สวัสดีปีใหม่ ๒๕๕๔ MO Memoir : Tuesday 21 December 2553

สวัสดีปีใหม่ ๒๕๕๔

ขอสิ่งศักดิ์สิทธิ์โปรดอวยพรท่านและครอบครัว

มีแต่ความสุข สมปราถนา สุขภาพแข็งแรง ตลอดปีและตลอดไป

คำอวยพรข้างบนผมขอยืมมาจากคำอวยพรที่ "เขา" ส่งมาเป็น SMS ให้ผมเมื่อปีที่แล้วจากเบอร์ 08-1753-7xxx เมื่อวันเสาร์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๒ พอเอามาใช้ในปีนี้ก็เลยต้องแก้ปีพ.ศ. เป็น ๒๕๕๔ เพื่อให้เข้ากับปัจจุบัน

ผมได้รับส.ค.ส. หรือไม่ก็ SMS จากเขาเป็นประจำ แต่ก็ไม่ได้ส่งกลับไปสักที เพราะไม่รู้ว่าตอนนั้นเขาไปอยู่ที่ไหนของประเทศบ้าง

ปีนี้ผมรู้ว่าเขาอยู่ที่ไหน แต่ก็คงไม่ได้ส่งการ์ดหรือ SMS ไปให้เขาเหมือนเดิม

ที่นำคำอวยพรดังกล่าวมาส่งต่อให้พวกคุณ เพราะผมเชื่อว่า "เขา" ที่ส่งคำอวยพรดังกล่าวนั้นเป็นสิ่งที่ออกมาจากใจของเขาเขียนจริง ๆ ที่อยากให้ทุก ๆ คนมีแต่ความสุข เพราะการกระทำของเขาก็ได้พิสูจน์ให้เห็นแล้ว

ท้ายคำอวยพรดังกล่าวลงชื่อ

พ.อ.ร่มเกล้า ธุวธรรม

(หมายเหตุ : ถ้าหากมีการออก Memoir ใด ๆ นับจากวันนี้ไปจนถึงสิ้นปี จะยังไม่นำขึ้น blog จนกว่าจะพ้นสิ้นปีไปแล้ว เพื่อให้ Memoir ฉบับนี้คงอยู่เป็นหน้าแรกของ blog ไปจนถึงสิ้นปี ๒๕๕๓ นี้)

สำนักพระอานนท์ MO Memoir : Saturday 18 December 2553

เมื่อวันศุกร์ที่ผ่านมาได้ยินว่ามีหลายคนสงสัยว่าป้าย "ยินดีต้อนรับสู่สำนักพระอานนท์" ที่จู่ ๆ ที่โผล่มาบนบอร์ดของแลปมีที่มาที่ไปอย่างไร

แต่ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับพระอานนท์ก่อนดีไหม

จากหนังสือพระอานนท์ฉบับการ์ตูนของสำนักพิมพ์อมรินทร์คอมมิกส์ พิมพ์ปีพ.ศ. ๒๕๕๐ เล่าไว้ว่า เจ้าชายอานนท์และเจ้าชายสิทธัตถะประสูตรในวันเวลาเดียวกัน ถ้านับลำดับเครือญาติแล้วเจ้าชายอานนท์เป็นลูกพี่ลูกน้องกับเจ้าชายสิทธัตถะ โดยเจ้าชายอานนท์มีศักดิ์เป็นน้อง

หลังจากที่เจ้าชายสิทธัตถะได้ออกบวชและตรัสรู้เป็นพระพุทธเจ้าแล้ว เจ้าชายอานนท์ก็ได้ออกบวชตาม ต่อมาพระอานนท์ได้รับการคัดเลือกให้เป็นพระอุปัฏฐากของพระพุทธเจ้า หมายถึงเป็นผู้คอยรับใช้พระพุทธเจ้าอย่างใกล้ชิด แต่ก่อนที่พระอานนท์จะรับตำแหน่งดังกล่าวได้ขอพร ๘ ประการจากพระพุทธเจ้า โดยพรข้อที่ ๘ คือ "เมื่อพระพุทธเจ้าทรงแสดงพระธรรมเทศนาเรื่องอะไรในขณะที่ข้าพระองค์ไม่ได้ฟังอยู่ด้วย ขอให้พระพุทธเจ้าแสดงธรรมนั้นแก่ข้าพระองค์อีกครั้งหนึ่ง"

