Come scegliere un gas di elevata purezza per il mio analizzatore?

Che cos'è un gas ad elevata purezza e perché è importante?

Definizione e applicazioni dei gas ad elevata purezza

Un gas ad elevata purezza non è semplicemente un gas con un "nome" commerciale. Il suo valore risiede nelle sue specifiche e nella garanzia dell'assenza di contaminanti. Nel mondo dell'analisi, la purezza è spesso indicata dalla lettera "N" seguita da un numero, che indica il numero di "9" presenti nella percentuale. Ad esempio, un gas N50 corrisponde a una purezza del 99,999%, mentre un gas N60 raggiunge il 99,9999%. Raggiungere questi livelli richiede diversi processi di produzione, purificazione e analisi specifici per mantenere i contaminanti a livelli di tracce (ppm o ppb), un aspetto essenziale per le tue analisi più sensibili.

I gas ad elevata purezza svolgono diverse funzioni critiche all'interno del laboratorio. La loro applicazione nei processi dipende dalla tecnica analitica utilizzata. Impieghi principali:

1. Gas carrier: per trasportare il campione attraverso una colonna cromatografica (ad es. elio, azoto, idrogeno o argon in GC).
2. Gas di fiamma: per alimentare un rilevatore, come il Rilevatore a Ionizzazione di Fiamma (FID) (ad es. idrogeno e aria).
3. Gas plasma: per generare e mantenere un plasma, in particolare nella spettrometria (ad es. argon per ICP).
4. Gas di spurgo (Purge): gas inerte per pulire un circuito, proteggere un sistema ottico (ad es. azoto per FTIR) o spurgare un fornetto (ad es. argon in GFAAS).
5. Gas zero: per stabilire la linea di base (il "bianco") di un analizzatore.

Vantaggi dell'utilizzo di gas ad elevata purezza in laboratorio

Il primo vantaggio dell'utilizzo di un gas ad elevata purezza adeguato è l'affidabilità della tua analisi. Garantendo l'assenza di impurità critiche, eviti interferenze, picchi residui o un elevato rumore di fondo, assicurando così l'accuratezza delle tue misurazioni.

Il secondo grande vantaggio è la protezione delle tue attrezzature. Le impurità, anche se presenti in tracce, possono avere effetti devastanti. Utilizzando il gas corretto, eviti il danneggiamento dei tuoi rilevatori o il degrado irreversibile delle tue colonne. Ad esempio, l'umidità può degradare le colonne GC, mentre l'ossigeno può ossidare i filamenti di un rilevatore TCD. Utilizzare un gas puro con specifiche definite preserva la vita utile dei tuoi strumenti e riduce i costi di manutenzione.

Criteri per scegliere un gas ad elevata purezza

Quale metodo seguire per definire correttamente il gas (natura e qualità) adatto al tuo utilizzo?

Per scegliere il giusto gas puro e garantire le migliori prestazioni, non è sufficiente conoscere la propria applicazione. È necessario seguire un metodo logico per assicurarsi che la natura del gas e il suo livello di qualità corrispondano perfettamente ai requisiti dello strumento e alla sensibilità dell'analisi.

Il processo si articola in due fasi chiave:

1. Scegliere la natura del gas in base alla tecnica e allo strumento.

Ogni tecnica analitica ha esigenze specifiche in termini di gas.

• Per la gascromatografia (GC) con un rilevatore di tipo FID, avrai bisogno di un gas carrier (He, N₂, o H₂) e di gas di fiamma (H₂ e aria). Un rilevatore ECD, invece, utilizzerà tipicamente azoto o argon (talvolta in miscela con il metano).
• Per un ICP-OES, l'argon è richiesto come gas plasma.
• Per la spettroscopia di assorbimento atomico (AAS) a fiamma, sono necessari aria e acetilene, oppure protossido d'azoto per temperature più elevate. Gli analizzatori termici (TGA, DSC) utilizzano spesso l'azoto o l'argon per lo spurgo.

2. Scegliere il grado di purezza (la "qualità") in base alla sensibilità dell'analisi.

Una volta identificata la natura del gas, occorre identificare le impurità interferenti per definirne la qualità. La performance della tua analisi è direttamente legata al controllo delle impurità critiche. Ogni tecnica è sensibile a inquinanti specifici che possono falsare i tuoi risultati. Le tre impurità critiche da monitorare sono:

• Umidità (H₂O): può causare un degrado irreversibile delle colonne GC (in particolare le fasi stazionarie con gruppi ciano tipo ciano propil fenil silossano) e creare interferenze negli spettri IR.
• Ossigeno (O₂): può ossidare i filamenti (TCD), causare instabilità e rumore di fondo sui rilevatori ECD, o degradare le colonne.
• Idrocarburi (CₙHₙ): riducono la sensibilità dell'analizzatore (GC-FID) aumentando il rumore di fondo, sporcano le finestre ottiche degli ICP e possono causare problemi di accensione del plasma.

