VialTweeter – Sonoreactor för extraktion av spårmineraler från jord

För att övervaka markens hälsa och förorening måste föroreningar som spårmineraler extraheras och mätas. VialTweeter underlättar avsevärt föranalytisk extraktion i laboratoriets arbetsflöden. Extraktionen av spårmineraler från jordprover är ett bra exempel som visar effektiviteten och tillförlitligheten hos VialTweeter för förbättrade extraktionsresultat.

Extraktion av spårmineraler från jordprover

Utvinningen av spårmineraler från marken är ett avgörande analytiskt steg i miljöövervakning, geokemiska studier och jordbruksbedömningar. Traditionella metoder, inklusive syranedbrytning, mikroextraktion och mikrovågsassisterad extraktion, är ofta tidskrävande, reagenskrävande och/eller miljöfarliga.
VialTweeter, en ultraljudssonoreaktor med hög effekt, är ett överlägset alternativ som erbjuder förbättrad extraktionseffektivitet, minskad bearbetningstid och minimal reagensförbrukning. Detta nya tillvägagångssätt förbättrar avsevärt återvinningen av spårämnen från jordmatriser, vilket säkerställer mer exakta och reproducerbara resultat samtidigt som de följer gröna analytiska kemiprinciper.

Spår mineralutvinning från jord med Multi-Tube Sonicator VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) genomförde en studie som visade att VialTweeter är ett mycket effektivt verktyg för att extrahera spårmineraler från jord. De viktigaste detaljerna och resultaten av deras forskning beskrivs nedan.

Ultraljudsextraktion med VialTweeter:
4,0–7,5 mg jord vägs in i 1,5 ml Eppendorf-rör. En specifik volym HNO₃-lösning (0,60–1,5 ml) tillsätts och rören förseglas innan de placeras i en VialTweeter sonoreaktor. Proverna genomgår ultraljudsextraktion vid rumstemperatur i 450 sek. Efter ultraljudsbehandling centrifugeras de vid 3500 rpm i 10 minuter. En del av supernatanten överförs via mikropipett till en 10 ml kolv, där den späds med 5,0 % HNO₃. En intern germaniumstandard (Ge IV) tillsätts för att uppnå en slutlig koncentration på 10 ng/ml före analys.
Varaktighet med VialTweeter: 450 sekunder
 

Syrauppslutning av jordprover:
50 mg jord behandlas med 2,5 ml HNO₃ och 5,0 ml HF i slutna teflonrötningskärl vid 90 °C i 8 timmar. Kärlen öppnas sedan och 2,5 ml HClO₄ tillsätts innan blandningen avdunstar till torrhet vid 200 °C på en varm platta. Efter detta introduceras 1,0 ml HNO₃ och förångas igen. Det sista steget innebär att lösa upp återstoden i 2,5 ml HNO₃, överföra lösningen till en 50 ml mätkolv och komplettera volymen med ultrarent vatten. Interna standarder för indium (In III) och Yttrium (Y III) (50 μL av en 10 mg/L lösning) tillsätts för att säkerställa noggrannhet i efterföljande elementaranalys.
Varaktighet för sur uppsmältning: 8 timmar
 

Optimering av extraktionsförhållanden

Forskarna testade olika extraktionsförhållanden för att få maximal mängd spårmineraler från jordproverna. Dessa förhållanden maximerar återvinningen av spårämnen samtidigt som användningen av syror minimeras och den totala extraktionstiden minskar jämfört med traditionella nedbrytningsmetoder.

Jämförelse Extraktionseffektivitet: VialTweeter vs sur uppslutning

Den jämförande utvärderingen av mineralutvinningsutbyten mot referensprover extraherade via syrauppslutning belyser den utmärkta effektiviteten och tillförlitligheten hos flerrörsonsonikatorn VialTweeter.

En extraktionseffektivitet som är större än 100 % innebär att mängden av ett givet element som extraheras från ett prov överstiger det förväntade värdet eller referensvärdet.

Med VialTweeter underlättar effektiv extraktion av ämnen från prover med hög kapacitet det dagliga arbetsflödet i analyslaboratorier.

1. Snabbare extraktion – Minskar drastiskt tiden från timmar till minuter.
2. Minimal kontaminering av proverna – Förseglad injektionsflaska som förhindrar luftburen eller korskontaminering.
3. Hög reproducerbarhet – Jämn energifördelning mellan ampullerna eliminerar variabilitet.
4. miljövänlig – Minskar syraförbrukning och farligt avfall.
5. Skalbar och hög genomströmning – Lämplig för snabba miljöövervakningsprogram.

Den VialTweeter Sonoreactor

Mekanism för ultraljudsassisterad extraktion (UAE)

Arbetsprincipen för VialTweeter sonoreactor är kraftfull ultraljudskavitation, en fysisk pehnomenon som genererar lokala höga skjuvkrafter och tryckskillnader i ett flytande medium. Detta fenomen underlättar nedbrytningen av jordpartiklar och förbättrar urlakningseffektiviteten hos metalljoner till ett extraktionsmedel.

Viktiga fördelar med ultraljud kavitation vid jordextraktion:

• Förbättrad matrisstörning: Kavitationsinducerade mikrojets förbättrar lösningsmedelspenetrationen i jordpartiklar.
• Minskad partikelstorlek: De mekaniska krafterna bryter ner stenmaterial och exponerar mer yta för mineralutvinning.
• Ökad reaktionskinetik: Accelererad desorption och upplösning av spårmetaller i lösningen.
• Minimerad användning av reagens: Att minska syrakoncentrationen minskar miljöpåverkan utan att kompromissa med extraktionseffektiviteten.

VialTweeter Konfiguration och design

VialTweeter-systemet består av ett titanblock med 10 injektionsflasköppningar, vilket säkerställer en jämn fördelning av ultraljudsenergi. Den drivs av en 200 watt kraftfull ultraljudsgenerator med en frekvens på 26 kHz och överför lika mycket energi till varje prov, vilket säkerställer konsekventa och reproducerbara extraktioner över flera flaskor samtidigt.

Viktiga funktioner:

• Enhetlig ultraljudsbehandling med hög effekt för batchbearbetning.
• Eliminering av korskontaminering på grund av isolering av injektionsflaskan.
• Minimal provförlust i förseglade reaktionskärler.
• Skalbarhet för miljöövervakning med hög genomströmning.

VialTweeter finns också som en enrörs sonikatormodell för tillförlitlig provberedning av Falcon-rör. Läs mer om den skräddarsydda enrörsmodellen för steril ultraljudsbehandling av Falcon-rör!

Design, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielscher ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och designstandarder. Robusthet och enkel drift möjliggör en smidig integration av våra ultraljudsapparater i industriella anläggningar. Tuffa förhållanden och krävande miljöer hanteras enkelt av Hielscher ultraljudsapparater.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänligheten. Naturligtvis är Hielscher ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

Hielscher beröringsfria sonikator modeller UIP400MTP för mikroplattor, VialTweeter och CupHorn: provberedning med hög hastighet och hög genomströmning