พระอานนท์ได้รับการยกย่องว่าเป็น "พหูสูตร" คือสามารถจำพระสูตรที่พระพุทธเจ้าทรงตรัสไว้ เรียกว่าอาจารย์พูดอะไรออกไป ลูกศิษย์ก็จำได้หมดทุกตัวอักษร

แต่พระอานนท์ก็ไม่สำเร็จเป็นพระอรหันต์

พระอานนท์ได้อยู่รับใช้พระพุทธเจ้าเป็นเวลาถึง ๒๕ พรรษาจนถึงวันเสด็จดับขันธปรินิพาน

หลังจากที่พระพุทธเจ้าเสด็จดับขันธปรินิพานแล้ว ก็ได้มีการประชุมเพื่อสังคายนาพระธรรมคำสอน ซึ่งในงานดังกล่าวมีการเชิญพระภิกษุสงฆ์ที่สำเร็จเป็นพระอรหันต์ถึง ๔๙๙ รูป และพระอานนท์ซึ่งในขณะนั้นยังไม่สำเร็จเป็นพระอรหันต์ แต่ได้รับการเสนอชื่อให้เข้าร่วมเนื่องจากเป็น "พหูสูตร"

โชคดีที่พระอานนท์สำเร็จเป็นพระอรหันต์ในคืนก่อนเริ่มการประชุม

เมื่อบ่ายวันพฤหัส (ที่ ๑๖) ระหว่างเข้าไปนั่งกินกาแฟในห้องพักคนชรา (ห้องปริญญาเอก) ผมได้ยินนิสิตปริญญาเอกรายหนึ่งกำลังให้นิสิตปริญญาเอกอีกรายหนึ่งสอนเรื่องเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลหนึ่งอยู่ ผมก็เลยถามไปว่าทำไมไม่อ่านเอาเองล่ะ เขาก็ตอบกลับมาในทำนองที่ว่าได้ฟังจากผู้รู้ดีกว่าการต้องไปเสียเวลาอ่านเอง ผมก็เลยตอบกลับไปว่าเดี๋ยวนี้เขานิยมเรียนหนังสือกันแบบพระอานนท์ คืออาจารย์สอนอะไรก็จำได้หมดทุกคำพูดทุกตัวอักษร เอาไปเล่าต่อให้คนอื่นฟังได้เป็นฉาก ๆ แต่ก็ไม่เข้าใจในสิ่งที่พูดออกไป ดูเผิน ๆ เหมือนคนพูดจะรู้เรื่องดี แต่ถ้าซักเข้าจริง ๆ ก็จะพบว่าไม่รู้อะไรเลย เหมือนกับพระอานนท์ซึ่งได้อยู่ใกล้ชิดพระพุทธเจ้ามากที่สุด จดจำคำสั่งสอนของพระพุทธเจ้าได้ทุกตัวอักษร แต่กว่าจะบรรลุและเข้าใจในคำสั่งสอนนั้นได้ ก็ต้องรอให้อาจารย์ตายก่อน ถ้าคิดเราเรียนหนังสือกันแบบนี้หมดทุกคน ก็ควรเปลี่ยนชื่อจากห้องแลปตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสำนักพระอานนท์

พอเช้าวันรุ่งขึ้นก็มีคนเอาป้ายยินดีต้อนรับเข้าสู่สำนักมาติดให้เห็นเลย ไม่รู้ว่าต้องตั้งให้เป็นตำแหน่งลูกศิษย์อุปัฏฐากของพระอาจารย์หรือเปล่า :)

