¿Cómo elegir un gas de alta pureza para mi analizador?

La elección de un gas de alta pureza es fundamental para la precisión de sus análisis. Este artículo detalla el método para definir sus necesidades (naturaleza, pureza e impurezas) y garantizar la fiabilidad de sus resultados de laboratorio.

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Gamas de mezclas para detectores de seguridad

Para los análisis de laboratorio, desde el control de calidad hasta la I+D, el rendimiento no depende solo de la precisión de sus instrumentos, sino también de la calidad de los gases puros que utiliza. Una elección incorrecta del gas puede falsear sus resultados, reducir la sensibilidad de sus detectores o dañar los materiales y los equipos costosos, como las columnas de cromatografía. Por tanto, es necesario comprender de qué forma definir sus necesidades.

¿Qué es un gas de alta pureza y por qué es importante?

Definición y aplicaciones de los gases de alta pureza

Un gas de alta pureza es mucho más que una simple denominación. Su valor reside en su especificación y en la garantía de la ausencia de contaminantes. En el mundo del análisis, la pureza se suele designar con una "N" seguida de un número, que indica la cantidad de "nueves". Por ejemplo, un gas N50 corresponde a una pureza del 99,999 %, mientras que un gas N60 alcanza el 99,9999 %. Alcanzar estos niveles requiere diferentes métodos de producción, purificación y análisis específicos para mantener los contaminantes en niveles traza (ppm o ppb), lo cual es esencial para los análisis más sensibles.

Los gases de alta pureza cumplen varias funciones críticas en el laboratorio. Su aplicación en los procesos depende de la técnica analítica utilizada. Se encuentran principalmente como:

Gas portador: para transportar la muestra a través de una columna de cromatografía (por ejemplo: helio, nitrógeno, hidrógeno o argón en GC).
Gas de llama: para alimentar un detector, como el detector de ionización de llama (FID) (por ejemplo: hidrógeno y aire).
Gas de plasma: para generar y mantener un plasma, especialmente en espectrometría (por ejemplo: argón para ICP).
Gas de purga: gas inerte para limpiar un circuito, proteger un sistema óptico (por ejemplo: nitrógeno para FTIR) o purgar un horno (por ejemplo: argón en GFAAS).
Gas cero: para establecer la línea de base ("el blanco") de un analizador.

Ventajas del uso de gases de alta pureza en el laboratorio

La primera ventaja del uso de un gas de alta pureza adecuado es la posibilidad de mejorar la fiabilidad del análisis. Al garantizar la ausencia de impurezas críticas, se evitan interferencias, picos parásitos o un ruido de fondo elevado, asegurando así la exactitud de sus mediciones.

La segunda gran ventaja es la protección de sus materiales y equipos. Las impurezas, incluso en niveles traza, pueden tener efectos devastadores. Evite daños en sus detectores o la degradación irreversible de sus columnas. Por ejemplo, la humedad puede degradar las columnas de GC, mientras que el oxígeno puede oxidar los filamentos de un detector TCD. El uso de un gas puro especificado preserva la vida útil de sus instrumentos y reduce los costes de mantenimiento.

¿Tiene alguna pregunta sobre el método de elección del gas de alta pureza?

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Criterios para elegir un gas de alta pureza

¿Qué método seguir para definir correctamente el gas (naturaleza y calidad) adecuado para mis necesidades?

Para elegir el gas puro adecuado, no es suficiente conocer simplemente su aplicación. Es necesario seguir un método lógico para asegurar que la naturaleza del gas y su nivel de calidad se correspondan perfectamente con las exigencias del instrumento y la sensibilidad del análisis.
Este proceso se divide en dos etapas clave:

1. Elegir la naturaleza del gas en función de la técnica y del instrumento.

Cada técnica analítica tiene necesidades específicas de gas.

Para la cromatografía de gases (GC) con un detector de tipo FID, necesitará un gas portador (He, N₂ o H₂) y gases de llama (H₂ y aire). Un detector ECD, por el contrario, utilizará habitualmente nitrógeno o argón (a veces en mezcla con metano).
Para un ICP-OES, se requiere argón como gas de plasma.
Para la absorción atómica (AAS) de llama, son necesarios aire y acetileno, o protóxido de nitrógeno para temperaturas más elevadas.
Los analizadores térmicos (TGA, DSC) suelen utilizar nitrógeno o argón para la purga.

