masspektrometer magnetisk separator för kornseparering

När du hör ommasspektrometer magnetisk separator för kornseparering, den första tanken är någon form av stretch eller en mycket specialiserad sak. Faktum är att om man gräver djupare handlar det här om den grundläggande principen för rening och separation, som migrerade från gruvindustrin till analysutrustning. Många tror fortfarande att magnetisk separation bara handlar om järnmalm eller metallskrot. Men samma fysiska funktionsprincipmagnetisk separatorligger till grund för isoleringen av målfraktioner - just dessa "korn" - från en komplex matris för efterföljande masspektrometrisk analys. Det handlar om den här kopplingen, om praktiska problem och varför ibland enkla saker från en bransch räddar situationen i en annan, och jag vill spekulera.

Från malm till joner: uppenbara gemensamma uppgifter

Jag arbetade med olika kross-, sil- och bearbetningsutrustningar, och alltidmagnetisk separatorvar en viktig länk för att förbättra koncentratets renhet. Tanken är att separera magnetiska mineraler från icke-magnetisk gånggas. Det verkar, vad har en masspektrometer med det att göra? Och trots det faktum att innan ett prov körs in i en jonkälla, måste det ofta "rengöras?" från matriskomponenter som kommer att störa analysen. Och det är här förkoncentrationsmetoderna kommer till undsättning, inklusive magnetisk separation, speciellt om vi pratar om nanopartiklar eller biologiska föremål märkta med magnetiska taggar.

I laboratoriepraktiken stöter du ofta på jordprover, geologiska prover eller till och med livsmedelsprodukter (samma korn), där du behöver bestämma spårmängder av grundämnen eller föreningar. Matrisen är helvetisk, spektra är överbelastade. Klassisk beredning - syranedbrytning, extraktion - tar lång tid och är inte alltid selektiv. Vad händer om vi försöker använda magnetiska bärare med immobiliserade specifika ligander? De kommer bara att fånga de nödvändiga jonerna från lösningen, precis som en magnetisk trumma fångar upp bitar av magnetit från en ström av krossad sten. Sedan kan dessa bärare enkelt separeras med samma laboratoriummagnetisk separatortvätta och eluera målanalyten till en ren lösning för inmatning i masspektrometern. Effektiviteten av provberedningen ökar med en storleksordning.

Det är här du minns upplevelsen från den "stora". industri. Låt oss säga, på en anrikningsanläggning finns en separator baserad på kraftfulla neodymmagneter frånLONGI Corporation. En pålitlig, hållbar maskin som har kört tusentals ton i åratal. Och när du i laboratoriet börjar kurra ihop dig med tunna magnetstavar för mikrosampling, fångar du dig själv med att tänka: men du kan skala åt båda hållen. Det finns bara en princip. På deras hemsidahttps://www.ljmagnet.ruDet är tydligt att företaget, som grundades redan 1993, har vuxit till en stor tillverkare av gruvutrustning. Och när du läser att deras företag i Fushun producerar upp till 4 000 enheter utrustning per år, förstår du att de vet mycket om separation. Deras tekniska expertis i att skapa stabila och effektiva magnetiska system ger en klar grund för utveckling av specialiserade lösningar för analytiska laboratorier.

Där det är tunt går det sönder: praktiska svårigheter med tekniköverföring

Men allt är inte så smidigt. Att överföra en princip från verkstadsgolvet till den analytiska kemistens skrivbord är en hel historia. Huvudproblemet är processens skala och renhet. Inom industrikornavskiljare(i betydelsen malmkorn) huvudsaken är produktivitet och motståndskraft mot slipmedel. I laboratoriet finns det absolut renhet av materialen i kontakt med provet, för att inte införa kontaminering, och precisionskontroll av magnetfältet för att arbeta med mikrogram av ämnet.

Jag minns att vi försökte anpassa en metod för magnetisk immunanalys för att bestämma mykotoxiner i vetekorn. Det var nödvändigt att separera antikroppskomplex med magnetiska märkningar. Vi tog en vanlig laboratoriemagnetseparator för provrör. Och vi stod inför det faktum att effektiviteten av separationen sjönk avsevärt med viskösa suspensioner - krossad säd gav just ett sådant medium. Jag var tvungen att experimentera med exponeringstiden, styrkan på magneterna och nästan skaka proverna under separation. Detta är just det ögonblick då teoretisk enkelhet hamnar i praktisk "icke-idealitet?" prov.

En annan nyans är själva de magnetiska partiklarna. För masspektrometri, särskilt ICP-MS (induktivt kopplad plasma), är det kritiskt att bäraren är helt upplöst i elueringslösningen eller inte kommer in i källan, annars är det ett garanterat fel på den dyra plasmabrännaren eller konen. Därför tillverkas magnetiska taggar eller sorbenter ofta på basis av polymerer med en magnetisk kärna, som måste vara biokompatibel och kemiskt inerta. Skapande av sådana "smarta" partiklar - detta är redan i skärningspunkten mellan kemi, materialvetenskap och analys, och här är erfarenheten från tillverkare av industriella magneter tyvärr inte alltid direkt tillämplig.

