超聲波萃取主要利用超聲波的空化效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)從固體基質(zhì)向溶劑中釋放，同時(shí)輔以機(jī)械振動、熱效應(yīng)等作用，是實(shí)驗(yàn)室以及中小試常用的快速前處理設(shè)備。

 

設(shè)備的核心部件包含超聲波換能器、驅(qū)動電源、萃取容器、溫控組件，驅(qū)動電源將電能轉(zhuǎn)化為高頻交變電信號，傳遞給換能器，換能器再把電信號轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動，振動通過液體介質(zhì)向外傳播。

 

當(dāng)超聲波在液體中傳播時(shí)，會交替形成高壓和低壓周期。低壓階段液體內(nèi)部會生成大量微小的真空氣泡，氣泡持續(xù)長大；高壓階段氣泡會瞬間猛烈破裂，這個(gè)過程就是空化效應(yīng)。氣泡破裂的瞬間會在局部產(chǎn)生短時(shí)高溫、高壓，同時(shí)形成高速微射流和強(qiáng)烈的沖擊波。這種沖擊力可以快速沖刷固體樣品表面，破碎樣品的細(xì)胞壁或者基質(zhì)結(jié)構(gòu)，讓包裹在內(nèi)部的待測組分充分接觸萃取溶劑，加速目標(biāo)物溶解擴(kuò)散到液相當(dāng)中。

 

除了核心的空化作用，超聲波帶來的持續(xù)機(jī)械攪拌效應(yīng)可以減少樣品沉淀，強(qiáng)化固液之間的傳質(zhì)。過程中會伴隨一定的熱效應(yīng)，所以多數(shù)設(shè)備配備溫控模塊，用來控制體系溫度，避免熱敏性目標(biāo)物質(zhì)受熱分解。

 

和傳統(tǒng)回流、浸提方式對比，超聲波萃取不需要高溫長時(shí)間加熱，萃取耗時(shí)更短，溶劑用量更少。可以根據(jù)樣品類型選擇浸入式探頭超聲或者水浴式超聲，探頭式超聲能量集中，萃取效率更強(qiáng)；水浴式超聲分布均勻，可同時(shí)處理多個(gè)樣品。

 

影響萃取效果的關(guān)鍵參數(shù)包括超聲功率、超聲時(shí)間、體系溫度、溶劑種類、固液比。功率過高或者超聲時(shí)間過長，有可能造成目標(biāo)組分降解，反而降低回收率。設(shè)備使用過程中，要做好隔音防護(hù)，同時(shí)定期檢查換能器狀態(tài)，避免空化腐蝕探頭。

 

該設(shè)備多用于環(huán)境樣品、食品、天然產(chǎn)物等樣品的前處理提取，適合批量樣品快速萃取，常配套色譜類儀器完成后續(xù)檢測。