2. Elegir el nivel de pureza (la "calidad") en función de la sensibilidad del análisis.

Una vez identificada la naturaleza del gas, es necesario identificar las impurezas que afectan negativamente a la medición y definir la calidad del gas. El rendimiento de su análisis está directamente relacionado con el control de las impurezas críticas.
Cada técnica es sensible a contaminantes específicos que pueden falsear sus resultados. Las tres impurezas críticas que deben vigilarse son:

Humedad (H₂O): puede causar una degradación irreversible de las columnas de GC (especialmente en las fases estacionarias a base de cianuro) y crear interferencias en los espectros IR.
Oxígeno (O₂): puede oxidar los filamentos (TCD), provocar inestabilidad y ruido de fondo en los detectores ECD, o degradar las columnas.
Hidrocarburos (CₙHₙ): reducen la sensibilidad del analizador (GC-FID) al aumentar el ruido de fondo, ensucian las ventanas ópticas de los ICP y pueden causar problemas en el encendido del plasma.

Especificaciones técnicas y normas de pureza

Las especificaciones de pureza definen los niveles máximos garantizados para estas impurezas. Es habitual encontrar dos grados de pureza principales adaptados a las aplicaciones de laboratorio:

Una pureza "estándar" (ej.: 99,999 %): diseñada para los análisis de rutina, desde el % hasta ppm. Garantiza habitualmente umbrales críticos bajos donde la presencia de impurezas es menor a los límites establecidos para el trabajo en ppm; por ejemplo, H₂O < 3 ppm, O₂ < 2 ppm y CₙHₙ < 0,5 ppm (según el gas).
Una "alta pureza" (ej.: 99,9999 %): requerida para el análisis de trazas, desde ppm hasta ppb. Garantiza umbrales mucho más estrictos para un mayor número de impurezas; por ejemplo, H₂O < 0,5 ppm, O₂ < 0,1 ppm, CO < 0,1 ppm y CO₂ < 0,1 ppm.

Selección en función de las necesidades de aplicación y de los equipos

La selección final debe, por tanto, corresponderse con su aplicación: para un análisis de rutina (ppm) puede ser suficiente con un grado de pureza estándar 99,999 %, mientras que un análisis de trazas (ppb) debe utilizar una alta pureza 99,9999 % para evitar interferencias.

No olvide que la pureza debe mantenerse hasta el instrumento. El uso de equipos de instalación (reductores de presión, líneas) inadecuados o procedimientos de purga incorrectos puede contaminar el gas más puro incluso antes de que llegue a su analizador. Por este motivo, es crucial utilizar válvulas de presión residual con sistema antirretorno para prevenir cualquier contaminación de la botella por el aire ambiente.

La solución ALPHAGAZ™ para sus análisis de laboratorio

Para responder a estas exigencias de naturaleza, pureza y trazabilidad, Air Liquide ha desarrollado la gama ALPHAGAZ™. la solución global para los gases de análisis en laboratorio. Simplifica su elección al proponer dos grados de pureza claros:

ALPHAGAZ™ 1 (Precisión): es la solución para los análisis de rutina desde el % hasta ppm. Garantiza una pureza del 99,999 % (excepto el O₂, con un 99,995 %) con umbrales estrictos para las impurezas críticas: H₂O < 3 ppm, O₂ < 2 ppm, CₙHₙ < 0,5 ppm. (Ver producto)
ALPHAGAZ™ 2 (Alta Precisión): es la elección para los análisis de precisión desde ppm hasta ppb. Garantiza una pureza del 99,9999 % (excepto el O₂, con un 99,9995 %) con especificaciones de vanguardia: H₂O < 0,5 ppm, O₂ < 0,1 ppm, CₙHₙ < 0,1 ppm, CO < 0,1 ppm y CO₂ < 0,1 ppm. (Ver producto)

La gama de gases especiales ALPHAGAZ™ abarca las 9 moléculas clave para el análisis: acetileno, aire, argón, nitrógeno, dióxido de carbono, helio, hidrógeno, oxígeno y protóxido de nitrógeno.

Cada botella ALPHAGAZ™ se suministra con una ficha de producto que certifica su conformidad, su trazabilidad (número de lote) y su periodo de garantía.

Elegir un gas de alta pureza es un proceso de calidad esencial. Al definir primero la naturaleza del gas y, después, el grado de pureza requerido por sus instrumentos, garantiza la fiabilidad de sus mediciones.

Para definir el gas puro adecuado para su aplicación, solicitar nuestros gases ALPHAGAZ™ 1 o ALPHAGAZ™ 2, u obtener asesoramiento sobre los equipos de instalación de gases, contacte ahora con nuestros expertos o consulte nuestro catálogo online.