დაძლიეთ AAS-ისთვის ნიმუშების არასრული დაშლის რისკები ულტრაბგერითი დამუშავებით
ნიმუშების არასრული დამუშავება რჩება ატომური შთანთქმის სპექტროსკოპიაში (AAS) ყველაზე დაუფასებელ რისკებს შორის ერთ-ერთად. როდესაც მყარი მატრიცები არ არის სრულად გახსნილი, ანალიტიკოსები ეჯახებიან მიკერძოებულ შედეგებს, ცუდ აღდგენას და გამეორებადობის შემცირებას – პრობლემებს, რომლებიც პირდაპირ აზიანებენ მონაცემთა ხარისხს და რეგულაციურ შესაბამისობას. კვლევების მზარდი რაოდენობა ახლა მიუთითებს ულტრაბგერით დამუშავებაზე, როგორც მძლავრ და პრაქტიკულ გადაწყვეტაზე.
რატომ არის არასრული დამუშავება კრიტიკული პრობლემა AAS-ისთვის
AAS-ის სიზუსტე ეფუძნება ერთ მნიშვნელოვან წინაპირობას: ანალიზური ელემენტების სრულ გადატანას მყარი მატრიციდან ხსნარში. ტრადიციული სველი დამუშავების მეთოდები – ცხელ ფირფიტაზე ან მიკროტალღური მხარდაჭერით მჟავური დამუშავება – ეფექტურია, მაგრამ აქვს შეზღუდვები. ისინი დროს მოითხოვს, საჭიროებს აგრესიულ მჟავებს და მაღალ ტემპერატურებს და შესაძლოა მაინც დატოვოს რეფრაქტორული ფაზები ნაწილობრივ გაუხსნელი.
არასრულმა დამუშავებამ შეიძლება გამოიწვიოს:
- ელემენტების კონცენტრაციების სისტემატური ნაკლებშეფასება
- ცუდი სიზუსტე არაერთგვაროვანი ექსტრაქციის გამო
- მატრიცული ეფექტები, რომლებიც ერევიან ატომიზაციასა და შთანთქმას
- კონტამინაციისა და ანალიზური ნივთიერების დაკარგვის გაზრდილი რისკი
რადგან ლაბორატორიები უფრო მაღალი პროდუქტიულობისა და უფრო მკაცრი ხარისხის კონტროლისკენ ილტვიან, ამ ნაკლოვანებებმა განაახლა ინტერესი ნიმუშების მომზადების ალტერნატიული სტრატეგიების მიმართ.
მრავალფოსოიანი ფირფიტის ულტრაბგერითი დამმუშავებელი UIP400MTP მაღალი პროდუქტიულობის ნიმუშების მომზადებისთვის
რას ამბობს მეცნიერება: ულტრაბგერითი დამუშავება, როგორც ნიმუშების მომზადების მეთოდი
კევინ ეშლის საყრდენი კვლევა ხაზს უსვამს, თუ როგორ აუმჯობესებს ულტრაბგერითი ენერგია ფუნდამენტურად ნიმუშების მომზადებას ელემენტური ანალიზისთვის, სთავაზობს ლაბორატორიებს უფრო სწრაფ, უფრო უსაფრთხო და უფრო საიმედო ალტერნატივას კონვენციური დამუშავების ტექნიკების მიმართ.
მის ვრცელ მიმოხილვაში, “Sonication as a Sample Preparation Method for Elemental Analysis”, კ. ეშლი აღწერს, თუ როგორ ამარტივებს და აუმჯობესებს ულტრაბგერითი ენერგია ელემენტების ექსტრაქციას მყარი ნიმუშებიდან.
