Addressing gas conservation challenges when using helium or hydrogen as GC carrier gas

Význam tématu

Heřium je klíčovým nosným plynem v plynové chromatografii díky své inertnosti a vysoké chromatografické účinnosti, zejména v GC–MS. Jeho omezená zásoba, rostoucí cena a občasné výpadky dodávek vedou k nutnosti optimalizovat jeho spotřebu nebo přejít na alternativní plyny. Vodík představuje zajímavou alternativu s nižší viskozitou, vyšší difuzivitou a možností generace přímo v laboratoři, avšak vyžaduje speciální bezpečnostní opatření.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem technické poznámky je představit novou technologii HeSaver-H2Safer integrovanou v systému Thermo Scientific TRACE 1600 Series GC s iConnect SSL injektorem, která dramaticky snižuje spotřebu nosného plynu (heřia i vodíku) a zároveň zajišťuje bezpečnou obsluhu při práci s vodíkem bez nutnosti externího snímače úniku plynu.

Použitá metodika a instrumentace

Princip technologie spočívá v odděleném přívodu nosného plynu a přetlakového plynu:

• Přetlakový plyn (doporučeně dusík) dodává požadovaný tlak do SSL injektoru, zajišťuje septum purge a split flow.
• Nosný plyn (heřium nebo vodík) je veden samostatným vstupem k líci kolony a v separační fázi zajišťuje chromatografické rozlišení.

Početné testy byly provedeny na přístroji TRACE 1610 GC vybaveném iConnect SSL (upevněno tělo HeSaver-H2Safer), AI 1610 autosamplerem a detektorem FID. Použita kolona TraceGOLD 15 m × 0,25 mm × 0,25 μm. Metody zahrnovaly splitless i split injekce n-alkane C10–C25 a C10–C40 standardů.

Hlavní výsledky a diskuse

Spotřeba nosného plynu se snížila až o 72 % (heřium) při zachování nezměněných průchodových rychlostí a retencí. Životnost 50 l láhve heřia stoupla z 7,5 měsíce na necelé 2 roky provozu 24/7. V retenčních časech nebyly zaznamenány významné rozdíly mezi standardním režimem a HeSaver či H2Safer módem (Δ ≤ 0,01 min). Opakovatelnost retencí i ploch (> 99 % reproducibility, RSD ploch < 1 %) potvrdila stabilitu metody. Recovery vysokomolekulárních alkanů až do C40 dosáhly poměru C40/C20 > 0,9.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné snížení nákladů a potřeby častých výměn lahví heřia.
• Možnost zachování stávajících validovaných metod bez reoptimace.
• Zkrácení doby údržby injektoru – při výměně linera stačí uzavřít pouze přetlakový přívod a nechat kolonu pod prouděním nosného plynu.
• Omezení znečištění kolony a odstranění zbytkové špičky rozpouštědla při splitless injekci.
• Bezpečný provoz sondy s vodíkem bez nutnosti instalace plynového snímače.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další integrace s generátory plynu pro centralizovanou dodávku vodíku v laboratoři.
• Rozšíření technologie na jiné modely GC a kombinace s hmotnostní spektrometrií pro zvýšení citlivosti.
• Minimalizace ekologické stopy laboratorního provozu díky nižší spotřebě neobnovitelných plynů.
• Možné rozšíření na multikanálové chromatografické systémy a high-throughput laboratoře.

Závěr

HeSaver-H2Safer představuje elegantní a uživatelsky instalovatelnou inovaci pro výrazné snížení spotřeby nosného plynu v plynové chromatografii. Umožňuje dlouhodobou úsporu heřia, bezpečné využití vodíku bez dodatečných senzorů a současně zachovává vysoké analytické parametry a opakovatelnost měření.

Reference

1. The Science of Helium and Why Global Supplies Are Running Low: NPR Short Wave.
2. Thermo Scientific Poster Note 10410: Helium Carrier Gas Conserving Inlet for Gas Chromatography.
3. The Analytical Scientist: The ‘Noble’ Undertaking of Helium Conservation.
4. Video upgrade iConnect SSL with HeSaver-H2Safer option, YouTube.
5. Video HeSaver-H2Safer SSL injector body removal, YouTube.