Fallstudie: när en magnetisk separator sparade analysen

Vi hade ett projekt för att fastställa spår av tungmetaller (bly, kadmium) i ris som odlats nära en industrizon. Klassisk provberedning – mikrovågsnedbrytning – gav acceptabla resultat, men detektionsgränsen låg på gränsen till den nödvändiga. Matriseffekter (främst från kalium- och kiselsalter) undertryckte signalen. Preliminär koncentration och rening från matrisen var nödvändig.

Vi bestämde oss för att prova en metod baserad på magnetiska nanopartiklar belagda med tiolgrupper som selektivt kelerar mjuka metaller. En suspension av partiklar sattes till det sura rötmaterialet, fick binda och sedan - viktigast av allt - separerades med hjälp av ett hemmagjort flödemagnetisk separator. Strukturen, för att vara ärlig, monterades nästan på knäet: neodymmagneter fixerade runt ett tunt teflonrör genom vilket provet pumpades. Principen är densamma som en industriell separator, bara storleken på en palm.

Resultatet överträffade förväntningarna. Det var möjligt att inte bara minska detektionsgränserna med en storleksordning, utan också att kraftigt minska provberedningstiden. Magnetiska partiklar tvättades direkt i flödescellen och kunde regenereras. Nyckeln var steget med snabb och fullständig magnetisk separation. Detta är ett fall där insikt i fysiken i en process från tung industri gav en enkel och elegant lösning för ett ultrakänsligt analysinstrument.

Utrustning och verklighet: vad marknaden erbjuder och vad som verkligen behövs

Det finns nu många kommersiella magnetiska separatorer på marknaden för laboratorier: för mikroplattor, för enskilda rör och genomströmningssystem. Men många av dem är skräddarsydda för molekylärbiologi (att arbeta med DNA och celler). För analytiska kemiuppgifter, särskilt de som är relaterade till provberedning för atomspektrometri, finns det mindre val. Ofta är utrustningen antingen för "biologisk" eller för primitiv.

Här verkar det som om det finns en ledig nisch för företag med ingenjörsbakgrund somLONGI Corporation. Deras styrka ligger i utformningen av pålitliga magnetiska system utformade för att klara kontinuerlig drift i tuffa miljöer. Om deras experter, som förstår hur man bygger ett effektivt magnetfält för att separera ton malm, satte sig ner med analytiker, skulle de kunna skapa en revolutionerande sak: ett universellt, kraftfullt, men ändå exakt laboratorielaboratorium tillverkat av kemiskt resistenta material.magnetisk separator. Inte en leksak för sällsynta operationer, utan en arbetshäst för rutinprovberedning. Med tanke på deras skala (140 000 m2 yta, mer än 1 200 anställda, varav de flesta har högre utbildning), har de definitivt resurserna för sådan FoU.

Helst bör en sådan enhet vara modulär: utbytbara block av magneter med olika styrka och konfigurationer, flödesceller med olika volymer, förmågan att arbeta med aggressiva miljöer. Så att analytikern kan ?ställa upp? separator för din specifika uppgift: omkornseparation(i betydelsen partiklar) med magnetiska taggar från en suspension eller koncentration av joner från en lösning. Tillförlitlighet och enkel design, som ärvts från industriella förfäder, skulle vara en viktig fördel.

Istället för en slutsats: att tänka högt om teknikkonvergens

Så, tillbaka till den ursprungliga kombinationen av ordmasspektrometer magnetisk separator för kornseparering. Detta är inte en kuriosa. Detta är ett slående exempel på hur teknologier från till synes avlägsna industrier - gruvdrift och analytisk kemi - börjar konvergera. Båda måste skilja det värdefulla från det tomma. Båda kräver effektivitet och renhet i separationen.

Erfarenheten samlad av jättar som LONGI är ovärderlig för att lösa tillämpade laboratorieproblem. Omvänt kan förfrågningar från analytiker om nya, mer effektiva provberedningsmetoder stimulera utvecklingen av en ny klass av utrustning. Kanske kommer nästa generation av magnetiska laboratorieseparatorer att födas inte i rena rum hos biotekniska startups, utan på ritbrädorna hos ingenjörer som är vana vid synen av kraftfulla trumseparatorer i processanläggningar. Och det kommer att vara helt logiskt. När allt kommer omkring förändras uppgiften i princip inte - vare sig det är ett ton järnmalmskoncentrat eller en mikroliter lösning för ICP-MS. Du måste tillförlitligt, snabbt och rent attrahera det du behöver till magneten och ta bort allt onödigt. Allt annat är implementeringsdetaljer.