การประมวลผลตัวอย่างดินด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อม

เครื่องโซนิคช่วยอำนวยความสะดวกในการเตรียมตัวอย่างดิน ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอและมักดื้อต่อการวิเคราะห์ของเมทริกซ์ดิน เทคนิคที่มีประสิทธิภาพและสามารถทำซ้ำได้จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง การโซนิคช่วยในการสกัดโมเลกุลในลักษณะที่อ่อนโยนแต่มีประสิทธิภาพสูง – เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การวิเคราะห์ที่แข็งแกร่งและสามารถทำซ้ำได้ การประมวลผลตัวอย่างดินด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงได้กลายเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในด้านการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อมและเกษตรกรรม โดยมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมในแง่ของปริมาณสารสกัดที่ได้ ความรวดเร็ว การใช้ตัวทำละลายน้อยลง และประสิทธิภาพการวิเคราะห์

การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อม

การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UAE) โดยใช้เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบประสิทธิภาพสูงได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถที่ยอดเยี่ยมในการแยกเมทริกซ์ของแข็งที่ซับซ้อนและการปล่อยสารวิเคราะห์ที่จับอยู่ Hielscher Ultrasonics ได้สร้างชื่อเสียงให้เป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมทั้งในห้องปฏิบัติการและภาคสนามเนื่องจากความน่าเชื่อถือ ความสามารถในการปรับแต่ง และความหนาแน่นของพลังงานของเครื่องผสมเนื้อเดียวกันด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงระบบเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมตัวอย่างดินก่อนการวิเคราะห์เชิงปริมาณ โดยสามารถจัดการกับสารปนเปื้อนได้หลากหลายประเภท รวมถึงโลหะหนัก สารมลพิษอินทรีย์ที่ตกค้างยาวนาน (POPs) และสารประกอบอินทรีย์กึ่งระเหย (SVOCs)

การสะท้อนเสียง – การสกัดแร่ธาตุและสารปนเปื้อนในปริมาณน้อยจากดินอย่างเชื่อถือได้

การอัลตราโซนิเคชันเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการปล่อยธาตุและสารประกอบในระดับปริมาณน้อยที่ดูดซับอยู่ในส่วนแร่และอินทรีย์ของดิน นี่เป็นเหตุผลที่การโซนิเคชันมักถูกใช้เป็นขั้นตอนก่อนการวิเคราะห์ธาตุโดยโครมาโตกราฟีแก๊ส (GC), สเปกโทรเมตรีมวลพลาสมาที่เชื่อมต่อด้วยเหนี่ยวนำ (ICP-MS) หรือสเปกโทรสโกปีการดูดซับอะตอม (AAS) เนื่องจากการสกัดด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกให้สารสกัดที่สม่ำเสมอ ปราศจากอนุภาค ซึ่งเหมาะสำหรับการวัดปริมาณอย่างแม่นยำวิธีนี้เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับวิธี EPA 3550C ซึ่งเป็นโปรโตคอลมาตรฐานสำหรับการสกัดสารอินทรีย์กึ่งระเหยจากของแข็ง เช่น ดิน ตะกอน และตะกอนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง

นอกเหนือจากการวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นฐานแล้ว การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงยังถูกนำมาใช้ในการตรวจวัดสารมลพิษอินทรีย์ที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งรวมถึงสารไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวง (PAHs), สารโพลีคลอริเนตเต็ดไบฟีนิล (PCBs), ไดออกซิน และสารกำจัดศัตรูพืชหลากหลายประเภทเทคนิคดั้งเดิม เช่น การสกัดแบบโซคเลต แม้จะมีความทนทาน แต่ต้องใช้แรงงานมากและใช้เวลานาน ในทางตรงกันข้าม การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงช่วยลดระยะเวลาการประมวลผลได้อย่างมาก จากหลายชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่นาที ในขณะเดียวกัน การโซนิเคชันยังให้อัตราการสกัดคืนที่เทียบเท่าหรือดีกว่า นอกจากนี้ยังช่วยลดการเสื่อมสภาพทางความร้อนของสารที่ไม่เสถียร ซึ่งเป็นข้อกังวลทั่วไปในวิธีการที่ใช้ความร้อนสูง

