How to Convert from Helium to Hydrogen as a Carrier Gas in Gas Chromatography

Význam tématu

Vysoké a kolísající ceny hélia společně s jeho omezenou dostupností vedou analytické laboratoře k hledání alternativních nosných plynů v plynové chromatografii. Vodík vyrobený přímo v laboratoři nabízí výhody v podobě nižších provozních nákladů, vyšší bezpečnosti a kontinuální dostupnosti vysoce čistého nosného plynu.

Cíle a přehled studie / článku

Publikace představuje ucelený návod pro přechod z hélia na vodík jako nosný plyn v plynové chromatografii. Krok za krokem popisuje nezbytné předběžné kroky, úpravy chromatografu, nastavení průtoků a přechod od plynových lahví k in-house generátorům.

Použitá metodika a instrumentace

V článku jsou využity standardní plynové chromatografy vybavené detektorem plamenoionizačním (FID) a kolonkami Equity-1. Pro výrobu vodíku slouží membránové a PEM generátory (modely H2PD-150, H2-500NA, H2-800NA, H2-1200NA), pro dusík a podpůrný plyn dusík- a zero air-generátory Parker Balston. Důležitá je montáž speciálních purifikátorů pro odstranění vody, kyslíku a uhlovodíků nad úroveň 99,9999 %.

Hlavní výsledky a diskuse

V pěti krocích byl ověřen hladký přechod na vodík:

• 1. Dokumentace původních podmínek (průtoky, mrtvý objem, proud septa a make-up plynu).
• 2. Provedení údržby: výměna purifikátorů, sept, insertů a čištění detektoru.
• 3. Instalace nových vedení vodíku a dusíku včetně tvarovek a indikátorových purifikátorů.
• 4. Nastavení průtoků nosného plynu a podpůrných plynů, kalibrace na metanu.
• 5. Přechod z lahví na generátory a zkrácení délek linek.

Porovnání chromatogramů (Equity-1 izotermie, k’(C13)≈6,61) ukazuje praktickou ekvivalenci vodíkového a héliového nosného plynu srovnatelnou efektivitou separace.

Přínosy a praktické využití metody

• Bezpečnost: eliminace nebezpečných vysokotlakých lahví a minimalizace rizika úniku velkých objemů plynu.
• Ekonomika: snížení nákladů na plyn až o řád oproti ponorným lahvím a stabilní provozní náklady na výměnu filtrů.
• Provozní komfort: nepřetržitá dodávka 24/7 bez nutnosti obsluhy a sledování stavu lahví.
• Analytická kvalita: srovnatelná či lepší separační účinnost a nižší hluk v detektoru.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší integrace plynárenských generátorů do laboratorních informačních systémů, dálkové monitorování a automatické upozornění na údržbu. Dále lze počítat s rozvojem menších přenosných GC jednotek poháněných in-house generátory a s aplikacemi ve farmaceutickém, potravinářském i environmentálním sektoru.

Závěr

Přechod z hélia na vodík jako nosný plyn v plynové chromatografii je technicky proveditelný a přináší významné provozní výhody. Dodržení pěti kroků a použití vysoce čistých generátorů vodíku a purifikátorů zajistí stabilní chromatografickou separaci a dlouhodobou úsporu nákladů.

Reference

• Parker Hannifin Corporation. How to Convert from Helium to Hydrogen as a Carrier Gas in Gas Chromatography. 2012.
• Sigma-Aldrich Co. Equity® 1 Isothermal Chromatographic Data.
• Supelco, Bellefonte, PA. Bacterial Acid Methyl Esters Chromatograms.