VialTweeter – сонореактор для экстракции минеральных микроэлементов из почвы

Для мониторинга состояния и загрязнения почвы необходимо извлекать и измерять содержание загрязняющих веществ, таких как минеральные микроэлементы. VialTweeter значительно облегчает экстракцию на этапе подготовки к анализу в лабораторных рабочих процессах. Экстракция минеральных микроэлементов из образцов почвы – наглядный пример эффективности и надёжности VialTweeter для улучшения результатов экстракции.

Экстракция минеральных микроэлементов из образцов почвы

Экстракция минеральных микроэлементов из почвы – важнейший аналитический этап экологического мониторинга, геохимических исследований и сельскохозяйственных оценок. Традиционные методы, включая кислотное разложение, микроэкстракцию и экстракцию с применением микроволн, часто требуют много времени, большого расхода реагентов и/или представляют опасность для окружающей среды.
VialTweeter, ультразвуковой сонореактор высокой мощности, представляет собой более эффективную альтернативу, обеспечивая повышение эффективности экстракции, сокращение времени обработки и минимальный расход реагентов. Этот новый подход значительно повышает степень извлечения микроэлементов из почвенных матриц, обеспечивая более точные и воспроизводимые результаты при соблюдении принципов зелёной аналитической химии.

Экстракция минеральных микроэлементов из почвы с помощью ультразвукового прибора VialTweeter для обработки нескольких пробирок

Carretero-Peña и соавт. (2021) провели исследование, показавшее, что VialTweeter является высокоэффективным инструментом для экстракции минеральных микроэлементов из почвы. Основные подробности и результаты их исследования представлены ниже.

Ультразвуковая экстракция с помощью VialTweeter:
В пробирки Eppendorf объёмом 1,5 mL помещают навеску почвы массой 4,0–7,5 mg. Добавляют определённый объём раствора HNO₃ (0,60–1,5 mL), затем пробирки герметично закрывают перед помещением в сонореактор VialTweeter. Образцы подвергают ультразвуковой экстракции при комнатной температуре в течение 450 sec. После обработки ультразвуком их центрифугируют при 3500 rpm в течение 10 минут. Часть надосадочной жидкости с помощью микропипетки переносят в колбу объёмом 10 mL, где её разбавляют 5,0% HNO₃. Перед анализом добавляют внутренний стандарт германия (Ge IV) до достижения конечной концентрации 10 ng/mL.
Продолжительность обработки с помощью VialTweeter: 450 секунд
 

Кислотное разложение образцов почвы:
50 mg почвы обрабатывают 2,5 mL HNO₃ и 5,0 mL HF в закрытых тефлоновых сосудах для разложения при 90°C в течение 8 часов. Затем сосуды открывают и добавляют 2,5 mL HClO₄, после чего смесь выпаривают досуха при 200°C на нагревательной плитке. После этого вводят 1,0 mL HNO₃ и снова выпаривают. На заключительном этапе остаток растворяют в 2,5 mL HNO₃, переносят раствор в мерную колбу объёмом 50 mL и доводят до метки сверхчистой водой. Для обеспечения точности последующего элементного анализа добавляют внутренние стандарты индия (In III) и иттрия (Y III) (50 μL раствора с концентрацией 10 mg/L).
Продолжительность кислотного разложения: 8 часов
 

Оптимизация условий экстракции

Исследователи испытали различные условия экстракции, чтобы извлечь максимальное количество минеральных микроэлементов из образцов почвы. Эти условия обеспечивают максимальную степень извлечения микроэлементов при минимальном использовании кислот и сокращении общего времени экстракции по сравнению с традиционными методами разложения.

Сравнение эффективности экстракции: VialTweeter и кислотное разложение

Сравнительная оценка степени извлечения минеральных элементов относительно эталонных образцов, экстрагированных методом кислотного разложения, подчёркивает превосходную эффективность и надёжность ультразвукового прибора VialTweeter для обработки нескольких пробирок.

Эффективность экстракции более 100% означает, что количество определённого элемента, извлечённого из образца, превышает ожидаемое или эталонное значение.

Эффективная экстракция веществ из образцов с высокой производительностью с помощью VialTweeter облегчает повседневную работу аналитических лабораторий.

1. Более быстрая экстракция – Резко сокращает время с часов до минут.
2. Минимальное загрязнение образцов – Герметичная конструкция флаконов предотвращает загрязнение из воздуха или перекрёстное загрязнение.
3. Высокая воспроизводимость – Равномерное распределение энергии между флаконами устраняет вариабельность.
4. Экологичность – Снижает расход кислот и количество опасных отходов.
5. Масштабируемость и высокая производительность – Подходит для программ оперативного экологического мониторинга.

Сонореактор VialTweeter

Механизм экстракции с помощью ультразвука (UAE)

Принцип работы сонореактора VialTweeter основан на мощной ультразвуковой кавитации – физическом явлении, которое создаёт локальные высокие силы сдвига и перепады давления в жидкой среде. Это явление способствует разрушению частиц почвы и повышает эффективность выщелачивания ионов металлов в экстракционный растворитель.

Основные преимущества ультразвуковой кавитации при экстракции из почвы:

• Улучшенное разрушение матрицы: микроструи, возникающие при кавитации, усиливают проникновение растворителя в частицы почвы.
• Уменьшение размера частиц: механические силы разрушают агрегаты, увеличивая площадь поверхности, доступной для экстракции минеральных элементов.
• Ускорение кинетики реакций: ускоренная десорбция и растворение следовых количеств металлов с переходом в раствор.
• Минимальное использование реагентов: снижение концентрации кислоты уменьшает воздействие на окружающую среду без ущерба для эффективности экстракции.

Конфигурация и конструкция VialTweeter

Система VialTweeter состоит из титанового блока с 10 гнёздами для флаконов, обеспечивающего равномерное распределение ультразвуковой энергии. Она приводится в действие ультразвуковым генератором мощностью 200 watts на частоте 26 kHz и передаёт одинаковую энергию каждому образцу, обеспечивая стабильные и воспроизводимые результаты экстракции одновременно в нескольких флаконах.

Основные характеристики:

• Равномерная обработка ультразвуком высокой мощности для пакетной обработки.
• Исключение перекрёстного загрязнения благодаря изоляции флаконов.
• Минимальные потери образца в герметично закрытых реакционных сосудах.
• Масштабируемость для экологического мониторинга с высокой производительностью.

VialTweeter также доступен в виде модели ультразвукового прибора для обработки одной пробирки, предназначенной для надёжной пробоподготовки в пробирках Falcon. Узнайте больше об адаптированной модели для стерильной обработки ультразвуком одной пробирки Falcon!

Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии

Ультразвуковые приборы Hielscher хорошо известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют легко интегрировать наши ультразвуковые приборы в промышленные установки. Ультразвуковые приборы Hielscher легко справляются с суровыми условиями и сложной рабочей средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым приборам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством использования. Разумеется, ультразвуковые приборы Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.

Модели бесконтактных ультразвуковых приборов Hielscher UIP400MTP для микропланшетов, VialTweeter и CupHorn: быстрая пробоподготовка с высокой производительностью