La disponibilità e il basso prezzo dell'elio ne hanno fatto il gas di trasporto predefinito per la maggior parte delle applicazioni GC. Tuttavia, la recente volatilità del mercato e dell'offerta ha costretto gli utenti GC a considerare altri gas come alternative. Idrogeno, azoto e argon sono tutte possibili opzioni come gas di trasporto e gas rivelatore, a seconda dell'applicazione.
Azoto (N2) – Alcuni utenti stanno valutando l'utilizzo dell'azoto come sostituto del gas vettore. È facilmente reperibile (l'azoto costituisce il 79.1% dell'atmosfera terrestre), relativamente economico e inerte. La molecola (N2) è composta da due atomi di azoto, il che le conferisce proprietà simili a quelle di un gas nobile.
Per le applicazioni di gascromatografia con rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID), l'azoto come gas di make-up migliora la forma della fiamma, aumentando la sensibilità dell'analisi. Tuttavia, come gas di trasporto, l'azoto deve essere utilizzato a portate inferiori per ottenere un'adeguata risoluzione tra i picchi. Tra gli svantaggi figurano un intervallo di velocità lineare ottimale ristretto e una bassa velocità lineare ottimale, che richiede tempi di analisi più lunghi.
Argon (Ar) – L'argon è il terzo gas più comune nell'atmosfera dopo l'azoto e l'ossigeno, sebbene costituisca meno dell'uno per cento dell'atmosfera (circa lo 0.9%). È un gas nobile e completamente inerte, non reattivo con qualsiasi altra sostanza. A livello commerciale, viene prodotto solo come sottoprodotto della separazione dell'aria industriale, pertanto l'offerta è limitata e il costo è relativamente elevato.
Grazie alla sua densità relativamente elevata, l'argon può essere efficace per le applicazioni di spurgo. Offre inoltre buone prestazioni per la saldatura ad arco e l'isolamento delle finestre, dove la sua bassa conduttività termica rappresenta un vantaggio. È stato utilizzato, ad esempio, in sostituzione dell'elio come refrigerante per i pannelli fotovoltaici. Tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni GC, è in genere meno ideale rispetto alle alternative.
Idrogeno (H2) – L'idrogeno offre molteplici vantaggi per la gascromatografia. Ha una velocità lineare ottimale più elevata e può essere utilizzato a portate maggiori. Gli analiti eluiscono prima con l'idrogeno che con l'elio, il che accelera i tempi di analisi, aumentando così la produttività dei campioni pur mantenendo un'elevata qualità degli stessi.
Il potenziale svantaggio dell'idrogeno è un rischio leggermente maggiore: è un gas infiammabile che richiede alcune precauzioni per garantirne un utilizzo sicuro. Tuttavia, i rischi possono essere facilmente mitigati. Il limite inferiore di esplosività (LEL) dell'idrogeno è del 4.1% di concentrazione nell'aria.
Grazie alla sua leggerezza, l'idrogeno sale e si dissipa rapidamente. Anche in un piccolo laboratorio, l'elevato volume d'aria, in confronto al tasso relativamente basso di produzione o consumo di elio durante una tipica analisi GC, riduce notevolmente il rischio di raggiungere il LEL. L'installazione di rivelatori di idrogeno gassoso può ulteriormente mitigare il rischio.
Vantaggi dell'idrogeno come gas vettore
Per molte applicazioni, l'utilizzo dell'idrogeno al posto dell'elio rappresenta una soluzione praticabile. I due gas sono ugualmente compatibili con la gamma di materiali utilizzati per le apparecchiature e i materiali di consumo per gascromatografia, inclusi diversi metalli (alluminio, ottone, rame e acciaio inossidabile) e polimeri/plastiche (ad esempio, PA, PTFE, PCTFE, PVDF e PFA). Metalli e materiali invecchiano in modo diverso nel tempo, portando i produttori di gascromatografia a preferire l'acciaio inossidabile con idrogeno come gas vettore.
L'idrogeno può migliorare la produttività e i risultati della GC: garantisce tempi di eluizione e analisi più rapidi rispetto all'elio e genera picchi più nitidi.
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