VialTweeter – sonoreaktor za ekstrakcijo mineralnih snovi v sledovih iz tal

Za spremljanje zdravja in onesnaženosti tal je treba onesnaževala, kot so mineralne snovi v sledovih, ekstrahirati in izmeriti. VialTweeter znatno olajša predanalitsko ekstrakcijo v laboratorijskih delovnih postopkih. Ekstrakcija mineralnih snovi v sledovih iz vzorcev tal je odličen primer, ki prikazuje učinkovitost in zanesljivost naprave VialTweeter pri doseganju boljših rezultatov ekstrakcije.

Ekstrakcija mineralnih snovi v sledovih iz vzorcev tal

Ekstrakcija mineralnih snovi v sledovih iz tal je ključni analitski korak pri spremljanju okolja, geokemijskih raziskavah in kmetijskih ocenah. Tradicionalne metode, vključno s kislinskim razklopom, mikroekstrakcijo in ekstrakcijo s pomočjo mikrovalov, so pogosto zamudne, zahtevajo veliko reagentov in/ali so nevarne za okolje.
VialTweeter, ultrazvočni sonoreaktor z veliko močjo, je boljša alternativa, ki zagotavlja večjo učinkovitost ekstrakcije, krajši čas obdelave in minimalno porabo reagentov. Ta novi pristop znatno izboljša izkoristek ekstrakcije elementov v sledovih iz talnih matric ter zagotavlja natančnejše in ponovljive rezultate ob upoštevanju načel zelene analitske kemije.

Ekstrakcija mineralnih snovi v sledovih iz tal s sonikatorjem za več epruvet VialTweeter

Carretero-Peña in sod. (2021) so izvedli raziskavo, ki je pokazala, da je VialTweeter zelo učinkovito orodje za ekstrakcijo mineralnih snovi v sledovih iz tal. Ključne podrobnosti in ugotovitve njihove raziskave so predstavljene v nadaljevanju.

Ultrazvočna ekstrakcija z napravo VialTweeter:
V 1.5 mL epruvete Eppendorf se natehta 4,0–7,5 mg tal. Doda se določena prostornina raztopine HNO₃ (0,60–1,5 mL), epruvete pa se zaprejo, preden se vstavijo v sonoreaktor VialTweeter. Vzorci se ultrazvočno ekstrahirajo pri sobni temperaturi 450 sec. Po sonikaciji se centrifugirajo pri 3500 rpm 10 minut. Del supernatanta se z mikropipeto prenese v 10 mL bučko, kjer se razredči s 5,0% HNO₃. Pred analizo se doda notranji standard germanija (Ge IV), da se doseže končna koncentracija 10 ng/mL.
Trajanje z napravo VialTweeter: 450 sekund
 

Kislinski razklop vzorcev tal:
50 mg tal se obdela z 2,5 mL HNO₃ in 5,0 mL HF v zaprtih teflonskih posodah za razklop pri 90°C 8 ur. Posode se nato odprejo in doda se 2,5 mL HClO₄, nato pa se zmes na grelni plošči pri 200°C upari do suhega. Zatem se doda 1,0 mL HNO₃ in ponovno upari. Zadnji korak vključuje raztapljanje ostanka v 2.5 mL HNO₃, prenos raztopine v 50 mL merilno bučko in dopolnitev do oznake z ultračisto vodo. Za zagotovitev točnosti pri nadaljnji elementni analizi se dodata notranja standarda indija (In III) in itrija (Y III) (50 μL raztopine s koncentracijo 10 mg/L).
Trajanje kislinskega razklopa: 8 ur
 

Optimizacija pogojev ekstrakcije

Raziskovalci so preizkusili različne pogoje ekstrakcije, da bi iz vzorcev tal pridobili največjo količino mineralnih snovi v sledovih. Ti pogoji omogočajo največji izkoristek ekstrakcije elementov v sledovih ob minimalni uporabi kislin in krajšem skupnem času ekstrakcije v primerjavi s tradicionalnimi metodami razklopa.

