Oleh: Senior Application Chemist & Spectroscopy Specialist NodeMedic
Kategori: Infrastruktur Laboratorium & Spektroskopi | Keyword: gas argon icp, instalasi gas icp
Jika Gas Chromatography (GC) adalah “mobil sedan” yang hemat bahan bakar, maka Inductively Coupled Plasma (ICP) adalah “Jet Tempur” yang sangat boros energi.
ICP-OES dan ICP-MS adalah instrumen “Diva” di laboratorium modern. Mereka mampu mendeteksi logam hingga level parts per billion (ppb) bahkan parts per trillion (ppt). Namun, performa hebat ini menuntut bayaran mahal: Konsumsi Gas Argon yang Ekstrem.
Banyak Manajer Laboratorium baru atau bagian pengadaan (Procurement) yang terkejut melihat tagihan bulanan gas Argon yang membengkak. Lebih parah lagi, banyak lab yang infrastrukturnya tidak siap, menyebabkan alat sering mati di tengah analisa karena gas habis.
ICP adalah instrumen yang menuntut infrastruktur gas paling sempurna dibanding alat lain.
BACA JUGA: Panduan Lengkap Sistem Gas Sentral Laboratorium: A-Z Desain & Instalasi
Artikel ini akan membedah secara teknis dan matematis kebutuhan gas argon icp, serta membantu Anda memutuskan: Apakah cukup menggunakan tabung biasa, atau wajib beralih ke Liquid Argon (VGL)?
Volume & Flow Rate (Masalah Logistik)
Mari kita bicara angka. Untuk menyalakan dan mempertahankan nyala plasma suhu tinggi (6.000 – 10.000 Kelvin), instrumen ICP membutuhkan aliran gas Argon terus menerus yang sangat deras.
Total konsumsi gas (Plasma flow + Auxiliary flow + Nebulizer flow) pada ICP standar berkisar antara 15 hingga 20 Liter per Menit (LPM).
Hitungan Matematika Sederhana:
Satu tabung gas baja standar (Tipe 6m³ atau 40 Liter air capacity) dengan tekanan 150 Bar berisi sekitar 6.000 Liter gas Argon.
$$\text{Durasi Habis} = \frac{\text{Volume Gas}}{\text{Flow Rate}} = \frac{6.000 \text{ Liter}}{18 \text{ Liter/menit}} \approx 333 \text{ menit}$$
Artinya: 1 tabung gas akan habis total hanya dalam waktu ± 5,5 Jam.
Jika laboratorium Anda beroperasi 8 jam sehari, Anda harus mengganti tabung setidaknya 2 kali sehari.
Setiap kali ganti tabung $\rightarrow$ Plasma mati $\rightarrow$ Warm-up ulang 30-60 menit $\rightarrow$Kalibrasi ulang.
Ini adalah mimpi buruk logistik dan pemborosan waktu produktif yang luar biasa.
Solusinya: Liquid Argon (VGL)
Untuk pemakaian rutin, argon dewar untuk lab atau sering disebut VGL (Vacuum Insulated Gas Liquid)adalah solusi mutlak.
- Satu tangki VGL ukuran standar (misal 175 Liter cairan) setara dengan kira-kira 120.000 Liter gas.
- 1 VGL ≈ 20 hingga 25 Tabung Gas Biasa.
- Dengan VGL, ICP Anda bisa running non-stop selama berminggu-minggu tanpa perlu penggantian sumber gas.
Kemurnian (Purity Requirement)
Selain boros, ICP juga sangat sensitif terhadap kotoran. Kemurnian gas argon uhp adalah syarat mati agar plasma stabil dan sensitivitas detektor terjaga.
- ICP-OES: Minimal Grade 5.0 (99.999%).
- ICP-MS: Minimal Grade 6.0 (99.9999%).
Mengapa harus semurni itu?
- Oksigen & Air: Dapat memadamkan plasma atau menyebabkan torch meleleh lebih cepat.
- Nitrogen: Menyebabkan interferensi spektral (terutama pada ICP-MS), menciptakan ion poliatomik yang mengacaukan pembacaan massa isotop tertentu.
Untuk ICP-MS, terkadang gas Grade 5.0 saja belum cukup aman. Anda sangat disarankan menambahkan sistem purifikasi tambahan (Gas Trap) di jalur masuk.
