अनाज पृथक्करण के लिए मास स्पेक्ट्रोमीटर चुंबकीय विभाजक

जब आप इसके बारे में सुनते हैंअनाज पृथक्करण के लिए मास स्पेक्ट्रोमीटर चुंबकीय विभाजक, पहला विचार किसी प्रकार का खिंचाव या अत्यधिक विशिष्ट चीज़ है। वास्तव में, यदि आप गहराई से देखें, तो यह शुद्धि और पृथक्करण के मूल सिद्धांत के बारे में है, जो खनन उद्योग से विश्लेषणात्मक उपकरणों में स्थानांतरित हो गया। बहुत से लोग अभी भी सोचते हैं कि चुंबकीय पृथक्करण केवल लौह अयस्क या स्क्रैप धातु के बारे में है। लेकिन संचालन का भौतिक सिद्धांत वही हैचुंबकीय विभाजकबाद के मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण के लिए एक जटिल मैट्रिक्स से लक्ष्य अंशों - उन्हीं "अनाजों" को अलग करने का आधार बनता है। यह इस संबंध के बारे में है, व्यावहारिक समस्याओं के बारे में है और क्यों कभी-कभी एक उद्योग की साधारण चीजें दूसरे उद्योग में स्थिति को बचा लेती हैं, और मैं अनुमान लगाना चाहता हूं।

अयस्क से आयन तक: कार्यों की स्पष्ट समानता

मैंने हमेशा विभिन्न क्रशिंग, स्क्रीनिंग और प्रसंस्करण उपकरणों के साथ काम कियाचुंबकीय विभाजकसांद्रण की शुद्धता में सुधार लाने में एक महत्वपूर्ण कड़ी थी। विचार यह है कि चुंबकीय खनिजों को गैर-चुंबकीय गैंग से अलग किया जाए। ऐसा प्रतीत होता है, मास स्पेक्ट्रोमीटर का इससे क्या लेना-देना है? और इस तथ्य के बावजूद कि किसी नमूने को आयन स्रोत में डालने से पहले, इसे अक्सर "साफ़" करने की आवश्यकता होती है? मैट्रिक्स घटकों से जो विश्लेषण में हस्तक्षेप करेंगे। और यहीं पर पूर्व-एकाग्रता विधियां बचाव में आती हैं, जिसमें चुंबकीय पृथक्करण भी शामिल है, खासकर यदि हम चुंबकीय टैग के साथ लेबल किए गए नैनोकणों या जैविक वस्तुओं के बारे में बात कर रहे हैं।

प्रयोगशाला अभ्यास में, आपको अक्सर मिट्टी के नमूने, भूवैज्ञानिक नमूने, या यहां तक ​​कि खाद्य उत्पाद (एक ही अनाज) मिलते हैं, जहां आपको तत्वों या यौगिकों की थोड़ी मात्रा निर्धारित करने की आवश्यकता होती है। मैट्रिक्स नारकीय है, स्पेक्ट्रा अतिभारित हैं। शास्त्रीय तैयारी - एसिड अपघटन, निष्कर्षण - में लंबा समय लगता है और हमेशा चयनात्मक नहीं होता है। यदि हम स्थिर विशिष्ट लिगेंड्स के साथ चुंबकीय वाहक का उपयोग करने का प्रयास करें तो क्या होगा? वे घोल से केवल आवश्यक आयन पकड़ेंगे, जैसे एक चुंबकीय ड्रम कुचली हुई चट्टान की धारा से मैग्नेटाइट के टुकड़े पकड़ता है। फिर इन वाहकों को उसी प्रयोगशाला का उपयोग करके आसानी से अलग किया जा सकता हैचुंबकीय विभाजक, मास स्पेक्ट्रोमीटर में डालने के लिए लक्ष्य विश्लेषक को धोकर साफ घोल में मिला दें। नमूना तैयार करने की दक्षता परिमाण के क्रम से बढ़ जाती है।

