LọTweeter – Sonoreactor để chiết xuất khoáng vi lượng từ đất

Để theo dõi sức khỏe và ô nhiễm đất, các chất ô nhiễm như khoáng chất vi lượng phải được chiết xuất và đo lường. VialTweeter tạo điều kiện thuận lợi cho việc chiết xuất trước khi phân tích trong quy trình làm việc trong phòng thí nghiệm một cách đáng kể. Việc chiết xuất khoáng chất vi lượng từ các mẫu đất là một ví dụ tuyệt vời cho thấy hiệu quả và độ tin cậy của VialTweeter để cải thiện kết quả chiết xuất.

Chiết xuất khoáng vi lượng từ mẫu đất

Việc khai thác khoáng chất vi lượng từ đất là một bước phân tích quan trọng trong giám sát môi trường, nghiên cứu địa hóa và đánh giá nông nghiệp. Các phương pháp truyền thống, bao gồm phân hủy axit, chiết xuất vi mô và chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng, thường tốn thời gian, sử dụng nhiều thuốc thử và / hoặc gây hại cho môi trường.
VialTweeter, một lò phản ứng siêu âm công suất cao, là một giải pháp thay thế vượt trội, mang lại hiệu quả chiết xuất nâng cao, giảm thời gian xử lý và tiêu thụ thuốc thử tối thiểu. Cách tiếp cận mới này cải thiện đáng kể khả năng thu hồi các nguyên tố vi lượng từ ma trận đất, đảm bảo kết quả chính xác và có thể tái tạo hơn trong khi vẫn tuân thủ các nguyên tắc hóa học phân tích xanh.

Chiết xuất khoáng chất vi lượng từ đất bằng Multi-Tube Sonicator VialTweeter

Carretero-Peña et al. (2021) đã tiến hành một nghiên cứu chứng minh rằng VialTweeter là một công cụ hiệu quả cao để chiết xuất khoáng chất vi lượng từ đất. Các chi tiết và phát hiện chính trong nghiên cứu của họ được nêu dưới đây.

Chiết xuất siêu âm với VialTweeter:
4,0–7,5 mg đất được cân vào ống Eppendorf 1,5 mL. Một thể tích dung dịch HNO₃ cụ thể (0,60–1,5 mL) được thêm vào và các ống được niêm phong trước khi được đặt vào lò phản ứng siêu âm VialTweeter. Các mẫu trải qua quá trình chiết xuất siêu âm ở nhiệt độ phòng trong 450 giây. Sau khi siêu âm, chúng được ly tâm ở tốc độ 3500 vòng / phút trong 10 phút. Một phần của phần nổi được chuyển qua micropipet vào bình 10 mL, nơi nó được pha loãng với 5,0% HNO₃. Một chất chuẩn bên trong germanium (Ge IV) được thêm vào để đạt được nồng độ cuối cùng là 10 ng / mL trước khi phân tích.
Thời lượng với VialTweeter: 450 giây
 

Phân hủy axit của các mẫu đất:
50 mg đất được xử lý bằng 2,5 mL HNO₃ và 5,0 mL HF trong các bình phân hủy Teflon kín ở 90 ° C trong 8 giờ. Sau đó, các bình được mở ra và 2,5 mL HClO₄ được thêm vào trước khi làm bay hơi hỗn hợp đến độ khô ở 200 ° C trên đĩa nóng. Sau đó, 1,0 mL HNO₃ được đưa vào và bay hơi trở lại. Bước cuối cùng liên quan đến việc hòa tan cặn trong 2,5 mL HNO₃, chuyển dung dịch vào bình thể tích 50 mL và hoàn thành thể tích bằng nước siêu tinh khiết. Các chất chuẩn bên trong Indium (In III) và Yttrium (Y III) (50 μL dung dịch 10 mg / L) được thêm vào để đảm bảo độ chính xác trong phân tích nguyên tố tiếp theo.
Thời gian tiêu hóa axit: 8 giờ
 

Tối ưu hóa các điều kiện chiết xuất

Các nghiên cứu đã thử nghiệm các điều kiện chiết xuất khác nhau để thu được lượng khoáng chất vi lượng tối đa từ các mẫu đất. Những điều kiện này tối đa hóa khả năng thu hồi nguyên tố vi lượng đồng thời giảm thiểu việc sử dụng axit và giảm thời gian chiết xuất tổng thể so với các phương pháp phân hủy truyền thống.