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๑๘) MO Memoir : Thursday 16 December 2553

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายในเฉพาะกับสมาชิกของกลุ่ม ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในบันทึกนี้เป็นการบันทึกผลการทดลองส่วนหนึ่งของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตร และแนวทางการทำการทดลองเพื่อเตรียมบทความสำหรับส่งไปร่วมการประชุมวิชาการที่ต้องส่งภายในสิ้นเดือนนี้

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และคีโตน MO Memoir : Tuesday 14 December 2553

ดูเหมือนว่าจะเป็นเดือนตุลาคม ๒๕๔๔ ที่เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานผสมสีแห่งหนึ่ง ณ อ.พานทอง จ.ชลบุรี รายละเอียดความเสียหายและสาเหตุที่เป็นข่าวที่พอจะหาได้จาก google ในปัจจุบันได้แสดงไว้ในข่าวข้างล่าง ๒ ข่าว ยังไงก็ลองอ่านดูก่อนก็แล้วกัน

จาก http://www.cabinet.thaigov.go.th/pol44_1106.htm (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

มติคณะรัฐมนตรีวันที่ ๖ พฤศจิกายน ๒๕๔๔

เรื่อง รายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อ.พานทอง จ.ชลบุรี

คณะรัฐมนตรีมีมติรับทราบรายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อำเภอพานทอง จังหวัดชลบุรี ตามที่กระทรวงมหาดไทยเสนอ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยและรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงแรงงานและ สวัสดิการสังคม (นางลดาวัลลิ์ วงศ์ศรีวงศ์) เสนอเพิ่มเติมเกี่ยวกับจำนวนผู้เสียชีวิต ๑๖ คน ผู้บาดเจ็บ ๑๘ คน และบ้านเรือนของประชาชนที่ได้รับความเสียหาย ๑๐๖ หลังคาเรือน รวมทั้งแนวทางปฏิบัติในการป้องกันอุบัติภัย และให้กระทรวงที่เกี่ยวข้องดำเนินการตามที่รองนายกรัฐมนตรี (พลเอก ชวลิต ยงใจยุทธ) เสนอ โดยให้หน่วยงานรับไปดำเนินการในส่วนที่เกี่ยวข้อง ตามข้อเสนอของรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย โดยกระทรวงกลาโหมต้องเข้มงวดการขออนุญาตนำเข้าเก็บรักษาและใช้สารเคมีตามพระ ราชบัญญัติควบคุมยุทธภัณฑ์ พ.ศ. ๒๕๓๐ กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมต้องควบคุมและลดมลพิษจากสารอันตราย กากของเสีย กระทรวงอุตสาหกรรมเข้มงวดในการขออนุญาตจัดตั้งโรงงาน การควบคุมสารเคมีวัตถุอันตราย และการวางระบบความปลอดภัยและสนับสนุนผู้เชี่ยวชาญทางสารเคมีเข้าไปร่วมในการ ป้องกันและระงับภัยที่เกิดขึ้น และให้รายงานคณะรัฐมนตรีทราบด้วย ทั้งนี้ ให้ตรวจสอบกฎหมายด้วย หากกฎหมายฉบับใดมีช่องโหว่ ให้พิจารณาแก้ไขปรับปรุงให้เหมาะสมด้วย นอกจากนี้ โดยที่กระทรวงแรงงาน ฯ เคยตั้งอาสาสมัครแรงงานในการตรวจสอบสถานประกอบการ ซึ่งการดำเนินงานได้ผลเป็นอย่างดี ขอให้กระทรวงแรงงาน ฯ ได้พิจารณาทบทวนเรื่องนี้ด้วย

จาก http://www.teenet.chula.ac.th/forum/allmsg.asp?ID=565 (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

