바이알트위터 – 토양에서 미량 미네랄 추출을 위한 Sonoreactor
토양의 건강과 오염을 모니터링하기 위해서는 미량 미네랄과 같은 오염 물질을 추출하고 측정해야 합니다. VialTweeter는 실험실 워크플로우에서 사전 분석 추출을 크게 용이하게 합니다. 토양 샘플에서 미량 미네랄을 추출하는 것은 추출 결과 개선을 위한 VialTweeter의 효율성과 신뢰성을 보여주는 좋은 예입니다.
토양 샘플에서 미량 미네랄 추출
토양에서 미량 미네랄을 추출하는 것은 환경 모니터링, 지구화학 연구 및 농업 평가에서 중요한 분석 단계입니다. 산 분해, 미세 추출 및 마이크로파 보조 추출을 포함한 기존 방법은 종종 시간이 많이 걸리고 시약을 많이 사용하며 환경적으로 위험합니다.
고출력 초음파 음파 증폭기인 VialTweeter는 추출 효율 향상, 처리 시간 단축 및 시약 소비를 최소화하는 우수한 대안입니다. 이 새로운 접근 방식은 토양 매트릭스에서 미량 원소의 회수를 크게 개선하여 친환경 분석 화학 원칙을 준수하면서 보다 정확하고 재현 가능한 결과를 보장합니다.
다중 샘플 초음파 발생기 “바이알트위터” 여러 개의 밀봉된 바이알과 시험관의 동시 시료 전처리용
Multi-Tube Sonicator VialTweeter를 사용한 토양에서 미량 미네랄 추출
Carretero-Peña et al. (2021)은 VialTweeter가 토양에서 미량 미네랄을 추출하는 매우 효율적인 도구임을 입증하는 연구를 수행했습니다. 그들의 연구의 주요 세부 사항과 결과는 다음과 같습니다.
VialTweeter를 사용한 초음파 추출:
4.0–7.5 mg의 토양을 1.5 mL Eppendorf 튜브에 담았습니다. 특정 부피의 HNO₃ 용액(0.60–1.5mL)을 추가하고 튜브를 밀봉한 후 VialTweeter 초음파 발생기에 넣습니다. 샘플은 실온에서 450초 동안 초음파 추출을 거칩니다. 초음파 처리 후, 그들은 10 분 동안 3500 rpm에서 원심 분리된다. 상층액의 일부를 마이크로피펫을 통해 10mL 플라스크로 옮기고 5.0% HNO₃로 희석합니다. 게르마늄(Ge IV) 내부 표준물질을 추가하여 분석 전에 최종 농도 10ng/mL를 달성합니다.
VialTweeter 사용 시간: 450초
토양 샘플의 산 분해:
50mg의 토양을 2.5mL의 HNO₃ 및 5.0mL의 HF로 90°C의 밀폐된 테프론 분해 용기에서 8시간 동안 처리합니다. 그런 다음 용기를 열고 2.5mL의 HClO₄를 첨가한 후 혼합물을 핫 플레이트에서 200°C에서 건조시킵니다. 그 후, 1.0 mL의 HNO₃를 도입하고 다시 증발시킨다. 마지막 단계는 2.5mL의 HNO₃에 잔류물을 용해시키고 용액을 50mL 용량 플라스크에 옮기고 초순수로 부피를 완성하는 것입니다. 인듐(In III) 및 이트륨(Y III) 내부 표준물질(10mg/L 용액 50μL)이 추가되어 후속 원소 분석의 정확성을 보장합니다.