यहीं पर आपको "बड़े" अनुभव की याद आती है। उद्योग। मान लीजिए, एक संवर्धन संयंत्र में शक्तिशाली नियोडिमियम मैग्नेट पर आधारित एक विभाजक हैलोंगी कॉर्पोरेशन. एक विश्वसनीय, टिकाऊ मशीन जिसने वर्षों तक हजारों टन टन चलाया है। और जब प्रयोगशाला में आप माइक्रोसैंपलिंग के लिए कमज़ोर चुंबकीय छड़ों के साथ काम करना शुरू करते हैं, तो आप खुद को सोचते हुए पाते हैं: लेकिन आप दोनों दिशाओं में स्केल कर सकते हैं। केवल एक ही सिद्धांत है. उनकी वेबसाइट परhttps://www.ljmagnet.ruयह स्पष्ट है कि 1993 में स्थापित कंपनी, खनन उपकरण के एक बड़े निर्माता के रूप में विकसित हुई है। और जब आप पढ़ते हैं कि फ़ुषुन में उनका उद्यम प्रति वर्ष 4,000 इकाइयों तक उपकरण का उत्पादन करता है, तो आप समझते हैं कि वे अलगाव के बारे में बहुत कुछ जानते हैं। स्थिर और कुशल चुंबकीय प्रणाली बनाने में उनकी इंजीनियरिंग विशेषज्ञता विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं के लिए विशेष समाधानों के विकास के लिए एक तैयार आधार प्रदान करती है।

जहां यह पतला होता है, वहां टूट जाता है: प्रौद्योगिकी हस्तांतरण की व्यावहारिक कठिनाइयाँ

लेकिन सब कुछ इतना सहज नहीं है. किसी सिद्धांत को दुकान के फर्श से विश्लेषणात्मक रसायनज्ञ की मेज पर स्थानांतरित करना एक पूरी कहानी है। मुख्य समस्या प्रक्रिया का पैमाना और शुद्धता है। औद्योगिक मेंअनाज विभाजक(अयस्क अनाज के अर्थ में) मुख्य बात उत्पादकता और अपघर्षक प्रतिरोध है। प्रयोगशाला में, नमूने के संपर्क में आने वाली सामग्रियों की पूर्ण शुद्धता होती है, ताकि संदूषण न हो, और पदार्थ के माइक्रोग्राम के साथ काम करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का सटीक नियंत्रण होता है।

मुझे याद है कि हमने गेहूं के अनाज में मायकोटॉक्सिन निर्धारित करने के लिए चुंबकीय इम्यूनोएसे की एक विधि को अपनाने की कोशिश की थी। एंटीबॉडी कॉम्प्लेक्स को चुंबकीय लेबल से अलग करना आवश्यक था। हमने परीक्षण ट्यूबों के लिए एक मानक प्रयोगशाला चुंबकीय विभाजक लिया। और हमें इस तथ्य का सामना करना पड़ा कि चिपचिपे निलंबन के साथ पृथक्करण की दक्षता में काफी गिरावट आई - कुचले हुए अनाज ने ऐसा ही एक माध्यम प्रदान किया। मुझे एक्सपोज़र समय, चुम्बकों की ताकत और पृथक्करण के दौरान नमूनों को लगभग हिलाने के साथ प्रयोग करना था। यही वह क्षण है जब सैद्धांतिक सरलता व्यावहारिक "गैर-आदर्शता" में बदल जाती है? नमूना।

एक अन्य बारीकियां स्वयं चुंबकीय कण हैं। मास स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए, विशेष रूप से आईसीपी-एमएस (इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा) के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि वाहक पूरी तरह से रेफरेंस समाधान में घुल जाए या स्रोत में प्रवेश न करे, अन्यथा यह महंगे प्लाज्मा टॉर्च या शंकु की विफलता की गारंटी है। इसलिए, चुंबकीय टैग या सॉर्बेंट अक्सर चुंबकीय कोर वाले पॉलिमर के आधार पर बनाए जाते हैं, जो जैव-संगत और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना चाहिए। ऐसे "स्मार्ट" कणों का निर्माण - यह पहले से ही रसायन विज्ञान, सामग्री विज्ञान और विश्लेषण के चौराहे पर है, और यहां औद्योगिक मैग्नेट के निर्माताओं का अनुभव, अफसोस, हमेशा सीधे लागू नहीं होता है।

