VialTweeter – Sonoreaktor na extrakciu stopových minerálov z pôdy

Na monitorovanie zdravia a znečistenia pôdy sa musia extrahovať a merať znečisťujúce látky, ako sú stopové minerály. VialTweeter výrazne uľahčuje predanalytickú extrakciu v laboratórnych pracovných postupoch. Extrakcia stopových minerálov zo vzoriek pôdy je skvelým príkladom ukazujúcim účinnosť a spoľahlivosť VialTweeter pre lepšie výsledky extrakcie.

Extrakcia stopových minerálov zo vzoriek pôdy

Ťažba stopových minerálov z pôdy je kľúčovým analytickým krokom pri monitorovaní životného prostredia, geochemických štúdiách a poľnohospodárskych hodnoteniach. Tradičné metódy, vrátane kyslého rozkladu, mikroextrakcie a mikrovlnnej extrakcie, sú často časovo náročné, náročné na činidlá a/alebo nebezpečné pre životné prostredie.
VialTweeter, vysokovýkonný ultrazvukový sonoreaktor, je vynikajúcou alternatívou, ktorá ponúka zvýšenú účinnosť extrakcie, skrátený čas spracovania a minimálnu spotrebu činidla. Tento nový prístup výrazne zlepšuje obnovu stopových prvkov z pôdnych matríc, čím sa zabezpečujú presnejšie a reprodukovateľnejšie výsledky pri dodržaní zásad zelenej analytickej chémie.

Extrakcia stopových minerálov z pôdy pomocou Multi-Tube Sonicator VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) uskutočnili štúdiu, ktorá preukázala, že VialTweeter je vysoko účinný nástroj na extrakciu stopových minerálov z pôdy. Kľúčové podrobnosti a zistenia ich výskumu sú uvedené nižšie.

Ultrazvuková extrakcia pomocou VialTweeter:
4,0–7,5 mg pôdy sa odváži do 1,5 ml skúmaviek Eppendorf. Pridá sa špecifický objem roztoku HNO₃ (0,60–1,5 ml) a skúmavky sa pred umiestnením do sonoreaktora VialTweeter uzavrú. Vzorky prechádzajú ultrazvukovou extrakciou pri izbovej teplote po dobu 450 sekúnd. Po sonikácii sa odstreďujú pri 3500 ot./min po dobu 10 minút. Časť supernatantu sa prenesie mikropipetou do 10 ml banky, kde sa zriedi 5,0% HNO₃. Na dosiahnutie konečnej koncentrácie 10 ng/ml pred analýzou sa pridá interný štandard germánia (Ge IV).
Trvanie s VialTweeter: 450 sekúnd
 

Kyslé rozkladanie vzoriek pôdy:
50 mg pôdy sa ošetrí 2,5 ml HNO₃ a 5,0 ml HF v uzavretých teflónových rozkladacích nádobách pri 90 °C počas 8 hodín. Potom sa nádoby otvoria a pridá sa 2,5 ml HClO₄ pred odparením zmesi do sucha pri 200 °C na varnej platni. Potom sa zavedie 1,0 ml HNO₃ a opäť sa odparí. Posledný krok zahŕňa rozpustenie zvyšku v 2,5 ml HNO₃, presun roztoku do 50 ml odmernej banky a doplnenie objemu ultračistou vodou. Pridávajú sa vnútorné štandardy india (In III) a ytria (Y III) (50 μl roztoku 10 mg/l), aby sa zabezpečila presnosť pri následnej elementárnej analýze.
Trvanie kyslého trávenia: 8 hodín
 

Optimalizácia podmienok extrakcie

Výskumy testovali rôzne podmienky extrakcie, aby sa získalo maximálne množstvo stopových minerálov zo vzoriek pôdy. Tieto podmienky maximalizujú regeneráciu stopových prvkov a zároveň minimalizujú použitie kyselín a skracujú celkový čas extrakcie v porovnaní s tradičnými metódami trávenia.