산성 분해 시간: 8시간
추출 조건의 최적화
연구진은 토양 샘플에서 최대한의 미량 미네랄을 얻기 위해 다양한 추출 조건을 테스트했습니다. 이러한 조건은 미량 원소 회수를 극대화하는 동시에 산 사용을 최소화하고 기존 분해 방법에 비해 전체 추출 시간을 단축합니다.
| 매개 변수 | 최적화된 가치 |
|---|---|
| 초음파 처리 진폭 | 93% |
| 초음파 처리 시간 | 450초 |
| HNO3 농도 | 80% |
| Solvent-to-sample ratio (용매 대 시료 비율) | 0.18mL/mg |
비교 추출 효율 : VialTweeter 대 산 분해
산 분해를 통해 추출된 기준 샘플에 대한 광물 추출 수율의 비교 평가는 다중 튜브 초음파 발생기 VialTweeter의 탁월한 효율성과 신뢰성을 강조합니다.
| 요소 | 바이알트위터 – Ultasonic 추출 수율(%) | 산 분해 추출 수율(%) |
|---|---|---|
| 카드뮴 (Cd) | ~100% | ~100% |
| 구리 (Cu) | ~130% | ~100% |
| 아연(Zn) | ~70-100% | ~100% |
| 비소 (As) | ~97% | ~100% |
| 납(Pb) | ~110% | ~100% |
추출 효율이 100%보다 크면 샘플에서 추출된 주어진 원소의 양이 예상 값 또는 기준 값을 초과함을 의미합니다.
VialTweeter를 사용하면 샘플에서 물질을 효율적으로 고처리량으로 추출할 수 있어 분석 실험실의 일상적인 워크플로우를 용이하게 할 수 있습니다.
- 더 빠른 추출 – 시간을 몇 시간에서 몇 분으로 대폭 단축합니다.
- 시료 오염 최소화 – 밀봉된 바이알 설계는 공기 중 또는 교차 오염을 방지합니다.
- 높은 재현성 – 바이알 전반에 걸쳐 균일한 에너지 분포로 변동성이 제거됩니다.
- 환경 친화적 인 – 산성 소비와 유해 폐기물을 줄입니다.
- 확장 가능한 고처리량 – 신속한 환경 모니터링 프로그램에 적합합니다.
VialTweeter 설정
Hielscher VialVialPress가 있는 트위터
VialTweeter 소노레이터
초음파 보조 추출(UAE) 메커니즘
VialTweeter 초음파 증폭기의 작동 원리는 액체 매체 내에서 국부적인 높은 전단력과 압력 차이를 생성하는 물리적 페노메논인 강력한 초음파 캐비테이션입니다. 이 현상은 토양 입자의 분해를 용이하게 하고 금속 이온을 추출 용매로 침출 효율을 향상시킵니다.
토양 추출에서 초음파 캐비테이션의 주요 장점:
- 매트릭스 파괴 개선: 캐비테이션으로 인한 마이크로제트는 토양 입자에 대한 용매 침투를 향상시킵니다.
- 입자 크기 감소: 기계적 힘은 응집체를 분해하여 광물 추출을 위한 더 많은 표면적을 노출시킵니다.
- 반응 역학 증가: 미량 금속의 용액으로의 탈착 및 용해를 가속화합니다.
- 시약 사용 최소화: 산 농도를 줄이면 추출 효율성은 저하되지 않으면서 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
VialTweeter 구성 및 설계
VialTweeter 시스템은 10개의 바이알 슬롯이 있는 티타늄 블록으로 구성되어 균일한 초음파 에너지 분배를 보장합니다. 26kHz의 주파수에서 200와트의 강력한 초음파 발생기로 구동되며 각 샘플에 동일한 에너지를 전달하여 여러 바이알에서 동시에 일관되고 재현성 있는 추출을 보장합니다.
주요 특징들:
- 배치 처리를위한 고출력 균일 한 초음파 처리.
- 바이알 분리로 인한 교차 오염 제거.
- 밀봉된 반응 용기에서 시료 손실 최소화.
- 고처리량 환경 모니터링을 위한 확장성.
VialTweeter는 Falcon 튜브의 신뢰할 수 있는 시료 준비를 위해 단일 튜브 초음파 발생기 모델로도 사용할 수 있습니다. Falcon 튜브의 멸균 초음파 처리를위한 맞춤형 단일 튜브 모델에 대해 자세히 알아보십시오!
