VialTweeter – Sonoreattore per l'estrazione di oligominerali dal suolo

Per monitorare la salute e l'inquinamento del suolo, è necessario estrarre e misurare inquinanti come i minerali in traccia. Il VialTweeter facilita notevolmente l'estrazione pre-analitica nei flussi di lavoro di laboratorio. L'estrazione di minerali in traccia da campioni di terreno è un ottimo esempio che dimostra l'efficienza e l'affidabilità del VialTweeter per migliorare i risultati dell'estrazione.

Estrazione di minerali in traccia da campioni di terreno

L'estrazione di minerali in tracce dal suolo è una fase analitica cruciale nel monitoraggio ambientale, negli studi geochimici e nelle valutazioni agricole. I metodi tradizionali, tra cui la digestione acida, la microestrazione e l'estrazione assistita da microonde, sono spesso lunghi, impegnativi dal punto di vista del reagente e/o pericolosi per l'ambiente.
Il VialTweeter, un sonoreattore a ultrasuoni ad alta potenza, è un'alternativa superiore che offre una maggiore efficienza di estrazione, tempi di lavorazione ridotti e un consumo minimo di reagenti. Questo nuovo approccio migliora significativamente il recupero degli elementi in traccia dalle matrici del suolo, assicurando risultati più accurati e riproducibili e rispettando i principi della chimica analitica verde.

Estrazione di minerali in tracce dal suolo con il sonicatore multi-tubo VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) hanno condotto uno studio che dimostra che il VialTweeter è uno strumento altamente efficiente per l'estrazione di minerali in traccia dal suolo. I dettagli e i risultati principali della ricerca sono illustrati di seguito.

Estrazione a ultrasuoni con il VialTweeter:
4,0-7,5 mg di terreno vengono pesati in provette Eppendorf da 1,5 mL. Si aggiunge un volume specifico di soluzione di HNO₃ (0,60-1,5 mL) e le provette vengono sigillate prima di essere inserite in un sonoreattore VialTweeter. I campioni vengono sottoposti a estrazione a ultrasuoni a temperatura ambiente per 450 secondi. Dopo la sonicazione, vengono centrifugati a 3500 rpm per 10 minuti. Una parte del surnatante viene trasferita tramite micropipetta in un matraccio da 10 mL, dove viene diluita con HNO₃ al 5,0%. Prima dell'analisi viene aggiunto uno standard interno di germanio (Ge IV) per ottenere una concentrazione finale di 10 ng/mL.
Durata con VialTweeter: 450 secondi
 

Digestione acida di campioni di terreno:
50 mg di terreno vengono trattati con 2,5 mL di HNO₃ e 5,0 mL di HF in recipienti di digestione chiusi in teflon a 90°C per 8 ore. I recipienti vengono quindi aperti e vengono aggiunti 2,5 mL di HClO₄ prima di far evaporare la miscela a secco a 200°C su una piastra calda. Successivamente, si introducono 1,0 mL di HNO₃ e si evapora nuovamente. La fase finale prevede lo scioglimento del residuo in 2,5 mL di HNO₃, il trasferimento della soluzione in un matraccio tarato da 50 mL e il completamento del volume con acqua ultrapura. Per garantire l'accuratezza delle successive analisi elementari, si aggiungono standard interni di indio (In III) e ittrio (Y III) (50 μL di una soluzione di 10 mg/L).
Durata della digestione acida: 8 ore
 

Ottimizzazione delle condizioni di estrazione

Le ricerche hanno testato diverse condizioni di estrazione per ottenere la massima quantità di minerali in traccia dai campioni di terreno. Queste condizioni massimizzano il recupero degli oligoelementi, minimizzando l'uso di acidi e riducendo il tempo complessivo di estrazione rispetto ai metodi di digestione tradizionali.

Confronto dell'efficienza di estrazione: VialTweeter vs. digestione acida

La valutazione comparativa delle rese di estrazione dei minerali rispetto ai campioni di riferimento estratti tramite digestione acida evidenzia l'eccellente efficienza e affidabilità del sonicatore multi-tubo VialTweeter.

Un'efficienza di estrazione superiore al 100% significa che la quantità di un determinato elemento estratto da un campione supera il valore atteso o di riferimento.

Con il VialTweeter, l'efficiente estrazione ad alta velocità di sostanze dai campioni facilita il flusso di lavoro quotidiano nei laboratori di analisi.

1. estrazione più rapida - Riduce drasticamente i tempi da ore a minuti.
2. Contaminazione minima del campione - Il design sigillato del flacone impedisce la contaminazione crociata o per via aerea.
3. Alta riproducibilità - La distribuzione uniforme dell'energia tra le fiale elimina la variabilità.
4. rispettoso dell'ambiente - Riduce il consumo di acido e i rifiuti pericolosi.
5. Scalabile e ad alto rendimento - Adatto a programmi di monitoraggio ambientale rapido.

Il Sonoreattore VialTweeter

Meccanismo di estrazione assistita da ultrasuoni (UAE)

Il principio di funzionamento del sonoreattore VialTweeter è la potente cavitazione ultrasonica, un fenomeno fisico che genera forze di taglio elevate e differenziali di pressione localizzati all'interno di un mezzo liquido. Questo fenomeno facilita la disgregazione delle particelle di terreno e aumenta l'efficienza di lisciviazione degli ioni metallici in un solvente di estrazione.

I principali vantaggi della cavitazione ultrasonica nell'estrazione del suolo:

• Miglioramento della disgregazione della matrice: I microgetti indotti dalla cavitazione migliorano la penetrazione del solvente nelle particelle di terreno.
• Riduzione delle dimensioni delle particelle: Le forze meccaniche rompono gli aggregati, esponendo una maggiore superficie per l'estrazione dei minerali.
• Aumento della cinetica di reazione: Accelerazione del desorbimento e della dissoluzione dei metalli in traccia nella soluzione.
• Utilizzo minimo di reagenti: La riduzione della concentrazione di acido riduce l'impatto ambientale senza compromettere l'efficienza dell'estrazione.

Configurazione e design del VialTweeter

Il sistema VialTweeter è costituito da un blocco in titanio con 10 slot per fiale, che assicura una distribuzione uniforme dell'energia ultrasonica. È alimentato da un generatore di ultrasuoni da 200 watt a una frequenza di 26 kHz e trasmette la stessa energia a ciascun campione, garantendo estrazioni coerenti e riproducibili su più fiale contemporaneamente.

Caratteristiche principali:

• Sonicazione uniforme ad alta potenza per l'elaborazione in batch.
• Eliminazione della contaminazione incrociata dovuta all'isolamento delle fiale.
• Perdita minima di campione nei recipienti di reazione sigillati.
• Scalabilità per il monitoraggio ambientale ad alto rendimento.

Il VialTweeter è disponibile anche come modello di sonicatore a provetta singola per la preparazione affidabile dei campioni in provette Falcon. Per saperne di più sul modello personalizzato a provetta singola per la sonicazione sterile delle provette Falcon!

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

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