Primerjava učinkovitosti ekstrakcije: VialTweeter in kislinski razklop

Primerjalna ocena izkoristkov ekstrakcije mineralnih snovi glede na referenčne vzorce, ekstrahirane s kislinskim razklopom, poudarja odlično učinkovitost in zanesljivost sonikatorja za več epruvet VialTweeter.

Učinkovitost ekstrakcije, večja od 100%, pomeni, da količina določenega elementa, ekstrahiranega iz vzorca, presega pričakovano ali referenčno vrednost.

Z napravo VialTweeter učinkovita ekstrakcija snovi iz vzorcev z veliko zmogljivostjo obdelave vzorcev olajša vsakodnevni potek dela v analitskih laboratorijih.

1. Hitrejša ekstrakcija – Znatno skrajša čas z ur na minute.
2. Minimalno onesnaženje vzorcev – Zasnova zaprtih vial preprečuje onesnaženje iz zraka ali navzkrižno onesnaženje.
3. Visoka ponovljivost – Enakomerna porazdelitev energije med vialami odpravlja variabilnost.
4. Okolju prijazno – Zmanjšuje porabo kislin in količino nevarnih odpadkov.
5. Možnost povečanja obsega in velika zmogljivost obdelave vzorcev – Primerno za hitre programe spremljanja okolja.

Sonoreaktor VialTweeter

Mehanizem ekstrakcije s pomočjo ultrazvoka (UAE)

Načelo delovanja sonoreaktorja VialTweeter temelji na močni ultrazvočni kavitaciji, fizikalnem pojavu, ki v tekočem mediju lokalno ustvarja velike strižne sile in tlačne razlike. Ta pojav olajša razgradnjo talnih delcev in izboljša učinkovitost izluževanja kovinskih ionov v ekstrakcijsko topilo.

Ključne prednosti ultrazvočne kavitacije pri ekstrakciji iz tal:

• Izboljšana razgradnja matrice: mikrocurki, ki nastanejo zaradi kavitacije, izboljšajo prodiranje topila v talne delce.
• Zmanjšana velikost delcev: mehanske sile razgradijo agregate in s tem povečajo izpostavljeno površino za ekstrakcijo mineralnih snovi.
• Hitrejša reakcijska kinetika: pospešena desorpcija in raztapljanje kovin v sledovih v raztopini.
• Minimalna uporaba reagentov: zmanjšanje koncentracije kisline zmanjša vpliv na okolje, ne da bi zmanjšalo učinkovitost ekstrakcije.

Konfiguracija in zasnova naprave VialTweeter

Sistem VialTweeter sestavlja titanov blok z 10 mesti za viale, ki zagotavlja enakomerno porazdelitev ultrazvočne energije. Poganja ga ultrazvočni generator z močjo 200 vatov pri frekvenci 26 kHz in vsakemu vzorcu dovaja enako energijo, kar zagotavlja dosledne in ponovljive ekstrakcije v več vialah hkrati.

Ključne značilnosti:

• Enakomerna sonikacija z veliko močjo za šaržno obdelavo.
• Odprava navzkrižnega onesnaženja zaradi ločenosti vial.
• Minimalna izguba vzorca v zaprtih reakcijskih posodah.
• Možnost povečanja obsega za spremljanje okolja z veliko zmogljivostjo obdelave vzorcev.

VialTweeter je na voljo tudi kot model sonikatorja za eno epruveto za zanesljivo pripravo vzorcev v epruvetah Falcon. Preberite več o prilagojenem modelu za eno epruveto za sterilno sonikacijo epruvet Falcon!

Zasnova, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke pogoje in zahtevna okolja.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO, ki daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Modeli brezkontaktnih sonikatorjev Hielscher UIP400MTP za mikroplošče, VialTweeter in CupHorn: hitra priprava vzorcev z veliko zmogljivostjo obdelave vzorcev