VialTweeter – Сонореактор для екстракції слідових мінералів із ґрунту

Для моніторингу стану та забруднення ґрунту необхідно екстрагувати та вимірювати такі забруднювачі, як слідові мінерали. VialTweeter суттєво спрощує преаналітичну екстракцію в лабораторних процесах. Екстракція слідових мінералів із зразків ґрунту є чудовим прикладом, що демонструє ефективність та надійність VialTweeter для покращення результатів екстракції.

Екстракція слідових мінералів із зразків ґрунту

Екстракція слідових мінералів із ґрунту є важливим аналітичним етапом у моніторингу навколишнього середовища, геохімічних дослідженнях та оцінках у сільському господарстві. Традиційні методи, включаючи кислотне розкладання, мікроектракцію та екстракцію з мікрохвильовою підтримкою, часто є тривалими, вимагають великої кількості реагентів і/або становлять екологічну небезпеку.
VialTweeter, потужний ультразвуковий сонореактор, є кращою альтернативою, що пропонує підвищену ефективність екстракції, скорочений час обробки та мінімальне споживання реагентів. Цей новаторський підхід суттєво покращує вилучення слідових елементів із матриць ґрунту, забезпечуючи більш точні та відтворювані результати, дотримуючись принципів зеленої аналітичної хімії.

Екстракція слідових мінералів із ґрунту за допомогою багатопробіркового ультразвукового обробника VialTweeter

Carretero-Peña та ін. (2021) провели дослідження, яке демонструє, що VialTweeter є надзвичайно ефективним інструментом для екстракції слідових мінералів із ґрунту. Основні деталі та результати їхнього дослідження наведені нижче.

Ультразвукова екстракція за допомогою VialTweeter:
4,0–7,5 mg ґрунту зважують у пробірки Eppendorf об’ємом 1,5 mL. Додають певний об’єм розчину HNO₃ (0,60–1,5 mL), і пробірки герметизують перед розміщенням у сонореакторі VialTweeter. Зразки піддають ультразвуковій екстракції при кімнатній температурі протягом 450 sec. Після ультразвукової обробки їх центрифугують при 3500 rpm протягом 10 minutes. Частину надосадової рідини переносять за допомогою мікропіпетки в колбу об’ємом 10 mL, де її розбавляють 5,0% HNO₃. Додають внутрішній стандарт германію (Ge IV), щоб досягти кінцевої концентрації 10 ng/mL перед аналізом.
Тривалість із VialTweeter: 450 seconds
 

Кислотне розкладання зразків ґрунту:
50 mg ґрунту обробляють 2,5 mL HNO₃ та 5,0 mL HF у закритих тефлонових суднах для розкладання при 90°C протягом 8 hours. Потім судна відкривають, додають 2,5 mL HClO₄ і випаровують суміш до сухості при 200°C на нагрівальній плитці. Після цього додають 1,0 mL HNO₃ і знову випаровують. Останній етап полягає у розчиненні залишку в 2,5 mL HNO₃, перенесенні розчину в мірну колбу об’ємом 50 mL та доведенні об’єму до позначки ультрачистою водою. Для забезпечення точності подальшого елементного аналізу додають внутрішні стандарти індію (In III) та ітрію (Y III) (50 μL розчину концентрацією 10 mg/L).
Тривалість кислотного розкладання: 8 hours
 

Оптимізація умов екстракції

Дослідники випробували різні умови екстракції, щоб отримати максимальну кількість слідових мінералів із зразків ґрунту. Ці умови максимізують вилучення слідових елементів, мінімізуючи використання кислот і скорочуючи загальний час екстракції порівняно з традиційними методами розкладання.

Порівняння ефективності екстракції: VialTweeter проти кислотного розкладання

Порівняльна оцінка виходів екстракції мінералів відносно референтних зразків, екстрагованих методом кислотного розкладання, підкреслює відмінну ефективність та надійність багатопробіркового ультразвукового обробника VialTweeter.

Ефективність екстракції понад 100% означає, що кількість певного елемента, екстрагованого зі зразка, перевищує очікуване або референтне значення.

Завдяки VialTweeter ефективна високоефективна екстракція речовин зі зразків спрощує щоденну роботу в аналітичних лабораторіях.

1. Швидша екстракція – Різко скорочує час із годин до хвилин.
2. Мінімальне забруднення зразків – Конструкція герметичних флаконів запобігає забрудненню з повітря або перехресному забрудненню.
3. Висока відтворюваність – Рівномірний розподіл енергії по флаконах усуває варіабельність.
4. Екологічність – Зменшує споживання кислот та утворення небезпечних відходів.
5. Масштабованість та висока пропускна здатність – Підходить для програм швидкого моніторингу навколишнього середовища.

Сонореактор VialTweeter

Механізм екстракції, активованої ультразвуком (UAE)

Принцип роботи сонореактора VialTweeter полягає в потужній ультразвуковій кавітації, фізичному явищі, яке генерує локальні високі зсувні сили та різницю тисків у рідкому середовищі. Це явище сприяє руйнуванню частинок ґрунту та підвищує ефективність вилуговування іонів металів у розчинник для екстракції.

Основні переваги ультразвукової кавітації при екстракції з ґрунту:

• Покращене руйнування матриці: мікрострумені, викликані кавітацією, покращують проникнення розчинника в частинки ґрунту.
• Зменшений розмір частинок: механічні сили руйнують агрегати, відкриваючи більшу площу поверхні для екстракції мінералів.
• Підвищена кінетика реакцій: прискорена десорбція та розчинення слідових металів у розчині.
• Мінімізоване використання реагентів: зниження концентрації кислоти зменшує вплив на навколишнє середовище без погіршення ефективності екстракції.

Конфігурація та дизайн VialTweeter

Система VialTweeter складається з титанового блоку з 10 слотами для флаконів, що забезпечує рівномірний розподіл ультразвукової енергії. Вона живиться від потужного ультразвукового генератора на 200 ват на частоті 26 kHz і передає рівну енергію кожному зразку, забезпечуючи послідовні та відтворювані екстракції в кількох флаконах одночасно.

Основні характеристики:

• Потужна рівномірна ультразвукова обробка для пакетної обробки.
• Усунення перехресного забруднення завдяки ізоляції флаконів.
• Мінімальні втрати зразка в герметичних реакційних суднах.
• Масштабованість для високоефективного моніторингу навколишнього середовища.

VialTweeter також доступний як модель однопробіркового ультразвукового обробника для надійної підготовки зразків у пробірках Falcon. Дізнайтеся більше про кастомізовану однопробіркову модель для стерильної ультразвукової обробки пробірок Falcon!

Дизайн, виробництво та консалтинг – Якість, зроблена в Німеччині

Ультразвукові гомогенізатори Hielscher відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність та простота експлуатації дозволяють легко інтегрувати наші ультразвукові гомогенізатори в промислові об’єкти. Жорсткі умови та складні середовища легко витримуються ультразвуковими гомогенізаторами Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є компанією, сертифікованою за ISO, і приділяє особливу увагу високоефективним ультразвуковим гомогенізаторам, що мають передові технології та зручність у використанні. Звичайно, ультразвукові гомогенізатори Hielscher відповідають вимогам CE та вимогам UL, CSA та RoHs.

Моделі безконтактних ультразвукових обробників Hielscher UIP400MTP для мікропланшетів, VialTweeter та CupHorn: високоскорісна та високоефективна підготовка зразків