केस अध्ययन: जब एक चुंबकीय विभाजक ने विश्लेषण सहेजा

हमारे पास एक औद्योगिक क्षेत्र के पास उगाए गए चावल में भारी धातुओं (सीसा, कैडमियम) के निशान निर्धारित करने की एक परियोजना थी। क्लासिक नमूना तैयारी-माइक्रोवेव अपघटन-ने स्वीकार्य परिणाम प्रदान किए, लेकिन पता लगाने की सीमा आवश्यक के कगार पर थी। मैट्रिक्स प्रभाव (मुख्य रूप से पोटेशियम और सिलिकॉन लवण से) ने सिग्नल को दबा दिया। मैट्रिक्स से प्रारंभिक एकाग्रता और शुद्धि आवश्यक थी।

हमने थियोल समूहों के साथ लेपित चुंबकीय नैनोकणों पर आधारित एक विधि का प्रयास करने का निर्णय लिया जो चुनिंदा नरम धातुओं को चीलेट करता है। कणों का एक निलंबन एसिड डाइजेस्ट में जोड़ा गया, बांधने की अनुमति दी गई, और फिर - सबसे महत्वपूर्ण बात - एक घरेलू प्रवाह का उपयोग करके अलग किया गयाचुंबकीय विभाजक. ईमानदार होने के लिए, संरचना लगभग घुटने पर इकट्ठी की गई थी: नियोडिमियम मैग्नेट एक पतली टेफ्लॉन ट्यूब के चारों ओर तय किए गए थे जिसके माध्यम से नमूना पंप किया गया था। सिद्धांत औद्योगिक विभाजक के समान है, केवल हथेली के आकार का।

नतीजा उम्मीदों से बढ़कर रहा. न केवल परिमाण के क्रम से पता लगाने की सीमा को कम करना संभव था, बल्कि नमूना तैयार करने के समय को भी तेजी से कम करना संभव था। चुंबकीय कणों को सीधे प्रवाह सेल में धोया जाता था और उन्हें पुनर्जीवित किया जा सकता था। कुंजी तेज और पूर्ण चुंबकीय पृथक्करण का चरण था। यह एक ऐसा मामला है जहां भारी उद्योग से एक प्रक्रिया की भौतिकी में अंतर्दृष्टि ने एक अति-संवेदनशील विश्लेषणात्मक उपकरण के लिए एक सरल और सुरुचिपूर्ण समाधान प्रदान किया।

उपकरण और वास्तविकता: बाज़ार क्या प्रदान करता है और वास्तव में क्या आवश्यक है

बाजार में अब प्रयोगशालाओं के लिए कई वाणिज्यिक चुंबकीय विभाजक उपलब्ध हैं: माइक्रोप्लेट्स के लिए, व्यक्तिगत ट्यूबों और फ्लो-थ्रू सिस्टम के लिए। लेकिन उनमें से कई आणविक जीव विज्ञान (डीएनए और कोशिकाओं के साथ काम करना) के अनुरूप हैं। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान कार्यों के लिए, विशेष रूप से परमाणु स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए नमूना तैयार करने से संबंधित, कम विकल्प हैं। अक्सर उपकरण या तो बहुत अधिक "जैविक" होते हैं या बहुत प्राचीन होते हैं।