เนื้อหา : จากการสรุปรายงานเหตุการณ์ระเบิดของโรงงานผสมสี บริษัท จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด ของสำนักงานประกันสังคมจังหวัดชลบุรี สรุปว่า เพลิงได้ลุกไห้มโรงงานทั้ง 3โรง และขณะเกิดเหตุมีลูกจ้างมาทำงานทั้งสิ้น 23 คน เป็นลูกจ้างสัญชาติพม่า 1คน สัญชาติไทย 22 คน ในเบื้องต้นมีผู้ประสบเหตุทั้งสิ้น 43 คน ได้รับบาดเจ็บ 23 คน เสียชีวิต 13 คน และสูญหาย 8 คน

รายงานข่าวแจ้งว่า นายสวัสดิ์ ลิขิตประยูรพงศ์ หัวหน้าฝ่ายโรงงานอุตสาหกรรม กรมโรงงานอุตสาหกรรม ได้ทำหนังสือรายงานการตรวจสอบโรงงาน จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด เมื่อวันที่ 1 พ.ย. 2544 ถึงอธิบดีกรมโรงงานอุตสาหกรรม (นายวิระ มาวิจักขณ์) สรุปผลการตรวจสอบ ว่า บริเวณที่คาดว่าเป็นจุดเกิดเหตุระเบิด ปรากฏหลุมขนาดกว้างประมาณ 10-12 เมตร ลึกประมาณ 4-5 เมตร ในอาคาร 3 ที่ทางโรงงานต่อเติมขึ้นมาใหม่จากเดิมที่ได้รับใบอนุญาต ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 13 ราย บาดเจ็บ 19 ราย

สาเหตุการระเบิดคาดว่า จะเกิดจากการประกอบกิจการผสมสารเคมี 2 ชนิด อันได้แก่ Methyl Ethyl Ketone กับ Hydrogen Peroxide เนื่องจากตรวจพบภาชนะบรรจุสารทั้งสองชนิดแยกจากกันเป็นสัดส่วน ซึ่งจากการสอบถามผู้เชี่ยวชาญ ทราบว่าหากมีการผสมสารทั้งสองชนิดในอัตราส่วนของ Hydrogen Peroxide เกิน 10% โดยน้ำหนักแล้วจะเกิดปฏิกิริยาระเบิดได้ด้วยตนเอง ทั้งนี้ตามปกติสารผสมทั้งสองชนิดมีจำหน่าย แต่กรณีนี้คาดว่าผู้ประกอบการจะดำเนินการผสมเอง โดยใช้คนงานที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับความปลอดภัยในการใช้สารผสมทั้งสองชนิด ดังกล่าว

ใน Memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๒๐ กันยายน ๒๕๕๓ (ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๐๕) เรื่อง "เมื่อขวดทิ้งสารระเบิด" ผมก็ได้เล่าเรื่องและแนบภาพที่เกิดเหตุที่สงสัยกันว่าน่าจะเกิดจากการผสมกันระหว่าง H₂O₂ กับสารอินทรีย์บางชนิดที่มีการนำไปทิ้งในขวดทิ้ง waste โชคดีที่ครั้งนั้นความเสียหายจำกัดอยู่เพียงแค่สิ่งของเท่านั้น ไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ

ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๒๓ กันยายน ๒๕๕๒ (ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๙) เรื่อง "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ผมก็ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ที่ต้องทำความเข้าใจกันก่อนว่ามีความหมายอย่างไรก่อนที่จะไปอ่านตำราเคมีอินทรีย์ ซึ่งคำว่า "ถูกออกซิไดซ์ได้" ตามความหมายของเคมีอินทรีย์นั้นจะหมายความว่า "กลายไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสัดส่วนออกซิเจนในโมเลกุลสูงขึ้น (เช่นจากอัลดีไฮด์ไปเป็นกรดคาร์บอกซิลก) หรือมีสัดส่วนไฮโดรเจนในโมเลกุลลดลง (เช่นจากแอลกอฮอล์ไปเป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตน) โดยที่ "จำนวนอะตอมคาร์บอนในผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังคงเท่าเดิม" (ไม่มีการตัดโมเลกุลสารตั้งต้นออกเป็นโมเลกุลที่เล็กลง)

