VialTweeter – Sonoreaktor do ekstrakcji minerałów śladowych z gleby

W celu monitorowania stanu zdrowia i zanieczyszczenia gleby, zanieczyszczenia takie jak minerały śladowe muszą być ekstrahowane i mierzone. VialTweeter znacznie ułatwia ekstrakcję przedanalityczną w laboratoryjnych przepływach pracy. Ekstrakcja minerałów śladowych z próbek gleby jest doskonałym przykładem pokazującym wydajność i niezawodność VialTweeter w celu uzyskania lepszych wyników ekstrakcji.

Ekstrakcja minerałów śladowych z próbek gleby

Ekstrakcja minerałów śladowych z gleby jest kluczowym etapem analitycznym w monitorowaniu środowiska, badaniach geochemicznych i ocenach rolniczych. Tradycyjne metody, w tym trawienie kwasem, mikroekstrakcja i ekstrakcja wspomagana mikrofalami, są często czasochłonne, wymagają dużego nakładu pracy i/lub są niebezpieczne dla środowiska.
VialTweeter, ultradźwiękowy sonoreaktor o dużej mocy, jest doskonałą alternatywą, oferującą zwiększoną wydajność ekstrakcji, skrócony czas przetwarzania i minimalne zużycie odczynników. To nowatorskie podejście znacznie poprawia odzyskiwanie pierwiastków śladowych z matryc glebowych, zapewniając dokładniejsze i bardziej powtarzalne wyniki przy jednoczesnym przestrzeganiu zasad zielonej chemii analitycznej.

Ekstrakcja minerałów śladowych z gleby za pomocą wielorurowego sonikatora VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) przeprowadzili badanie wykazujące, że VialTweeter jest wysoce wydajnym narzędziem do ekstrakcji minerałów śladowych z gleby. Kluczowe szczegóły i wyniki ich badań przedstawiono poniżej.

Ekstrakcja ultradźwiękowa za pomocą VialTweeter:
4,0-7,5 mg gleby odważa się do probówek Eppendorfa o pojemności 1,5 ml. Dodaje się określoną objętość roztworu HNO₃ (0,60-1,5 ml), a probówki są uszczelniane przed umieszczeniem w sonoreaktorze VialTweeter. Próbki poddaje się ekstrakcji ultradźwiękowej w temperaturze pokojowej przez 450 sekund. Po sonikacji są one odwirowywane przy 3500 rpm przez 10 minut. Część supernatantu jest przenoszona za pomocą mikropipety do kolby o pojemności 10 ml, gdzie jest rozcieńczana 5,0% HNO₃. Wzorzec wewnętrzny germanu (Ge IV) jest dodawany w celu osiągnięcia końcowego stężenia 10 ng/ml przed analizą.
Czas trwania z VialTweeter: 450 sekund
 

Trawienie kwasem próbek gleby:
50 mg gleby poddaje się działaniu 2,5 ml HNO₃ i 5,0 ml HF w zamkniętych teflonowych naczyniach do mineralizacji w temperaturze 90°C przez 8 godzin. Naczynia są następnie otwierane i dodawane jest 2,5 ml HClO₄ przed odparowaniem mieszaniny do sucha w temperaturze 200°C na gorącej płycie. Następnie wprowadza się 1,0 ml HNO₃ i ponownie odparowuje. Ostatni etap obejmuje rozpuszczenie pozostałości w 2,5 ml HNO₃, przeniesienie roztworu do kolby miarowej o pojemności 50 ml i uzupełnienie objętości ultraczystą wodą. Wzorce wewnętrzne indu (In III) i itru (Y III) (50 μl roztworu o stężeniu 10 mg/l) są dodawane w celu zapewnienia dokładności późniejszej analizy elementarnej.
Czas trwania trawienia kwasem: 8 godzin
 

Optymalizacja warunków ekstrakcji

W badaniach przetestowano różne warunki ekstrakcji, aby uzyskać maksymalną ilość minerałów śladowych z próbek gleby. Warunki te maksymalizują odzysk pierwiastków śladowych przy jednoczesnym zminimalizowaniu użycia kwasów i skróceniu całkowitego czasu ekstrakcji w porównaniu z tradycyjnymi metodami trawienia.

