实验室氦气

p 　　日前,路透社援引知情人士的话报道称，由于邻国宣布对卡塔尔实施经济抵制，世界第二大氦气生产国卡塔尔被迫关闭其氦气生产企业。由于沙特阿拉伯关闭与卡塔尔的边界，切断了陆地出口氦气的线路，卡塔尔两家氦企业被迫关闭。关停企业每年生产20亿立方米的氦气，占全球需求总量的25%。 /p p 　　氦气是一种稀有的惰性气体，因不易液化、稳定性好、扩散性强而广泛应用于工业及科研领域。由于我国的氦气资源极度匮乏，而且含量低，开采难度大、成本低，目前我国所使用的氦气仍大多依赖进口，依赖度高达80%，且价格非常昂贵。 /p p 　　据海关数据显示，我国2017年1月份共进口氦气258.0吨，进口均价46美元/公斤，其中美国地区进口85.8吨，进口均价44.7美元/公斤 卡塔尔进口131.4吨，进口均价47.0美元/公斤。随着卡塔尔氦气生产企业的关闭，将对我国的氦气进口造成什么样的影响，氦气价格是否将“更上一层楼”，且有待观望。 /p

对于GC和GCMS来说，氦气因其化学惰性好和传质阻力小，是非常理想的载气，目前在GC高灵敏度分析、介质阻挡放电等离子体检测器（BID）、硫化学发光检测器（SCD）等技术中应用广泛。然而，氦气这种“黄金气体”，近年来经常出现短缺现象，价格压力和供应不确定性已成为全球GC/GCMS实验室面临的重大问题之一。由于全球供应链等多方面因素影响，当前时期也被业界戏称为“氦气短缺4.0”，很多分析人员开始关心——实验室的这瓶氦气到底能用多久？ 我们总结了岛津GC应对氦气短缺问题的实操方案：氦气节省策略和气体替换策略，本篇将首先为您分享氦气节省策略。（GCMS的应对策略请参考：气质百川之三丨优化氦气使用or替代氦气，哪种你最中意？） 载气节省功能 & 气体智选阀载气节省功能是指当使用分流/不分流进样方法时，进样期间，正常分流比进行，进样完成后，通过降低分流比来减少分流流路排出的载气量，从而大幅降低载气消耗。假设样品进样时分流流量设置为50mL/min，其他时间分流流量降为5mL/min，同时批处理完成后，GC仍将保持载气节省状态直至下一个批处理分析启动，在这个条件下，估算可降低约83%的氦气消耗。 气体智选阀选件（PN: S221-84916-41）是岛津专门开发的气体切换组件，可让GC进样单元同时连接两路载气，分析时根据工作需要实现在这两种载气间进行自动无缝切换，从而实现分析的精细化和智能化。 图1. 气体智选阀功能说明动画 通过 “气体智选阀”，常规样品分析时，正常使用氦气；分析结束待机时，可自动切换到其他替代气体（氮气或氢气），尽可能降低氦气的消耗量，节省实验室气体运行成本。该切换控制功能无缝嵌入到LabSolutions GC工作站中，操作简单直观。 图2. 载气节省功能+气体智选阀功能效果图示 通过使用【载气节省功能+气体智选阀】，氦气消耗量将大幅下降，估算降低约90%。 图3. 载气节省功能+气体智选阀功能效果估算 自动启动和停止功能自动启动功能可在指定时间自动启动气路控制和温度控制；分析结束后，自动停止功能可对GC进行自动降温和关闭载气，从而实现节省电力和氦气消耗，这对于样品量大，经常需要连续分析或者需要过夜分析的用户来说，非常有用。假设按照每天24小时中有6小时处于GC待机状态来估算，则可节约25%的氦气消耗。自动启动/停止功能，提高了分析效率，降低了运行成本。 图4. 自动启动和停止功能效果图示 【预老化】&【LabSolutions Direct】【预老化功能】通过软件内置的选项，在分析开始前自动执行定制化的老化操作，让分析结果更加稳定可靠，一定程度上避免了数据异常的可能性和重复分析的负担。 【LabSolutions Direct远程访问工具】可通过智能手机或平板电脑上简洁的用户界面实现对GC系统的远程控制或监控。即使在远离实验室的其他地点，也可及时了解实验状态，调整分析安排和提高效率。这两个功能均是从侧面节省了氦气。 下期预告：气体替换策略 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

