Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part II. – Retention Time and Selectivity

Vědecké články | 2013 | Kvasný průmyslInstrumentace
GC
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce

Význam tématu


V plynové chromatografii je helium tradičně nejpoužívanějším nosným plynem pro svou inertnost a vynikající separační vlastnosti. Nárůst ceny a omezená dostupnost helia však vedou k hledání alternativních plynů, zejména vodíku a dusíku, které mohou ovlivnit klíčové chromatografické parametry jako retenční časy, účinnost a selektivitu. V pivovarské analytice je zásadní optimalizovat metodu tak, aby výsledky zůstaly spolehlivé a analýzy co nejrychlejší.

Cíle a přehled studie


Článek je druhou částí série zabývající se náhradou helia v GC metodách. Zkoumá teoretické pozadí (Van Deemter, Golay-Giddings), porovnává van Deemterovy křivky pro hydrogen, helium a dusík a předkládá praktické příklady přepočtu metod při analýzách senzoricky aktivních látek v pivu.

Použitá metodika a instrumentace


  • Kapilární chromatografické kolony J&W DB-WAX: 60 m × 0,32 mm × 0,25 µm a 10 m × 0,18 mm × 0,18 µm
  • Nosné plyny: helium, hydrogen, nitrogen
  • Režimy konstantního tlaku, konstantního průtoku a teplotního programu
  • GC Method Translation Software (Agilent) pro přepočet parametrů metod

Hlavní výsledky a diskuse


  • Van Deemterovy křivky ukazují nejlepší účinnost při nejvyšší lineární rychlosti pro vodík, střední pro helium a nejcitlivější pokles účinnosti pro dusík.
  • Optimální lineární rychlost vodíku je přibližně 1,5× vyšší než u helia a 3,3× vyšší než u dusíku.
  • Přechod z helia na vodík při stejném tlaku zkracuje retenční časy zhruba na polovinu.
  • Přepočet metod pomocí softwaru potvrdil 1,5× až 1,53× rychlejší analýzy s vodíkem a 2–2,3× pomalejší s dusíkem při zachování chromatografických podmínek.
  • Praktické modelové separace senzoricky aktivních látek v pivu prokázaly dopad náhrad nosného plynu na časy eluce, potřebný tlak a průtok.

Přínosy a praktické využití metody


Implementace vodíku jako nosného plynu umožňuje významné zrychlení analýz při nižších provozních tlacích a srovnatelné účinnosti separace. To je klíčové v pivovarské analytice, kde se uplatňuje rychlá a citlivá detekce aromatických a senzoricky aktivních složek. Softwarový přepočet metod značně usnadňuje validaci přechodu mezi plyny.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se další rozvoj in-line a automatizovaných GC systémů optimalizovaných pro vodík, zlepšení bezpečnostních opatření i rozšíření aplikací v dalších průmyslových odvětvích. Softwarové nástroje pro překlady metod se stanou standardní součástí pracovních postupů.

Závěr


Hydrogen se ukazuje jako nejvhodnější náhrada helia v GC díky schopnosti poskytovat vysokou separační účinnost při maximální lineární rychlosti a nižších tlacích. Dusík je méně vhodný pro rychlé aplikace kvůli výrazně delším retenčním časům a citlivějšímu poklesu účinnosti.

Reference


  1. Horák T., Čulík J., Štěrba K., Olšovská J.: Výhody a nevýhody záměny helia jako nosného plynu v plynové chromatografii za vodík. Část II. – Retenční časy a selektivita. Kvasný průmysl 59, 2013, č. 7–8, s. 198–202.
  2. Golay M.J.E.: Gas Chromatography. Butterworths, London, 1958.
  3. Giddings J.C., Seager S.L., Stucki L.R., Stewart G.H.: Plate height in gas chromatography. Anal. Chem. 32, 1960, s. 867–870.
  4. David F., Sandra P.: Use of hydrogen as carrier gas in capillary GC. Am. Lab. 31, 1999, s. 18–19.
  5. Quimby B.D., Giarrocco V., Klee M.S.: Hewlett-Packard Application Note 228–294, 1995.
  6. Snyder W.D., Blumberg L.: Proc. 14th Int. Symp. on Capillary Chromatography, Baltimore, 1992.
  7. Agilent Technologies: GC Method Translation Software [online].
  8. Chromacademy: Translating GC Methods from Helium to Hydrogen Carrier Gas [online].
  9. Korytár P., Matisová E.: Inštrumentácia pre rýchlu plynovú chromatografiu. Chemické listy 95, 2001, s. 783–790.
  10. Horák T. et al.: Faster gas chromatography and its utilization in brewing. Kvasný průmysl 55, 2009, s. 250–254.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part III. – Sample Introduction and Detectors
Advantages and Disadvantages of Substitution of Helium as Carrier Gas in Gas Chromatography by Hydrogen. Part I. – Technical and Safety Aspects
FASTER GAS CHROMATOGRAPHY AND ITS UTILIZATION IN BREWING. PART 1. – THEORETICAL AND PRACTICAL ASPECTS
FASTER GAS CHROMATOGRAPHY AND ITS USE IN BREWING. PART 2. – THE DETERMINATION OF HIGH VOLATILE BEER FLAVOURS AFTER HEADSPACE EXTRACTION