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질
Hielscher 초음파는 최고의 품질과 디자인 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고 함과 쉬운 작동으로 초음파를 산업 시설에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파기로 쉽게 처리 할 수 있습니다.
Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
Hielscher 비접촉 초음파 발생기 모델 마이크로플레이트, VialTweeter 및 CupHorn의 UIP400MTP: 고속 및 고처리량 시료 전처리
바이알트위터 – 멸균 상태에서 10개의 샘플을 초음파 처리하십시오!
바이알트위터 – 동일한 조건에서 10 개의 시험관을 동시에 간접 초음파 처리하기위한 Multi-Tube Sonicator
문헌 / 참고문헌
- FactSheet VialTweeter – Multi-Tube Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet VialTweeter VT26dxx – Single Falcon Tube Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Selena Carretero-Peña, M.R. Palomo-Marín, Lorenzo Calvo-Blázquez, Eduardo Pinilla-Gil (2021): Optimization and validation test of a sonoreactor-assisted methodology for fast and miniaturized extraction of trace elements from soils. Talanta, Volume 221, 2021.
- Khan, S., Zuccato, J.A., Ignatchenko, V. et al. (2024): Organelle resolved proteomics uncovers PLA2R1 as a novel cell surface marker required for chordoma growth. acta neuropathol commun 12, 39 (2024).
- Raatschen, N., Wenzel, M., Ole Leichert, L.I., Düchting, P., Krämer, U. Bandow, E.J. (2013): Extracting iron and manganese from bacteria with ionophores—A mechanism against competitors characterized by increased potency in environments low in micronutrients. Proteomics, 13: 1358-1370.
자주 묻는 질문
토양 샘플이란 무엇입니까?
토양 샘플은 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 평가하기 위해 특정 위치에서 수집된 토양의 작은 부분입니다. 이 샘플은 농업 계획, 환경 모니터링 및 오염 평가에 도움이 됩니다.
토양은 어떻게 분석합니까?
토양 분석에는 물리적, 화학적, 생물학적 테스트가 포함됩니다. 물리화학적 방법에는 pH 측정, 질감 분석 및 유기물 정량이 포함됩니다. 화학 분석은 원자 흡수 분광법(AAS) 또는 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)과 같은 기술을 사용하여 다량 영양소(N, P, K), 미량 원소 및 오염 물질을 평가합니다. 생물학적 검사는 토양 건강을 결정하기 위해 미생물 활동과 바이오매스를 평가합니다.
샘플의 미량 미네랄은 무엇입니까?
샘플의 미량 미네랄은 매우 적은 양으로 존재하는 필수 원소를 의미하며, 종종 킬로그램당 마이크로그램 또는 밀리그램 수준입니다. 토양의 일반적인 미량 미네랄에는 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn), 구리(Cu) 및 붕소(B)가 포함되며 이는 식물 성장과 토양 건강에 중요합니다.
가장 일반적인 유형의 샘플 바이알 및 시험관은 무엇입니까?
가장 일반적인 유형의 샘플 바이알 및 시험관에는 붕규산 유리, 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌으로 만든 유리 및 플라스틱 바이알이 포함됩니다. 표준 옵션에는 스크류 캡 바이알, 스냅 캡 바이알 및 크림프 씰 바이알이 포함됩니다. 토양 분석의 경우 오염을 방지하기 위해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 유리 용기가 선호되는 경우가 많습니다.
토양 샘플링의 기준은 무엇입니까?
토양 샘플링에 대한 표준은 지역 및 응용 분야에 따라 다르지만 일반적인 지침에는 현장 특성화를 위한 ASTM D420과 토양 품질을 위한 ISO 10381이 포함됩니다. USDA와 EPA는 또한 농업 및 환경 연구에서 토양 샘플링을 위한 프로토콜을 제공하여 샘플 수집, 취급 및 보관의 일관성을 보장합니다.