对于GC和GCMS来说，氦气因其化学惰性好和传质阻力小，是非常理想的载气，目前在GC高灵敏度分析、介质阻挡放电等离子体检测器（BID）、硫化学发光检测器（SCD）等技术中应用广泛。然而，氦气这种“黄金气体”，近年来经常出现短缺现象，价格压力和供应不确定性已成为全球GC/GCMS实验室面临的两个重要问题。由于全球供应链等多方面因素影响，当前时期也被业界戏称为“氦气短缺4.0”，很多分析人员开始关心——实验室的这瓶氦气到底能用多久？ 我们总结了岛津GC应对氦气短缺问题的实操方案：氦气节省策略和气体替换策略，本篇将继续为您分享气体替换策略。（GCMS的应对策略请参考：气质百川之三丨优化氦气使用or替代氦气，哪种你最中意？） 根据气相色谱的分析目的，有些分析任务必须使用氦气作载气，而有些分析任务则替换为其他气体后依然可以得到满意的分析结果，因此可以灵活考虑气体替代策略（详细信息请参考：Nexis视角 | 使用气体智选阀比较不同载气的分析效果）。 表1. 常见3种气体的特点对比表可切换为N2的情况N2是气相色谱中应用非常普遍的载气，相对分子质量较大，扩散系数小，其优点是价格便宜，安全性高。 图1. LabSolutions GC工作站载气切换界面 气体智选阀选件可以实现气体类型的自动调整，可实现一个批处理中，当一个分析完成后，根据后续方法的设置，自动将载气切换为其他气体类型。以FID的载气切换为例，10-15min即可自动完成切换。 如下图所示，Nexis GC-2030通常使用He作载气，本例中，以N2作载气分析苯中噻吩的色谱图，低浓度下依然可以得到很好的分析结果。 图2. 以N2作载气分析苯中噻吩的色谱图 可切换为H2的情况H2是热导检测器的常用载气和氢火焰离子化检测器的常用燃烧气，相对分析质量小，其优点是价格便宜，适合高速分析，局限性是易燃易爆，使用时必须注意安全。岛津针对此问题专门推出了方案： （1）可实时监测柱温箱中H2浓度的氢气传感器附件（S221-78910-41），通过对潜在泄漏的及早发现来保证使用安全，可以在氢气泄漏时主动关闭主机电源避免发生事故，同时GC主机也具备载气自动检漏功能，双重保障，保证安心使用。 （2）进样口端AFC氢气安全组件（S221-83785-41）和检测器端APC氢气安全组件（S221-83780-41）。分别用于监控进样口端和检测器端的H2流量，将其限制在安全水平内。即使在特殊情况下（比如AFC或APC发生损坏等），也能确保氢气的安全使用。 如下图所示，使用H2作载气分析37种脂肪酸甲酯（FAMEs），35分钟即可完成分析，其具有高线速度和分析速度快的优点。 图3. 使用H2作载气分析37种脂肪酸甲酯（FAMEs）色谱图 结论在“节流增效”和“精益管理”已成为各行各业实验室重要考量方向的前提下，如何在氦气短缺的情况下，依然能够安心的大跨步向前发展是很多实验室管理者思考的问题。 “氦气短缺4.0”时代，一瓶氦气到底能用多久？一年？五年？十年？… … 不同的气相色谱实验室，分析目的、方法、操作习惯、样品数量和分析频率等因素皆不同，很难给出统一的和经过实际效果验证的答案，但是通过本文分享的这一系列岛津创新气相色谱技术，分析人员可以围绕这个主题进行气相色谱方法的积极应对和方法改善。我们相信通过一系列实操方案可以帮助您将氦气短缺应对的理念真正落到实处。 轻松应对氦气短缺，尽享GC分析乐趣！ 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。