मुझे ऐसा लगता है कि यहां इंजीनियरिंग पृष्ठभूमि वाली कंपनियों के लिए एक खाली स्थान हैलोंगी कॉर्पोरेशन. उनकी ताकत कठोर वातावरण में निरंतर संचालन का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए गए विश्वसनीय चुंबकीय प्रणालियों के डिजाइन में निहित है। यदि उनके विशेषज्ञ, जो समझते हैं कि टनों अयस्क को अलग करने के लिए एक प्रभावी चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनाया जाए, विश्लेषकों के साथ बैठें, तो वे एक क्रांतिकारी चीज़ बना सकते हैं: रासायनिक रूप से प्रतिरोधी सामग्रियों से बनी एक सार्वभौमिक, शक्तिशाली, फिर भी सटीक प्रयोगशाला प्रयोगशाला।चुंबकीय विभाजक. दुर्लभ ऑपरेशनों के लिए कोई खिलौना नहीं, बल्कि नियमित नमूना तैयार करने का एक साधन। उनके पैमाने (140,000 वर्ग मीटर क्षेत्रफल, 1,200 से अधिक कर्मचारी, जिनमें से अधिकांश के पास उच्च शिक्षा है) को ध्यान में रखते हुए, उनके पास निश्चित रूप से ऐसे अनुसंधान एवं विकास के लिए संसाधन हैं।

आदर्श रूप से, ऐसा उपकरण मॉड्यूलर होना चाहिए: विभिन्न शक्तियों और विन्यासों के चुंबकों के प्रतिस्थापन योग्य ब्लॉक, विभिन्न मात्राओं की प्रवाह कोशिकाएं, आक्रामक वातावरण के साथ काम करने की क्षमता। ताकि विश्लेषक ?सेट अप कर सके? आपके विशिष्ट कार्य के लिए विभाजक: चाहेअनाज पृथक्करण(कणों के अर्थ में) किसी घोल से निलंबन या आयनों की सांद्रता से चुंबकीय टैग के साथ। औद्योगिक पूर्वजों से विरासत में मिली डिजाइन की विश्वसनीयता और सरलता एक प्रमुख लाभ होगी।

निष्कर्ष के बजाय: प्रौद्योगिकी अभिसरण के बारे में ज़ोर से सोचना

तो, शब्दों के मूल संयोजन पर लौटते हैंअनाज पृथक्करण के लिए मास स्पेक्ट्रोमीटर चुंबकीय विभाजक. ये कोई जिज्ञासा नहीं है. यह इस बात का एक ज्वलंत उदाहरण है कि कैसे दूर-दराज के उद्योगों - खनन और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान - की प्रौद्योगिकियाँ एक साथ आने लगी हैं। दोनों को मूल्यवान को खाली से अलग करने की जरूरत है। दोनों को पृथक्करण की दक्षता और शुद्धता की आवश्यकता होती है।

LONGI जैसे दिग्गजों द्वारा संचित अनुभव लागू प्रयोगशाला समस्याओं को हल करने के लिए अमूल्य है। इसके विपरीत, नए, अधिक कुशल नमूना तैयार करने के तरीकों के लिए विश्लेषकों के अनुरोध उपकरणों की एक नई श्रेणी के विकास को प्रोत्साहित कर सकते हैं। शायद प्रयोगशाला चुंबकीय विभाजकों की अगली पीढ़ी बायोटेक स्टार्टअप के साफ-सुथरे कमरों में नहीं, बल्कि प्रसंस्करण संयंत्रों में शक्तिशाली ड्रम विभाजकों को देखने के आदी इंजीनियरों के ड्राइंग बोर्ड पर पैदा होगी। और यह बिल्कुल तार्किक होगा. आख़िरकार, कार्य अनिवार्य रूप से नहीं बदलता है - चाहे वह एक टन लौह अयस्क सांद्र हो या आईसीपी-एमएस के लिए एक माइक्रोलीटर घोल हो। आपको विश्वसनीय रूप से, जल्दी और सफाई से जो कुछ भी आपको चाहिए उसे चुंबक की ओर आकर्षित करने और अनावश्यक सभी चीज़ों को हटाने की आवश्यकता है। बाकी सब कुछ कार्यान्वयन विवरण है।