Specifiche tecniche e norme di purezza

Le specifiche di purezza definiscono i livelli massimi garantiti per queste impurità. È comune trovare due grandi livelli di purezza adatti alle applicazioni di laboratorio:

1. Una purezza "standard" (ad es. 99,999%): progettata per le analisi di routine, dal % alle ppm. Garantisce tipicamente soglie critiche basse, ad esempio H₂O < 3 ppm, O₂ < 2 ppm e CₙHₙ < 0,5 ppm (a seconda dei gas).
2. Un'"elevata purezza" (ad es. 99,9999%): richiesta per le analisi di tracce, dalle ppm alle ppb. Garantisce soglie molto più rigorose su un numero maggiore di impurità, ad esempio H₂O < 0,5 ppm, O₂ < 0,1 ppm, CO < 0,1 ppm e CO₂ < 0,1 ppm.

Selezione in base alle necessità applicative e alle attrezzature

La selezione finale deve quindi corrispondere alla tua applicazione: un'analisi di routine (ppm) può accontentarsi di un grado di "purezza standard 99,999%", mentre un'analisi di tracce (ppb) deve utilizzare un grado di "elevata purezza 99,9999%" per evitare interferenze.

Non dimenticare che la purezza deve essere mantenuta fino allo strumento. L'utilizzo di attrezzature di messa in servizio (riduttori di pressione, punti di utilizzo) inadeguate o cattive procedure di spurgo possono contaminare il gas più puro prima ancora che raggiunga il tuo analizzatore. È, per questo motivo, cruciale utilizzare valvole a pressione residua con valvola di non ritorno per prevenire qualsiasi inquinamento della bombola da parte dell'aria ambiente.

La soluzione ALPHAGAZ™ per le tue analisi di laboratorio

Per rispondere a queste esigenze di natura, purezza e tracciabilità, Air Liquide ha sviluppato la gamma ALPHAGAZ™, la soluzione globale per i gas di analisi in laboratorio. Semplifica la tua scelta di gas di laboratorio puro offrendo due chiari gradi di purezza, con prestazioni ottimali:

• ALPHAGAZ™ 1 (Precisione): è la soluzione per le analisi di routine, dalla % alle ppm. Garantisce una purezza del 99,999% (eccetto l'O₂ al 99,995%) con soglie rigorose sulle impurità critiche: H₂O < 3 ppm, O₂ < 2 ppm, CₙHₙ < 0,5 ppm. (Vedi prodotto)
• ALPHAGAZ™ 2 (Alta Precisione): è la scelta per le analisi di precisione, dalle ppm alle ppb. Garantisce una purezza del 99,9999% (eccetto l'O₂ al 99,9995%) con specifiche all'avanguardia: H₂O < 0,5 ppm, O₂ < 0,1 ppm, CₙHₙ < 0,1 ppm, CO < 0,1 ppm e CO₂ < 0,1 ppm. (Vedi prodotto)

La gamma di gas speciali ALPHAGAZ™ copre le molecole chiave per l'analisi: aria, argon, azoto, elio, idrogeno e ossigeno.

Ogni bombola ALPHAGAZ™ è fornita con una scheda prodotto che ne attesta la conformità, la tracciabilità (numero di lotto) e la durata della garanzia.

La scelta di un gas di laboratorio puro è un approccio alla qualità essenziale. Definendo innanzitutto la natura del gas e poi il livello di purezza richiesto dai tuoi strumenti, garantisci l'affidabilità delle tue misurazioni.

Per definire il gas puro adatto alla tua applicazione, richiedere informazioni sulla fornitura, ordinare i nostri gas ALPHAGAZ™ 1 o ALPHAGAZ™ 2, o ottenere una consulenza sulle attrezzature di messa in servizio dei gas, contatta subito i nostri esperti o consulta il nostro catalogo online.

Domande frequenti su come scegliere i gas puri e le miscele di gas in laboratorio

• Come scegliere una miscela di gas di calibrazione (taratura) per il mio strumento scientifico?
• Le famiglie di gas e la sicurezza in laboratorio