BACA JUGA: Persyaratan Instalasi Gas Carrier untuk Gas Chromatography (GC): Wajib Pakai Trap?
(Prinsip purifikasi pada ICP-MS mirip dengan GC-MS, tujuannya menghilangkan Oksigen dan Moisture hingga level ppb).
Infrastruktur Khusus untuk Liquid Argon
Beralih ke VGL atau Liquid Gas Cylinder (LGC) membutuhkan persiapan infrastruktur instalasi gas icp yang berbeda dengan tabung biasa:
1. Perpipaan (Piping)
Gas yang dihasilkan dari VGL berasal dari cairan kriogenik (-185°C). Meskipun sudah melewati vaporizer, gas yang masuk ke pipa seringkali masih sangat dingin.
Pipa tembaga biasa bisa mengalami korosi atau getas akibat siklus suhu ekstrem. Wajib menggunakan pipa Stainless Steel yang bersih.
BACA JUGA: Tubing Gas Laboratorium: Mengapa Wajib Stainless Steel 316L (Bukan Tembaga)?
2. Vaporizer (Penguap)
VGL memiliki internal vaporizer, namun untuk konsumsi gas argon icp-oes yang tinggi (>15 LPM terus menerus), internal vaporizer seringkali tidak kuat mengejar laju penguapan. Akibatnya, bodi VGL akan membeku (frosting) dan tekanan drop.
Solusi: Pasang External Vaporizer tambahan di dinding untuk menjamin pasokan gas stabil.
3. Heated Regulator
Ekspansi gas dari tekanan tinggi ke rendah menyerap panas (Efek Joule-Thomson). Pada flow rate tinggi, regulator bisa membeku dan tersumbat es. Disarankan menggunakan Heated Regulator (regulator dengan pemanas listrik) untuk mencegah pembekuan ini.
4. Automatic Changeover Manifold
Jika akses VGL sulit di daerah Anda dan terpaksa menggunakan tabung biasa, Anda WAJIB menggunakan sistem Automatic Changeover Manifold. Alat ini akan otomatis memindah jalur ke tabung cadangan saat tabung utama habis, sehingga plasma tidak perlu mati di tengah analisa sampel.
Bahaya Keselamatan (Safety Hazard)
Argon adalah Asphyxiant Gas (gas lemas). Ia tidak berbau, tidak berwarna, dan lebih berat dari udara.
Jika terjadi kebocoran VGL di ruang lab tertutup, Argon akan mendesak Oksigen keluar dari ruangan. Staf lab bisa pingsan dan meninggal karena kekurangan oksigen tanpa menyadarinya.
Wajib Dipasang:
- Oxygen Depletion Monitor: Sensor yang akan membunyikan alarm jika kadar Oksigen di ruangan turun di bawah 19.5%.
Ventilasi buang (Exhaust) yang memadai di area penyimpanan VGL.
Kesimpulan & Rekomendasi
Keputusan antara Tabung vs VGL adalah keputusan matematika ekonomi:
- Lab Riset (Sampel Sedikit): Jika ICP hanya nyala 1-2 kali seminggu selama beberapa jam, gunakan Tabung Gas Biasa (Grade 5.0) + Automatic Manifold. VGL tidak cocok karena Liquid Argon akan menguap sendiri (boil-off) jika tidak dipakai.
- Lab Tambang/Lingkungan (Sampel Banyak): Jika ICP nyala setiap hari (> 4 jam/hari), WAJIB pakai VGL (Liquid Argon). Biaya per liter gas jatuhnya jauh lebih murah dan operasional jauh lebih efisien.
Jangan biarkan instrumen miliaran rupiah Anda terhambat oleh suplai gas yang amatir.
Butuh bantuan menghitung kebutuhan gas dan desain instalasi ICP Anda?
NodeMedic berpengalaman menyiapkan infrastruktur gas untuk berbagai merek ICP (Agilent, PerkinElmer, Thermo Fisher).
KONSULTASI INFRASTRUKTUR: Jasa Instalasi Gas Laboratorium Sentral: Standar UHP & Safety
Telp : +62 81214880612
WA : 081214880612
Web : https://nodemedic.com