ულტრაბგერა შედგება 18 kHz-ზე მეტი სიხშირის წნევის ტალღებისგან. როდესაც ეს ტალღები სითხეში ვრცელდება, ისინი წარმოქმნიან აკუსტიკურ კავიტაციას – მიკროსკოპულ ბუშტუკებს, რომლებიც წარმოიქმნება, იზრდება და ძლიერად ჩაინგრევა. ამ ბუშტუკების კოლაფსი ქმნის ექსტრემალურ ლოკალურ პირობებს: ელექტრონვოლტების რიგის ტემპერატურას და 10⁴ ატმოსფეროს მიახლოებულ წნევის გრადიენტებს დაახლოებით 10⁻¹⁰ წამის დროით მასშტაბზე. ეს “ცხელი წერტილები” ყველაზე ადვილად წარმოიქმნება მყარი და თხევადი ფაზების გამყოფ საზღვრებზე, ზუსტად იქ, სადაც საჭიროა ნიმუშის გახსნა.
თუმცა, კავიტაცია არ არის მხოლოდ ფიზიკური ფენომენი. წყალხსნარებში ბუშტუკების კოლაფსი ასევე წარმოქმნის მაღალრეაქტიულ ნაწილაკებს, როგორიცაა ჰიდროქსილის რადიკალები და წყალბადის პეროქსიდი. ეს დამჟანგავი აგენტები მნიშვნელოვნად აძლიერებენ ქიმიურ ზემოქმედებას მყარ მატრიცებზე და ხელს უწყობენ ლითონების ქიმიური ფორმების ხსნარში გადასვლას. შედეგად, ულტრაბგერით ექსტრაქციას (UE) შეუძლია დააჩქაროს გახსნა, გააუმჯობესოს ამოღების ხარისხი და გაამარტივოს ნიმუშების დამუშავება.
ულტრაბგერითი დამუშავების მექანიკური და ქიმიური უპირატესობები
კავიტაციით გამოწვეული ქიმიური პროცესების გარდა, ულტრაბგერა უზრუნველყოფს მაღალეფექტურ მექანიკურ შერევას. გაძლიერებული მასაგადატანა აუმჯობესებს რეაგენტების წვდომას ნიმუშის ზედაპირზე და აჩქარებს რეაქციებს. მაშინაც კი, როდესაც კავიტაცია შეზღუდულია, ულტრაბგერით ენერგიას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს გახსნის დრო.
ეშლის ნაშრომში აღნიშნულია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ფართოდ გამოიყენება ორგანული ანალიტებისთვის – და წარმოადგენს ნიადაგის ანალიზისთვის აშშ-ის EPA-ის დამკვიდრებული მეთოდების საფუძველს – ის ისტორიულად ნაკლებად გამოიყენებოდა არაორგანული და ელემენტური ანალიზისთვის. თუმცა, ბოლოდროინდელი კვლევები აჩვენებს, რომ UE-ს შეუძლია უზრუნველყოს ელემენტების ფართო სპექტრის ამოღების კარგი და ხშირად შესანიშნავი ხარისხი სხვადასხვა ტიპის ნიმუშებიდან.
კონვენციურ დამუშავებასთან შედარებით, ულტრაბგერითი დამუშავება სთავაზობს რამდენიმე მნიშვნელოვან სარგებელს:
- დამუშავების დროის შემცირება
- მჟავების ნაკლები მოხმარება და უფრო რბილი პირობები
- უსაფრთხოების გაუმჯობესება ექსტრემალური ტემპერატურებისა და წნევების თავიდან აცილებით
- უფრო მეტი მოქნილობა რთული ან არაერთგვაროვანი მატრიცებისთვის
მძლავრი ულტრაბგერითი კავიტაცია Hielscher Cascatrode-ზე
ზონდით ულტრაბგერითი დამუშავება ულტრაბგერით აბაზანებთან შედარებით
ყველა ულტრაბგერითი სისტემა ერთნაირად არ მუშაობს. არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავება ულტრაბგერით აბაზანებსა და ზონდურ ულტრაბგერით დამმუშავებლებს შორის.
