Üblicherweise wird Helium als Trägergas für die Gaschromatographie (GC) verwendet. Helium bietet eine gute Trennleistung, ist inert und ist sicher in der Anwendung. Seit einiger Zeit gibt es großes Interesse an der Umstellung auf Wasserstoff als Trägergas für GC und GC-MS. Grund ist die langfristig bessere Verfügbarkeit und Kostenkontrolle bei Verwendung von Wasserstoff. Das Trägergas ist gut für die GC geeignet und bietet sogar eine effizientere Analytik als Helium. Auf der anderen Seite stehen die Reaktivität und generelle Sicherheitsbedenken dem Einsatz als erste Wahl im Wege.
Aufgrund dieser Problematik empfiehlt GERSTEL, falls eine Umstellung von Helium auf Wasserstoff als GC-Trägergas erwogen wird, die folgenden Schritte:
- Überprüfen Sie detailliert ihren Heliumverbrauch
- Optimieren Sie ihre GC-Methoden. Erfahrungsgemäß kann der Heliumverbrauch um bis zu 95 % reduziert werden
- Für GC-Anwendungen: Verwenden Sie Wasserstoff als Trägergas, falls die GC-Methode keine übermäßige Trennleistung hat
- Für GC-MS ist die Verwendung von Wasserstoff als Trägergas nur auf Basis einer genauen Aufwand/Nutzen-Abschätzung zu empfehlen
- Für GERSTEL TD-Systeme: Stellen Sie sicher, dass alle Wasserstoffströme ordnungsgemäß abgeführt werden können
- Für reine GC-Anwendungen ist auch eine Umstellung auf Stickstoff als Trägergas zu berücksichtigen, falls die bisherige GC-Methode eine deutlich höhere Trennleistung aufweist als benötigt.
Die folgende Grafik zeigt einen Entscheidungsbaum für die Verwendung von Wasserstoff als GC-Trägergas:
Besondere Überlegungen für den Wechsel auf Wasserstoff in Verbindung mit GC-MS:
- Bestehende Methoden, die unter Verwendung von Helium entwickelt wurden, müssen für jeden Analyten und für jede Matrix neu validiert werden.
- Wenn unbekannte (non-Target-)Verbindungen bestimmt werden sollen, besteht mit Wasserstoff ein erhebliches Risiko, falsche Ergebnisse zu generieren. Dieses ist sowohl der hohen Reaktivität als auch schlechter Übereinstimmung mit Bibliotheksspektren geschuldet.
- Das Hintergrundsignal ist deutlich höher, insbesondere bei Umstellung von bestehenden Systemen. Wasserstoff setzt Stoffe frei, die sich über Monate und Jahre des Betriebs auf Oberflächen angesammelt haben. Es bedarf bis zu wochenlanger Reinigungsarbeit und potenziell kostspielige Serviceeinsätze, um ein bestehendes System für den routinemäßigen Analysebetrieb mit Wasserstoff klarzumachen.
- Das kürzlich eingeführte MSD 5977C von Agilent® Technologies ist für Wasserstoff spezifiziert. Die grundsätzlich schlechte spektrale Qualität in Kombination mit Wasserstoff wird dadurch verbessert, dass eine Extraktorlinse mit größerer Öffnung verwendet wird. Das kann jedoch zu einer schnelleren/erhöhten Verschmutzung des Quadrupols führen.
In der folgenden Tabelle sind Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Trägergas aufgelistet:
| Pro | Contra |
| Preiswertes, leicht verfügbares Trägergas | Empfindlichkeit um bis zu 30 % (MSD) reduziert. Keine MSD-Spezifikationen für H2-Träger für vorhandene Geräteversionen |
| Die Ionenquelle benötigt weniger Wartung | Die NIST-Datenbank enthält keine Spektren, die mit Wasserstoff-Trägergas erzeugt wurden, was zu falschen Suchergebnissen führen kann |
| Durchschnittlich 1,5-mal höherer Proben-Durchsatz aufgrund höherer optimaler Strömungsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Trennleistung und Druck | Umfassende Sicherheitsvorkehrungen und erfahrene Anwender werden benötigt |
| Keine Retentionszeit-Veränderungen bei konstanter linearer Gasgeschwindigkeit | Das MS muss nach Trägergaswechsel neu eingestellt werden; manche Target- Tunes (z.B. DFTPP) funktionieren u.U. gar nicht mit H2 |
| Durch den Einsatz von Gas-Generatoren erübrigt sich das Anschließen, Handhaben und Nachbestellen von Gasflaschen | Verstärkter Abbau von zu bestimmenden Verbindungen erhöht das Risiko für falschen Ergebnissen |
| Die Umstellung bestehender GC-MS-Systeme auf H2-Trägergas führt meist zu einem signifikanten Anstieg des Hintergrundsignals. Häufig sind umfangreiche Wartungs- und Reinigungsarbeiten erforderlich, während derer das Gerät u. U. wochen-lang nicht genutzt werden kann. |
Befolgen Sie stets die Sicherheitsanweisungen der GC-, GC-MS- und TD-Gerätehersteller zur Verwendung von Wasserstoff als Trägergas. Informieren Sie sich vor Inbetriebnahme über geltende Regeln und Vorschriften und sorgen Sie für angemessene Belüftungs- und Sicherheitsvorkehrungen.
Für weitere Informationen und mit Fragen zum Wechseln des verwendeten Trägergases und zur Einrichtung Ihres Geräts haben, wenden Sie sich bitte an Ihren GERSTEL-Vertreter vor Ort.