So sánh hiệu quả chiết xuất: VialTweeter và Acid Digestion

Đánh giá so sánh năng suất chiết xuất khoáng chất so với các mẫu tham chiếu được chiết xuất thông qua quá trình phân hủy axit làm nổi bật hiệu quả và độ tin cậy tuyệt vời của máy siêu âm đa ống VialTweeter.

Hiệu quả chiết xuất lớn hơn 100% có nghĩa là lượng nguyên tố nhất định được chiết xuất từ mẫu vượt quá giá trị dự kiến hoặc giá trị tham chiếu.

Với VialTweeter, việc chiết xuất các chất thông lượng cao hiệu quả từ các mẫu tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình làm việc hàng ngày trong phòng thí nghiệm phân tích.

1. Khai thác nhanh hơn – Giảm đáng kể thời gian từ vài giờ xuống còn vài phút.
2. Ô nhiễm mẫu tối thiểu – Thiết kế lọ kín ngăn ngừa lây nhiễm trong không khí hoặc chéo.
3. Khả năng tái tạo cao – Phân bố năng lượng đồng đều trên các lọ giúp loại bỏ sự thay đổi.
4. Thân thiện với môi trường – Giảm tiêu thụ axit và chất thải nguy hại.
5. Có thể mở rộng và thông lượng cao – Thích hợp cho các chương trình quan trắc môi trường nhanh chóng.

Máy phản ứng siêu âm VialTweeter

Cơ chế Siêu âm hỗ trợ Chiết xuất (UAE)

Nguyên lý hoạt động của lò phản ứng siêu âm VialTweeter là xâm thực siêu âm mạnh mẽ, một pehnomenon vật lý tạo ra lực cắt cao cục bộ và chênh lệch áp suất trong môi trường lỏng. Hiện tượng này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân hủy các hạt đất và tăng cường hiệu quả rửa trôi của các ion kim loại thành dung môi chiết xuất.

Ưu điểm chính của xâm thực siêu âm trong khai thác đất:

• Cải thiện sự phá vỡ ma trận: Các tia nhỏ do xâm thực hóa tăng cường sự xâm nhập của dung môi vào các hạt đất.
• Giảm kích thước hạt: Các lực cơ học phá vỡ cốt liệu, để lộ nhiều diện tích bề mặt hơn để khai thác khoáng sản.
• Tăng động học phản ứng: Tăng tốc độ giải hấp và hòa tan kim loại vi lượng vào dung dịch.
• Giảm thiểu việc sử dụng thuốc thử: Giảm nồng độ axit làm giảm tác động đến môi trường mà không ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất.

Cấu hình và thiết kế VialTweeter

Hệ thống VialTweeter bao gồm một khối titan với 10 khe lọ, đảm bảo phân phối năng lượng siêu âm đồng đều. Nó được cung cấp bởi máy phát siêu âm công suất 200 watt ở tần số 26 kHz và truyền năng lượng bằng nhau cho mỗi mẫu, đảm bảo chiết xuất nhất quán và có thể tái tạo trên nhiều lọ cùng một lúc.

Các tính năng chính:

• Siêu âm đồng nhất công suất cao để xử lý hàng loạt.
• Loại bỏ lây nhiễm chéo do cách ly lọ.
• Tổn thất mẫu tối thiểu trong các bình phản ứng kín.
• Khả năng mở rộng để giám sát môi trường thông lượng cao.

VialTweeter cũng có sẵn dưới dạng mô hình siêu âm một ống để chuẩn bị mẫu ống Falcon đáng tin cậy. Đọc thêm về mô hình ống đơn tùy chỉnh để siêu âm vô trùng của ống Falcon!

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức

Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Các mẫu máy siêu âm không tiếp xúc Hielscher UIP400MTP cho tấm vi mô, VialTweeter và CupHorn: chuẩn bị mẫu tốc độ cao và thông lượng cao