เวลาที่เราเรียนเคมีอินทรีย์นั้น เราได้เรียนกันว่า primary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น aldehyde secondary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น ketone และ primary alcohol ไม่ถูกออกซิไดซ์ aldehye ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น carboxylic acid แต่ ketone ไม่ถูกออกซิไดซ์ ฯลฯ แต่ก็มีปฏิกิริยาอีกประเภทหนึ่งที่จัดว่าเป็นปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ แต่ไม่ (หรือแทบไม่) ปรากฏอยู่ในตำราเคมีอินทรีย์เลยคือปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ไปเป็นสารประกอบ "เปอร์ออกไซด์"

สารประกอบ อีเทอร์ คีโตน และหมู่คาร์บอกซิลนั้นสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ได้ ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์อีเทอร์ไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์มักมีปรากฏในตำราเคมีอินทรีย์ เพราะอีเทอร์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศกลายเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่ไม่เสถียรและระเบิดได้ เรื่องนี้จึงมักปรากฏในเรื่องข้อควรระวังในการใช้และเก็บรักษาอีเทอร์ ส่วนปฏิกิริยาการออกซิไดซ์คีโตนหรือหมู่คาร์บอกซิลไปเป็นคีโตนเปอร์ออกไซด์หรือกรดเปอร์ออกไซด์นั้นมักไม่ถูกกล่าวไว้ในตำราเคมีอินทรีย์ ทั้งนี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาดังกล่าวไม่ได้มีใช้กันกว้างขวาง หรือในการเกิดปฏิกิริยานั้นต้องมีตัวออกซิไดซ์ตัวหนึ่งเข้ามาร่วมวง ซึ่งตัวออกซิไดซ์ตัวนั้นก็คือ H₂O₂ Memoir ฉบับนี้ก็เลยถือโอกาสแนะนำให้รู้จักกับสารประกอบคีโตนเปอร์ออกไซด์สัก ๒ ตัว โดยตัวแรกเป็นตัวที่คาดว่าทำให้เกิดการระเบิดที่โรงงานตามข่าวข้างต้น ส่วนตัวที่สองยังสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการระเบิดที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า

Methyl ethyl ketone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

ในเว็บของ wikipedia ให้คำอธิบายสาร Methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) ไว้แค่ประมาณ ๑๐ บรรทัดเท่านั้น โดยบอกว่าเป็นวัตถุระเบิดแรงสูงเช่นเดียวกันกับ Acetone peroxide ความเร็วในการระเบิดอยู่ที่ประมาณ ๕๒๐๐ เมตรต่อวินาที (ความเร็วเสียงอยู่ที่ประมาณ ๓๓๐ เมตรต่อวินาที) MEKP มีลักษณะเป็นของเหลวคล้ายน้ำมันที่ไม่มีสี สารละลายเจือจางร้อยละ ๓๐-๖๐ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิเอสเทอร์เรซิน (แต่ผมคิดว่ามันน่าจะเป็น initiator มากกว่าเป็น catalyst)

รูปที่ ๑ รูปโมเลกุล Methyl Ethyl Ketone peroxide ซึ่งดาวน์โหลดมากจาก http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Methyl-ethyl-ketone-peroxide-2D-skeletal.png แต่ไม่เข้าใจเหมือนกันว่าทำไปพอจะเข้าไปที่หน้านี้ก็พบข้อความว่า "ขออภัยในความไม่สะดวก กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ได้มีคำสั่งให้ระงับการเผยแพร่เว็บไซด์ที่ท่านต้องการเข้าชม เนื่องจากมีรูปภาพ ข้อความ และ เนื้อหาบางส่วนที่ไม่เหมาะสม สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร โทร 0 2141 6950" ทั้ง ๆ ที่ยังสามารถเข้าชมหน้าของ Methyl Ethyl Ketone peroxide ได้ตามปรกติ