ულტრაბგერითი აბაზანები ენერგიას ავრცელებენ არაპირდაპირ და არათანაბრად მთელ რეზერვუარში. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შესაფერისია ფრთხილი წმენდის ან მარტივი შერევის სამუშაოებისთვის, მათ ხშირად არ აქვთ სიმძლავრის ის სიმკვრივე და გამეორებადობა, რომლებიც მაღალი მოთხოვნების მქონე ანალიზისთვის ნიმუშების დასაშლელად არის საჭირო. ენერგიის დანაკარგებმა აბაზანის კედლებსა და სითხის მოცულობაში შეიძლება გამოიწვიოს არამდგრადი კავიტაცია და დაშლის ცვალებადი ეფექტურობა.
ზონდური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები, პირიქით, ულტრაბგერით ენერგიას პირდაპირ აწვდიან ნიმუშს ტიტანის ზონდის საშუალებით. ენერგიის ასეთი პირდაპირი გადაცემა უზრუნველყოფს მნიშვნელოვნად უფრო მაღალ სიმძლავრის სიმკვრივეს, უფრო ინტენსიურ კავიტაციას და ზუსტ კონტროლს პროცესის პარამეტრებზე, როგორიცაა ამპლიტუდა და მიწოდებული ენერგია. AAS-ისთვის ნიმუშის მომზადებისას ზონდით ულტრაბგერითი დამუშავება უზრუნველყოფს:
- უფრო სწრაფი და სრული დაშლა
- უმაღლესი გამეორებადობა ნიმუშებს შორის
- მასშტაბირებადი მცირე მოცულობებიდან უფრო დიდ პარტიებამდე
- უფრო მეტი გამოსადეგობა რთული ან მინერალებით მდიდარი მატრიცებისთვის
ლაბორატორიებისთვის, რომლებსაც არასრული დაშლა და ანალიზის შედეგების განუსაზღვრელობა აწუხებთ, ზონდური სისტემები აშკარა ტექნიკურ უპირატესობას უზრუნველყოფენ.
ალტერნატიულად, Hielscher-ის არაკონტაქტური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები მოწინავე გადაწყვეტას წარმოადგენს, თუ საჭიროა მრავალი ნიმუშის ულტრაბგერითი დამუშავება სტერილურ პირობებში. Hielscher-ის არაკონტაქტური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები თანაბრად აწვდიან მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერას და უზრუნველყოფენ ნიმუშების მომზადების შესანიშნავ შედეგებს მაღალი წარმადობის სამუშაოებში.
იპოვეთ არაკონტაქტური ულტრაბგერითი დამმუშავებლების ყველა მოდელი აქ!
ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატი UP200Ht მიკროწვერით ნიმუშის მომზადებისთვის
Hielscher-ის ულტრაბგერითი დამმუშავებლები – სპეციალურად შექმნილი გადაწყვეტილებები AAS-ისთვის ნიმუშის დასაშლელად
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ ლაბორატორიული ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატების სრულ სპექტრს, რომლებიც შექმნილია ელემენტური ანალიზისთვის ნიმუშის მომზადების სპეციფიკური მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ეს ულტრაბგერითი დამმუშავებლები გამძლე, პრაქტიკული ხელსაწყოებია, რომლებიც ამარტივებენ თქვენს ყოველდღიურ ლაბორატორიულ სამუშაოს.
არაკონტაქტური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები მრავალი ნიმუშისთვის
მაღალი წარმადობის ლაბორატორიებში Hielscher-ის არაკონტაქტური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები მრავალი ნიმუშის პარალელურად, ეფექტურად და დაბინძურების გარეშე დაშლის საშუალებას იძლევა:
UIP400MTP: მრავალფოსოიანი ფირფიტის მძლავრი ულტრაბგერითი დამმუშავებელი, რომელსაც შეუძლია ათეულობით ნიმუშის ერთდროულად დამუშავება ულტრაბგერითი ენერგიის თანაბარი განაწილებით. იდეალურია სტანდარტიზებული სამუშაო პროცესებისა და შედარებითი AAS კვლევებისთვის.
