کاربرد گاز هلیوم در کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography Helium Applications)
کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography یا GC) یکی از مهمترین روشهای آنالیز ترکیبات فرّار در صنایع دارویی، پتروشیمی، محیطزیست، صنایع غذایی و آزمایشگاههای تحقیقاتی است.
در این روش، گاز حامل (Carrier Gas) بهعنوان فاز متحرک، وظیفه انتقال نمونه در طول ستون کروماتوگرافی را بر عهده دارد.
در میان گازهای حامل متداول، گاز هلیوم بهدلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاص خود، بهعنوان انتخاب اول بسیاری از کاربران دستگاه GC شناخته میشود.
چرا گاز هلیوم انتخاب اول در GC است؟
- بیاثر بودن (Inertness):
هلیوم از نظر شیمیایی کاملاً خنثی است و با نمونه، ستون یا فاز ساکن واکنش نمیدهد؛ در نتیجه دقت و تکرارپذیری نتایج افزایش مییابد. - وزن مولکولی پایین و رسانایی حرارتی بالا:
این ویژگی باعث سرعت بالاتر جداسازی، پهنای پیک کمتر و بهبود رزولوشن کروماتوگرام میشود. - سازگاری گسترده با آشکارسازها:
هلیوم با اغلب دتکتورها از جمله TCD و بهطور خاص Helium Ionization Detector (HID) کاملاً سازگار است. - دامنه خطی وسیع جریان:
امکان تنظیم آسان دبی گاز بدون افت کیفیت آنالیز را فراهم میکند.
محدودیتها و جایگزینهای گاز هلیوم
- کمبود جهانی و افزایش قیمت:
هلیوم منبعی محدود دارد و استخراج آن پیچیده است؛ به همین دلیل نوسانات قیمتی آن در سالهای اخیر افزایش یافته است. - گازهای جایگزین در GC:
- هیدروژن: سرعت جداسازی بالا اما دارای ریسک ایمنی
- نیتروژن: ایمنتر اما کندتر و با رزولوشن پایینتر
- نیاز به بهینهسازی متد:
استفاده از جایگزینها معمولاً مستلزم تغییر دما، فشار و دبی جریان است.
اجزای دستگاه GC و نقش گاز هلیوم
دستگاه کروماتوگرافی گازی از اجزایی مانند منبع گاز حامل، رگلاتور، انژکتور (Injector)، ستون، کوره (Oven) و آشکارساز تشکیل شده است. هلیوم بهعنوان گاز حامل، نقش کلیدی در انتقال یکنواخت نمونه و پایداری شرایط آنالیز ایفا میکند.
کاربردهای تخصصی هلیوم در کروماتوگرافی گازی
- آشکارساز HID:
در این دتکتور، هلیوم علاوه بر نقش گاز حامل، بهعنوان گاز یونساز عمل میکند و حساسیت بسیار بالایی ایجاد مینماید. - شاخص نگهداری کوواتس (Kovats Retention Index):
استفاده از هلیوم بهعنوان گاز استاندارد، امکان مقایسه دقیق نتایج بین آزمایشگاهها را فراهم میکند.
نکات عملی و توصیههای آزمایشگاهی
- خلوص گاز هلیوم:
برای GC استفاده از گریدهای ≥ 5.0 (99.999%) توصیه میشود تا از آسیب به ستون و دتکتور جلوگیری شود. - کنترل رطوبت و ناخالصیها:
وجود H2O و O2 میتواند باعث افت عمر ستون و کاهش دقت آنالیز شود. - آمادهسازی برای شرایط کمبود:
در صورت استفاده از گاز جایگزین، متد باید بهصورت کامل Re-Optimize شود.
جمعبندی
| ویژگی | توضیح |
|---|---|
| بیاثر بودن | جلوگیری از واکنش با نمونه و ستون |
| رسانایی حرارتی بالا | بهبود تفکیک و وضوح پیکها |
| سازگاری با دتکتورها | بهویژه مناسب HID و TCD |
| چالش اصلی | افزایش قیمت و محدودیت تأمین |
| جایگزینها | نیازمند تنظیم مجدد متد آنالیز |
سؤالات متداول (FAQ)
چرا هلیوم گزینهی رایج در GC است؟
به دلیل بیاثر بودن، وزن مولکولی پایین و رسانایی حرارتی بالا که منجر به نتایج دقیقتر میشود.
آیا میتوان از هیدروژن یا نیتروژن بهجای هلیوم استفاده کرد؟
بله، اما نیاز به تغییر و بهینهسازی کامل متد کروماتوگرافی دارد.
آیا همه آشکارسازها با هلیوم کار میکنند؟
خیر، برخی آشکارسازها مانند HID تنها با هلیوم سازگار هستند.
برای تأمین گاز هلیوم با خلوص بالا مخصوص GC میتوانید به صفحه محصول گاز هلیوم فرافن گاز تهران مراجعه کنید.