Acetone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

Acetone peroxide เป็นวัตถุระเบิดแรงสูงตัวหนึ่งที่เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง acetone กับ H₂O₂ โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สารนี้ว่องไวต่อความร้อน แรงขัดสี และแรงกระแทก ในเว็บของ wikipedia นั้นได้ให้ข้อมูลของสารนี้เอาไว้ยาวทั้งนี้อาจเป็นเพราะมีการสังเคราะห์ขึ้นและนำไปใช้ในทางที่ผิดกันมาก ตัวอย่างกลไกการสังเคราะห์สารนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๒ ภาพกลไกการเกิด Actone peroxide ที่มีเผยแพร่ใน http://www.sciencemadness.org หัวข้อ Peroxide Water gel โครงสร้างที่เป็น trimer ถูก "เชื่อกันว่า" เป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่าโครงสร้างอื่น (แต่อย่าลองเล่นเป็นดีที่สุด)

สารตัวนี้ถูกนำไปใช้เป็นวัตถุระเบิดในการก่อการร้ายหลายครั้ง อาจเป็นเพราะการที่มันสามารถเตรียมได้ง่าย และการที่ไม่มีไนโตรเจนเป็นสารประกอบอยู่ในโมเลกุล ทำให้สามารถผ่านการตรวจของเครื่องตรวจระเบิดที่ใช้หลักการวัดการมีอยู่ของธาตุไนโตรเจนไปได้ (วัตถุระเบิดส่วนใหญ่จะมีไนโตรเจนอยู่ในรูปของหมู่ไนเทรตหรือไนโตร ซึ่งเป็นหมู่ที่จ่ายออกซิเจนให้กับการเผาไหม้)

ผมยกเรื่องนี้มาก็เพราะว่าในแลปเราเคยมีคนทดลองผสม acetone กับ H₂O₂ ในภาวะที่มีกรดร่วมอยู่ด้วย ซึ่งยังคงสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวพันกับเหตุการณ์ที่เล่าไว้ใน memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า แต่เหตุการณ์ในครั้งนั้นมีแต่แรงดันเพียงอย่างเดียว โดยที่ไม่มีการเกิดเพลิงไหม้แต่อย่างใด (แต่ที่ไม่มีไฟไหม้ก็อาจเป็นเพราะว่าขวดทิ้งสารขวดนั้นบรรจุของเสียที่เป็นสารละลายในน้ำ จึงทำให้ไม่เกิดการลุกไหม้) จึงทำให้ไม่สามารถตัดประเด็นที่ว่า H₂O₂ สลายตัวกลายเป็นแก๊สสะสมอยู่ในขวดที่ปิดฝาแน่น (ตรงนี้ยังคงสงสัยอยู่ว่าขวดนั้นปิดฝาแน่นหรือไม่) เมื่อขวดรับแรงดันไม่ได้ก็เลยระเบิดออก

นอกจากนี้ในการทดลองดังกล่าวก็มีการเติม Fe²⁺ เข้าไปในสารละลาย H₂O₂ ด้วย สารละลาย H₂O₂ ที่มี Fe²⁺ ละลายอยู่มีชื่อว่า Fenton's reagent ในสารละลายนี้ไอออนของเหล็กและ H₂O₂ จะทำปฏิกิริยากันได้ hydroxyl radical (HO·) และ peroxide radical (HOO·) ดังสมการ

Fe²⁺ + H₂O₂ ---> Fe³⁺ + HO· + OH^-

Fe³⁺ + H₂O₂ ---> Fe²⁺ + HOO· + H⁺

อนุมูลอิสระทั้งสองต่างเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงที่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ตัวอื่นได้อีก ส่วนจะเกิดอะไรนั้นก็ไม่สามารถบอกได้ เพราะไม่รู้ว่ามีการทิ้งสารอะไรลงไปในขวดนั้นบ้าง