VialTweeter: შექმნილია მრავალი დახურული ვიალის (მაგ. Eppendorf-ის სინჯარები, კრიო-ვიალები და ა.შ.) ერთდროული ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის, VialTweeter გამორიცხავს ჯვარედინ დაბინძურებას და უზრუნველყოფს თანაბარ კავიტაციას ყველა ნიმუშში.
ლაბორატორიული ზონდური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები
Hielscher-ის ზონდური ულტრაბგერითი დამმუშავებლები პირდაპირ აწვდიან მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ცალკეულ ნიმუშებს, რაც მათ განსაკუთრებით ეფექტურს ხდის რთული მატრიცებისთვის:
- ამპლიტუდის, ენერგიის და დამუშავების დროის ზუსტი კონტროლი
- სწრაფი და გამეორებადი დაშლა AAS-ის წინ
- თავსებადობა მჟავებისა და ნიმუშის მოცულობების ფართო სპექტრთან
ერთად, ეს სისტემები საშუალებას აძლევს ლაბორატორიებს მოარგონ ულტრაბგერითი დაშლა მათ სპეციფიკურ ანალიტიკურ მოთხოვნებს – იქნება პრიორიტეტი გამტარუნარიანობა, მდგრადობა თუ მაქსიმალური ექსტრაქციის ეფექტურობა.
პრაქტიკული გზა უკეთესი AAS შედეგებისთვის
მტკიცებულებები ცალსახაა: არასრული დაშლა თავიდან ასაცილებელი რისკია AAS ანალიზში. ულტრაბგერითი ენერგია უზრუნველყოფს როგორც ქიმიურ, ისე მექანიკურ მექანიზმებს, რომლებიც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებენ ნიმუშის გახსნას. თანამედროვე, სპეციალურად ამ მიზნისთვის შექმნილი აღჭურვილობით გამოყენებისას ულტრაბგერითი დამუშავება ტრადიციული დაშლის მეთოდების ეფექტური ალტერნატივა ან დამატებაა.
Hielscher-ის მოწინავე ულტრაბგერითი დამუშავების გადაწყვეტილებების გამოყენებით ლაბორატორიებს შეუძლიათ შეამცირონ მომზადების დრო, გააუმჯობესონ ანალიტიკური სანდოობა და თავდაჯერებულად დაძლიონ AAS-ისთვის ნიმუშის არასრული დაშლით გამოწვეული მუდმივი სირთულეები.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ლაბორატორიული ზომის ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატების დაახლოებითი დამუშავების შესაძლებლობებზე:
| რეკომენდებული მოწყობილობები | პარტიის მოცულობა | ნაკადის სიჩქარე |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96-ფოსოიანი ფირფიტის ულტრაბგერითი დამმუშავებელი | მრავალფოსოიანი / მიკროტიტრული ფირფიტები | n.a. |
| ულტრაბგერითი CupHorn | CupHorn ვიალების ან ჭიქებისთვის | n.a. |
| GDmini2 | ულტრაბგერითი მიკრო-ნაკადის რეაქტორი | n.a. |
| VialTweeter | 0,5-დან 1,5mL-მდე | n.a. |
| UP100H ზონდური ულტრაბგერითი დამმუშავებელი | 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე |
| UP200Ht, UP200St ზონდური ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატები | 10-დან 1000mL-მდე | 20-დან 200mL/min-მდე |
| UP400St ზონდური ულტრაბგერითი დამმუშავებელი | 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე |
| ულტრაბგერითი საცრის რხევითი აპარატი | n.a. | n.a. |
დიზაინი, წარმოება და კონსულტირება – გერმანიაში შექმნილი ხარისხი
Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები ცნობილია თავისი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. მდგრადობა და მარტივი ექსპლუატაცია საშუალებას იძლევა, ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატები მარტივად ინტეგრირდეს სამრეწველო ობიექტებში. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები მარტივად უმკლავდებიან მკაცრ პირობებსა და მომთხოვნ გარემოს.