Porównanie wydajności ekstrakcji: VialTweeter vs trawienie kwasem

Ocena porównawcza wydajności ekstrakcji minerałów w stosunku do próbek referencyjnych ekstrahowanych za pomocą trawienia kwasem podkreśla doskonałą wydajność i niezawodność wielorurowego sonikatora VialTweeter.

Skuteczność ekstrakcji większa niż 100% oznacza, że ilość danego pierwiastka wyekstrahowanego z próbki przekracza wartość oczekiwaną lub referencyjną.

Dzięki VialTweeter wydajna, wysokowydajna ekstrakcja substancji z próbek ułatwia codzienną pracę w laboratoriach analitycznych.

1. Szybsza ekstrakcja - Drastycznie skraca czas z godzin do minut.
2. Minimalne zanieczyszczenie próbki - Uszczelniona konstrukcja fiolki zapobiega zanieczyszczeniu powietrzem lub zanieczyszczeniu krzyżowemu.
3. Wysoka odtwarzalność - Jednolity rozkład energii w fiolkach eliminuje zmienność.
4. przyjazny dla środowiska - Zmniejsza zużycie kwasu i ilość niebezpiecznych odpadów.
5. Skalowalność i wysoka przepustowość - Nadaje się do szybkich programów monitorowania środowiska.

Sonoreaktor VialTweeter

Mechanizm ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami (UAE)

Zasada działania sonoreaktora VialTweeter polega na silnej kawitacji ultradźwiękowej, zjawisku fizycznym, które generuje zlokalizowane wysokie siły ścinające i różnice ciśnień w ciekłym medium. Zjawisko to ułatwia rozpad cząstek gleby i zwiększa skuteczność wymywania jonów metali do rozpuszczalnika ekstrakcyjnego.

Kluczowe zalety kawitacji ultradźwiękowej w ekstrakcji gleby:

• Lepsze rozbijanie matrycy: Wywołane kawitacją mikrodźwięki zwiększają przenikanie rozpuszczalnika do cząstek gleby.
• Zmniejszony rozmiar cząstek: Siły mechaniczne rozbijają agregaty, odsłaniając większą powierzchnię do wydobycia minerałów.
• Zwiększona kinetyka reakcji: Przyspieszona desorpcja i rozpuszczanie metali śladowych w roztworze.
• Zminimalizowane zużycie odczynników: Zmniejszenie stężenia kwasu obniża wpływ na środowisko bez pogorszenia wydajności ekstrakcji.

Konfiguracja i konstrukcja głośnika wysokotonowego VialTweeter

System VialTweeter składa się z tytanowego bloku z 10 szczelinami na fiolki, zapewniając równomierny rozkład energii ultradźwiękowej. Jest on zasilany przez generator ultradźwięków o mocy 200 W i częstotliwości 26 kHz i przekazuje równą energię do każdej próbki, zapewniając spójne i powtarzalne ekstrakcje w wielu fiolkach jednocześnie.

Kluczowe cechy:

• Jednolita sonikacja o dużej mocy do przetwarzania wsadowego.
• Eliminacja zanieczyszczeń krzyżowych spowodowanych izolacją fiolek.
• Minimalne straty próbki w szczelnych naczyniach reakcyjnych.
• Skalowalność dla wysokowydajnego monitorowania środowiska.

VialTweeter jest również dostępny jako model sonikatora z pojedynczą probówką do niezawodnego przygotowywania próbek w probówkach typu Falcon. Przeczytaj więcej o niestandardowym modelu pojedynczej probówki do sterylnej sonikacji probówek Falcon!

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.

Modele sonikatorów bezkontaktowych firmy Hielscher UIP400MTP do mikropłytek, VialTweeter i CupHorn: szybkie i wydajne przygotowywanie próbek