เว็บ wikipedia นั้นรวมรวมความรู้ต่าง ๆ เอาไว้เยอะ แต่เวลาอ่านก็ต้องระวังบ้างเหมือนกัน เพราะข้อมูลในเว็บสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ที่สำคัญคือโดยใครก็ได้ และเราก็ไม่รู้ว่าคนเขียนเนื้อหานั้นเป็นใคร เชื่อถือได้แค่ไหน ดังนั้นถ้าจะนำเอาข้อมูลใด ๆ จากเว็บ wikipedia ไปใช้ก็ควรที่จะตามไปให้ถึงต้นตอของข้อมูลที่ wikipedia ไปคัดลอกมา เพื่อเป็นการยืนยันว่าข้อมูลดังกล่าวมีความถูกต้อง

ส่วนที่ว่าใครเป็นคนทำการทดลองที่มีการผสม acetone กับ H₂O₂ และมีการใช้ Fe²⁺ ด้วยนั้น ลงไปค้นหาวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกในหัวข้อ "Liquid phase hydroxylation of benzene by hydrogen peroxide over V, Fe, Cu on support and reaction-extraction-regeneration system of phenol production" ก็จะรู้เอง

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๑๗) MO Memoir : Saturday 11 December 2553

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายในเฉพาะกับสมาชิกของกลุ่ม ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในบันทึกนี้เป็นการบันทึกผลการทดลองของสาวน้อยผมยาวจากนราธิวาสเรื่องการละลายของโทลูอีนเข้าไปในเฟสน้ำ ที่ส่งผลมาให้ผมเมื่อเย็นวานนี้ ส่วนผมพึ่งจะเปิดเมล์อ่านในเช้าวันนี้

เนื้อหาเป็นตอนต่อจาก Memoir ฉบับเมื่อวาน (ตอนที่ ๑๖)

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๑๖) MO Memoir : Friday 10 December 2553

เอกสารนี้เผยแพร่ลงใน Blog ด้วยเนื่องจากเห็นว่าจะเป็นประโยชน์ต่อผู้อื่นที่ผ่านเข้ามาเห็นด้วย

เนื้อหาในบันทึกนี้เป็นการบันทึกความก้าวหน้าในการทำงานในช่วงวันพฤหัสบดีที่ผ่านมา

ใน Memoir ฉบับวันอังคารที่ ๖ กรกฎาคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ควรใช้สารตัวอย่างในปริมาณเท่าใด" ผมได้กล่าวถึงปัญหาในการทำการทดลอง "ที่ไม่ได้มีการระบุรายละเอียดวิธีการ" เอาไว้ครั้งหนึ่งแล้ว ประสบการณ์ที่ผ่านมานั้นอาจทำให้กล่าวได้ว่านิสิต "ทุกคน" ไม่เคยมีประสบการณ์ทำการทดลองที่ต้องออกแบบการทดลองด้วยตนเอง แม้ว่านิสิตเหล่านั้นจะเคยเข้าค่ายวิชาการต่าง ๆ (เช่นโอลิมปิกวิชาการ) พอมาเจอเข้ากับการทดลองที่ต้องหาเทคนิคการทดลองด้วยตนเองก็เลยทำการทดลองต่อไปไม่ได้ เพราะไม่รู้ว่าจะเริ่มอย่างไรดี

ในการทดลองหาอัตราเร็วในการละลายน้ำของเบนซีน (ซึ่งเป็นงานของสาวน้อยหน้าใสจากบางละมุง) และของโทลูอีน (ซึ่งเป็นงานของสาวน้อยผมยาวจากนราธิวาส) นั้นมีปัญหาอยู่อย่างหนึ่งคือไม่รู้ว่าต้องเก็บตัวอย่างบ่อยครั้งแค่ไหน และต้องทำการทดลองไปนานสักเท่าใด ผลการทดลองของสาวน้อยหน้าใสจากบางละมุง (ซึ่งต้องทำการทดลองใหม่นั้น) ผมได้ให้ดูไปแล้วใน Memoir ฉบับที่แล้ว (พุธ ๘ ธันวาคม ๒๕๕๓) ฉบับนี้ก็เลยเอาของสาวน้อยผมยาวจากนราธิวาสที่พึ่งจะได้รับมาเมื่อเช้ามาให้ดูกันดังแสดงในรูปข้างล่าง