ระเบียบวิธี: การเตรียมตัวอย่างดินสำหรับการวิเคราะห์ TEM-EDX

โปรโตคอลนี้ได้รับการพัฒนาโดย Shrivastava และคณะ (2019) และแสดงให้เห็นถึงการใช้เครื่องโซนิเคเตอร์แบบไม่สัมผัสรุ่น VialTweeter สำหรับการเตรียมตัวอย่างดินที่ง่ายและเชื่อถือได้สำหรับการวิเคราะห์ TEM-EDX

วัสดุและรีเอเจนต์

• ตัวอย่างดินผง (20 มิลลิกรัม)
• 0.2% โซเดียมโดเดซิลซัลเฟต (SDS) โซลูชั่น
• น้ำอัลตราเพียว (คุณภาพสูงสุดพิเศษ, UHQ)
• เครื่องอัลตราโซนิก VialTweeter
• ตะแกรง TEM ทองแดงเคลือบคาร์บอนที่ผ่านกระบวนการด้วยโพลี-แอล-ไลซีน (PLL)
  พาราฟิล์ม®
• กรวยอลูมิเนียม (Al) ที่เข้ากันได้กับหลอด Eppendorf ขนาด 2 มล.
• หลอดทดลองแบบมาตรฐาน 2 มิลลิลิตร สำหรับเครื่องปั่นเหวี่ยง Eppendorf
• เครื่องปั่นเหวี่ยงแบบโรเตอร์หมุนออก
• ปิเปตและปลายปลอดเชื้อ

ขั้นตอน

1. การกระจายตัวของดิน
   • ชั่งน้ำหนักดินผง 20 มิลลิกรัม
   • กระจายดินในสารละลาย SDS 0.2% ปริมาตร 100 มิลลิลิตร
   • ผสมให้เข้ากันอย่างทั่วถึงเพื่อให้อนุภาคแขวนลอยอย่างสมบูรณ์
2. การเจือจาง
   • เจือจางสารแขวนลอยด้วยน้ำคุณภาพสูงพิเศษ (UHQ) ในอัตราส่วน 1:10
   • ผสมอย่างเบามือเพื่อให้ได้ตัวอย่างที่เจือจางและมีความสม่ำเสมอ
3. การกระจายอัลตราโซนิก
   • ถ่ายโอน 1 มิลลิลิตร ของสารแขวนตะกอนดินที่เจือจางแล้วลงในขวดที่เหมาะสม
   • โซนิเคตตัวอย่าง ใช้เครื่องโซนิเคเตอร์แบบไม่สัมผัส VialTweeter เป็นเวลา 1 นาที เพื่อแยกอนุภาคของดินและส่งเสริมการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ
4. การเตรียมตะแกรงสำหรับการปั่นเหวี่ยง
   • วางตะแกรง TEM ทองแดงเคลือบคาร์บอนที่ผ่านการปรับฟังก์ชันด้วยโพลี-แอล-ไลซีน ลงบนกรวยอะลูมิเนียมที่เตรียมไว้
   • คลุมกรวยด้วยชั้นบางของ Parafilm® เพื่อทำให้ตะแกรงมั่นคง
   • ใส่กรวยที่มีตะแกรงติดตั้งแล้วลงในหลอด Eppendorf ขนาด 2 มล.
5. ตัวอย่างการโหลดและการปั่นเหวี่ยง
   • ดูดสารละลายดินที่ผ่านการโซนิคแล้ว 1 มิลลิลิตรลงในหลอดเอปเพนดอร์ฟที่เตรียมไว้แต่ละหลอดอย่างระมัดระวัง โดยให้สารละลายครอบคลุมตะแกรง TEM อย่างทั่วถึง
   • วางหลอดลงในเครื่องปั่นเหวี่ยงแบบโรเตอร์ที่เปิดออกได้
   • หมุนเหวี่ยงที่ 14,000 × g เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิห้อง เพื่อให้อนุภาคดินตกตะกอนลงบนตะแกรง TEM
6. การจัดการหลังการปั่นเหวี่ยง
   • หลังจากการปั่นเหวี่ยง ให้ถอดตะแกรง TEM ออกจากกรวยอย่างระมัดระวัง
   • ให้ปล่อยให้ตะแกรงแห้งภายใต้สภาวะแวดล้อมตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่นหากไม่ได้ใช้งานทันที
7. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
   • วิเคราะห์ตะแกรง TEM ที่เตรียมไว้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแบบสแกน (STEM) ที่ติดตั้งด้วยสเปกโตรสโกปีรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงาน (EDX) สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี

เครื่องโซนิคแบบหัววัดและแบบไม่สัมผัสของ Hielscher สำหรับการเตรียมตัวอย่างดิน

Hielscher Ultrasonics นำเสนอเครื่องโซนิเคเตอร์ทั้งแบบหัววัดและแบบไม่สัมผัส (เช่น VialTweeter, UIP400MTP) ที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับความต้องการของการเตรียมตัวอย่างดินในงานวิจัยและการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อม เครื่องโซนิเคเตอร์แบบหัววัดส่งพลังงานเสียงความเข้มสูงโดยตรงเข้าสู่ตัวอย่าง ทำให้สามารถสกัดธาตุปริมาณน้อย โลหะหนัก และสารมลพิษอินทรีย์ออกจากเมทริกซ์ดินที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพระบบเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโปรโตคอลที่ต้องการการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอย่างเข้มข้นหรือการสกัดด้วยตัวทำละลาย Hielscher มีรุ่นที่ไม่สัมผัส เช่น เครื่องโซนิเคเตอร์แบบหลายหลอด VialTweeter หรือเครื่องโซนิเคเตอร์แบบไมโครเพลท UIP400MTP ซึ่งสามารถประมวลผลขวดปิดผนึกหลายขวดหรือไมโครเพลทหลายหลุมพร้อมกันโดยไม่มีการปนเปื้อน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการทำงานที่เป็นมาตรฐาน การวิเคราะห์แบบขนาน และการใช้งานที่ต้องการความละเอียดอ่อนที่เกี่ยวข้องกับสารวิเคราะห์ในระดับปริมาณน้อย
ทั้งโซนิเคเตอร์แบบหัวสัมผัสและแบบไม่สัมผัสรองรับการเตรียมตัวอย่างที่รวดเร็ว ทำซ้ำได้ และสามารถปรับขนาดได้ ซึ่งตอบสนองความต้องการในการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและธรณีเคมี
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครื่องโซนิเคเตอร์ Hielscher อยู่ที่ความสามารถในการปรับแต่งได้ ความสามารถในการปรับแต่งความถี่การสั่น (amplitude), โหมดการกระตุ้น (pulse mode หรือ cycle mode), และปริมาณการประมวลผล (processing volume) ช่วยให้สามารถสร้างโปรโตคอลที่เหมาะกับดินหลากหลายชนิดและประเภทของสารวิเคราะห์ได้ การตั้งค่าที่สามารถโปรแกรมได้ และการบันทึกข้อมูลแบบอัตโนมัติช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่มั่นคงและสามารถทำซ้ำได้ความเป็นไปได้ในการผสานรวมเครื่องโซนิคเคเตอร์ของ Hielscher เข้ากับระบบอัตโนมัติ เซ็นเซอร์ขนาดเล็ก และแพลตฟอร์มการเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์ ช่วยลดแรงงานและเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการตัวอย่าง ความทนทานและความเข้ากันได้กับเซลล์ไหลยังช่วยให้สามารถขยายขนาดสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการที่มีปริมาณงานสูงและการตรวจสอบในอุตสาหกรรมได้อีกด้วย
 

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้เกี่ยวกับความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกขนาดห้องปฏิบัติการของเรา:

Hielscher Multi-Sample Sonicator รุ่นต่างๆ UIP400MTP สำหรับไมโครเพลต, ไวอัลทวีตเตอร์ และ คัพฮอร์น: การเตรียมตัวอย่างความเร็วสูงและปริมาณมาก

การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs