De La Calle, Inmaculada; Cabaleiro, Noelia; Lavilla, Isela; Bendicho, Carlos (2009): Analytical evaluation of a cup-horn sonoreactor used for ultrasound-assisted extraction of trace metals from troublesome matrices. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 64, 2009. 874-883.
- Gajek, Ryszard; Barley, Frank; She, Jianwen (2013): Determination of essential and toxic metals in blood by ICP-MS with calibration in synthetic matrix. Analytical Methods 5, 2013. 2193-2202.
- New Study Highlights Sonication Breakthroughs for High-Throughput Analysis
Հաճախ տրվող հարցեր
Ի՞նչ է նշանակում AAS։
AAS հապավումը նշանակում է ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոսկոպիա։
Ինչի՞ համար է օգտագործվում ատոմային ադսորբցիոն սպեկտրոսկոպիան։
Ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոսկոպիան օգտագործվում է հեղուկ, պինդ կամ գազային նմուշներում տարրերի՝ հիմնականում մետաղների, կոնցենտրացիաների որակական և քանակական որոշման համար։
Ի՞նչ է չափվում ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրով։
Ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրը չափում է հիմնական վիճակում գտնվող ազատ ատոմների կողմից տարրին բնորոշ ճառագայթման կլանման օպտիկական խտությունը, որն ուղիղ համեմատական է նմուշում տվյալ տարրի կոնցենտրացիային։
Ո՞րն է տարբերությունը AAS մեթոդի, էլեկտրաջերմային ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիայի (ETAAS) և
բոցային ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիայի (FAAS) միջև։
AAS (ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոսկոպիա)՝ ընդհանուր վերլուծական մեթոդ՝ տարրերի կոնցենտրացիաները որոշելու համար՝ ազատ ատոմների կողմից բնութագրական ճառագայթման կլանումը չափելու միջոցով։ AAS եզրույթն ընդգրկում է ատոմացման տարբեր մեթոդներ, այդ թվում՝ բոցային և էլեկտրաջերմային ատոմացումը։
FAAS (բոցային ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիա)՝ AAS մեթոդի տարբերակ, որի դեպքում ատոմներն առաջանում են բոցում (սովորաբար՝ օդ–ացետիլեն կամ ազոտի ենթօքսիդ–ացետիլեն)։ Այն բնութագրվում է չափավոր զգայունությամբ, արագ վերլուծությամբ և որոշվող բաղադրիչների ավելի բարձր կոնցենտրացիաների համար կիրառելիությամբ (mg/L տիրույթում)։
ETAAS (էլեկտրաջերմային ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիա)՝ AAS մեթոդի տարբերակ, որն ատոմացման համար օգտագործում է էլեկտրականորեն տաքացվող գրաֆիտային վառարան։ Այն ապահովում է շատ ավելի բարձր զգայունություն և հայտնաբերման ավելի ցածր սահմաններ (µg/L-ից ng/L տիրույթում), սակայն, համեմատած FAAS մեթոդի հետ, պահանջում է վերլուծության ավելի երկար ժամանակ և ավելի բարդ շահագործում։
AAS մեթոդի այլ կարևոր տարբերակներն են HGAAS (հիդրիդների գեներացմամբ ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիա), CVAAS (սառը գոլորշու ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրոմետրիա), HR-CS AAS (բարձր լուծաչափով, անընդհատ սպեկտրի աղբյուրով AAS), ճեղքավոր խողովակով ատոմային թակարդով AAS (STAT-AAS) և հոսքային ներարկմամբ AAS (FI-AAS)։
Նմուշի հանքայնացումը նո՞ւյնն է, ինչ էքստրակցիան։
Ոչ, նմուշի հանքայնացումը և էքստրակցիան նույնը չեն։ Հանքայնացման նպատակը նմուշի մատրիցի ամբողջական քայքայումն է՝ որոշվող բաղադրիչների ընդհանուր պարունակությունը չափելու համար, մինչդեռ էքստրակցիան ընտրողաբար առանձնացնում է որոշ բաղադրիչներ՝ առանց մատրիցն ամբողջությամբ քայքայելու։ Ճիշտ մոտեցման ընտրությունն էական է վերլուծության վավեր և հիմնավորելի արդյունքներ ստանալու համար։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։