Porovnanie účinnosti extrakcie: VialTweeter vs kyslé trávenie

Porovnávacie hodnotenie výťažkov extrakcie minerálov s referenčnými vzorkami extrahovanými kyslým rozkladom zdôrazňuje vynikajúcu účinnosť a spoľahlivosť viacrúrkového sonikátora VialTweeter.

Účinnosť extrakcie vyššia ako 100 % znamená, že množstvo daného prvku extrahovaného zo vzorky prekračuje očakávanú alebo referenčnú hodnotu.

S VialTweeterom uľahčuje efektívna vysokovýkonná extrakcia látok zo vzoriek každodenný pracovný postup v analytických laboratóriách.

1. Rýchlejšia extrakcia – Drasticky skracuje čas z hodín na minúty.
2. Minimálna kontaminácia vzorky – Uzavretá konštrukcia injekčnej liekovky zabraňuje kontaminácii vzduchom alebo krížovej kontaminácii.
3. Vysoká reprodukovateľnosť – Rovnomerné rozloženie energie medzi liekovkami eliminuje variabilitu.
4. šetrné k životnému prostrediu – Znižuje spotrebu kyselín a nebezpečný odpad.
5. Škálovateľnosť a vysoká priepustnosť – Vhodné pre programy rýchleho monitorovania životného prostredia.

Sonoreaktor VialTweeter

Mechanizmus ultrazvukom asistovanej extrakcie (SAE)

Princípom činnosti sonoreaktora VialTweeter je výkonná ultrazvuková kavitácia, fyzikálny pehnomenón, ktorý vytvára lokalizované vysoké šmykové sily a tlakové rozdiely v kvapalnom médiu. Tento jav uľahčuje rozklad častíc pôdy a zvyšuje účinnosť lúhovania kovových iónov na extrakčné rozpúšťadlo.

Kľúčové výhody ultrazvukovej kavitácie pri extrakcii pôdy:

• Vylepšené narušenie matrice: Mikroprúdy indukované kavitáciou zlepšujú prenikanie rozpúšťadla do častíc pôdy.
• Zmenšená veľkosť častíc: Mechanické sily rozkladajú agregáty a vystavujú väčšiu plochu povrchu na extrakciu minerálov.
• Zvýšená kinetika reakcie: Zrýchlená desorpcia a rozpúšťanie stopových kovov v roztoku.
• Minimalizované použitie činidla: Zníženie koncentrácie kyseliny znižuje vplyv na životné prostredie bez zníženia účinnosti extrakcie.

Konfigurácia a dizajn VialTweeter

Systém VialTweeter pozostáva z titánového bloku s 10 štrbinami pre liekovky, ktoré zaisťujú rovnomerné rozloženie ultrazvukovej energie. Je napájaný 200 wattovým ultrazvukovým generátorom s frekvenciou 26 kHz a prenáša rovnakú energiu do každej vzorky, čím zaisťuje konzistentné a reprodukovateľné extrakcie vo viacerých liekovkách súčasne.

Kľúčové vlastnosti:

• Vysokovýkonná rovnomerná sonikácia pre dávkové spracovanie.
• Eliminácia krížovej kontaminácie v dôsledku izolácie injekčnej liekovky.
• Minimálna strata vzorky v uzavretých reakčných nádobách.
• Škálovateľnosť pre vysokovýkonné monitorovanie životného prostredia.

VialTweeter je k dispozícii aj ako model sonikátora s jednou skúmavkou na spoľahlivú prípravu vzoriek skúmaviek Falcon. Prečítajte si viac o prispôsobenom modeli s jednou trubicou pre sterilnú sonikaciu trubíc Falcon!

Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a dizajnovými štandardmi. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredie ľahko zvládnu ultrazvukové prístroje Hielscher.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Modely bezkontaktných sonikátorov Hielscher UIP400MTP pre mikroplatničky, VialTweeter a CupHorn: vysokorýchlostná a výkonná príprava vzoriek