Hielscher Ultrasonics არის ISO სერტიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებულ ყურადღებას უთმობს მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერით აპარატებს, რომლებიც გამოირჩევიან თანამედროვე ტექნოლოგიითა და მოხმარების სიმარტივეთი. რა თქმა უნდა, Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები შეესაბამება CE სტანდარტს და აკმაყოფილებენ UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.
ლიტერატურა / რეფერენსები
- 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
ხშირად დასმული კითხვები
რას ნიშნავს AAS?
AAS ნიშნავს ატომურ აბსორბციულ სპექტროსკოპიას.
რა დანიშნულება აქვს ატომურ აბსორბციულ სპექტროსკოპიას?
ატომური აბსორბციული სპექტროსკოპია გამოიყენება ელემენტების კონცენტრაციის, ძირითადად მეტალების, თვისებრივი და რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის თხევად, მყარ ან აირად ნიმუშებში.
რა იზომება ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრით?
ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრი ზომავს ძირითად მდგომარეობაში მყოფი თავისუფალი ატომების მიერ ელემენტისთვის დამახასიათებელი გამოსხივების შთანთქმას, რომელიც ნიმუშში ელემენტის კონცენტრაციის პირდაპირპროპორციულია.
რა განსხვავებაა AAS-ს, ელექტროთერმულ-ატომურ აბსორბციულ სპექტრომეტრიას (ETAAS) და
ალურ ატომურ აბსორბციულ სპექტრომეტრიას (FAAS) შორის?
AAS (ატომური აბსორბციული სპექტროსკოპია): ზოგადი ანალიტიკური მეთოდი ელემენტების კონცენტრაციის დასადგენად, თავისუფალი ატომების მიერ დამახასიათებელი გამოსხივების აბსორბციის გაზომვით. ტერმინი AAS მოიცავს ატომიზაციის სხვადასხვა მეთოდს, მათ შორის ალურ და ელექტროთერმულ ატომიზაციას.
FAAS (ალური ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრია): AAS-ის ვარიანტი, რომელშიც ატომები წარმოიქმნება ალში (ჩვეულებრივ, ჰაერი–აცეტილენის ან დიაზოტის მონოქსიდი–აცეტილენის ალში). ის ხასიათდება ზომიერი მგრძნობელობით, სწრაფი ანალიზით და შესაფერისია ანალიტის უფრო მაღალი კონცენტრაციებისთვის (mg/L დიაპაზონი).
ETAAS (ელექტროთერმული ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრია): AAS ვარიანტი, რომელიც იყენებს ელექტრულად გაცხელებად გრაფიტის ღუმელს ატომიზაციისთვის. ის უზრუნველყოფს ბევრად უფრო მაღალ მგრძნობელობას და დაბალ დეტექციის ზღვრებს (µg/L-დან ng/L დიაპაზონი), მაგრამ მოითხოვს უფრო გრძელ ანალიზის დროს და უფრო რთულ ექსპლუატაციას FAAS-თან შედარებით.
AAS-ის სხვა მნიშვნელოვანი ვარიანტებია HGAAS (ჰიდრიდების გენერაციის ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრია), CVAAS (ცივი ორთქლის ატომური აბსორბციული სპექტრომეტრია), HR-CS AAS (მაღალი გარჩევადობის უწყვეტი წყაროს AAS), ჭრილიანი მილის ატომური ხაფანგის AAS (STAT-AAS) და ნაკადში ინჟექციის AAS (FI-AAS).
არის თუ არა ნიმუშის დაშლა იგივე, რაც ექსტრაქცია?
არა, ნიმუშის დაშლა და ექსტრაქცია არ არის იგივე. დაშლა მიზნად ისახავს ნიმუშის მატრიცის სრულ დესტრუქციას ანალიტის ჯამური შემცველობის გასაზომად, ხოლო ექსტრაქცია სელექციურად გამოყოფს ზოგიერთ ანალიტს მატრიცის სრული დაშლის გარეშე. სწორი მიდგომის შერჩევა აუცილებელია სარწმუნო და დასაბუთებული ანალიტიკური შედეგებისთვის.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.