รูปที่ ๑ ผลการทดลองของสาวน้อยผมยาวจากนราธิวาส จุดสีแดงคือข้อมูลที่ได้จากการทดลอง ส่วนเส้นสีเขียวคือเส้นแนวโน้มผลการทดลอง

ก่อนที่จะเริ่มทำการทดลองนั้นสิ่งแรกที่เราต้อง "ประมาณ" ให้ได้ก่อนคือควรเก็บตัวอย่างบ่อยครั้งเท่าใด สิ่งที่ผมบอกไปคือในช่วงแรกคงต้องเก็บบ่อยครั้ง (ทุก ๑ ๒ ๓ หรือ ๕ นาทีก็ตามแต่) เพราะเราคาดไว้ว่าในช่วงแรกไฮโดรคาร์บอนคงจะละลายเข้ามาในชั้นน้ำได้เร็ว จากนั้นจึงค่อยทิ้งระยะห่างในการเก็บให้นานขึ้น (เช่นเป็น ๕ ๑๐ ๒๐ หรือ ๓๐ นาทีก็ตามแต่) คำถามก็คือ "แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าควรเก็บตัวอย่างบ่อยครั้งเป็นเวลานานเท่าใด และเมื่อไรจึงค่อยปล่อยทิ้งไว้นาน ๆ แล้วค่อยเก็บตัวอย่าง"

คำตอบก็คือ "ให้เขียนกราฟผลการวิเคราะห์กับเวลาไปพร้อม ๆ กันกันเวลาที่ทำการทดลอง"

ข้อแนะนำข้อหนึ่งของผมที่มักจะไม่ได้รับการปฏิบัติ (ไม่ว่าจะรุ่นไหนก็ตาม) จนดูเหมือนเป็นเรื่องปรกติคือ "ให้ทำการวิเคราะห์ผลการทดลองไปพร้อม ๆ กับการทำการทดลอง ไม่ใช่ทำการทดลองให้เสร็จก่อนแล้วค่อยเอาผลมาวิเคราะห์" เคยมีเหตุการณ์ที่นิสิตปริญญาเอกรายหนึ่งอดหลับอดนอนทำการทดลองเป็นเดือน โดยเก็บผลการทดลองเอาไว้เยอะ ๆ พอคิดว่าทำการทดลองครบทุกพารามิเตอร์แล้วก็เอาผลการทดลองมาคำนวณ ซึ่งผมดูผลไม่ถึง ๕ วินาทีก็บอกเขาไปเลยว่าผลการทดลองของ "ผิด" ทั้งหมด

ในการทดลองของเรานั้นเนื่องจากต้องรอผลการวิเคราะห์จาก GC เราจึงจำเป็นต้องหาวิธีเก็บตัวอย่างโดยไม่ให้ตัวอย่างเกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างการเก็บ (ซึ่งเราก็ได้ทำไปแล้วโดยการเก็บตัวอย่างเอาไว้ในเข็มฉีดยา) แต่เมื่อได้ผลการวิเคราะห์ออกมาเรื่อย ๆ ก็ควรที่จะนำผลการวิเคราะห์นั้นมาเขียนกราฟพื้นที่พีคกับเวลา ส่วนกราฟจะออกมาเป็นรูปใดนั้น "อย่าไปดูเส้นเชื่อมระหว่างจุด" แต่ให้ "ดูเส้นที่ลากแล้วออกมาดูเข้าได้กับจุดข้อมูลมากที่สุด" ซึ่งก็คือเส้นแนวโน้มนั่นเอง

จากผลการทดลองของสาวน้อยผมยาวจากนราธิวาสที่แสดงด้วยจุดสีแดงในรูปที่ ๑ นั้นจะเห็นได้ว่าปริมาณโทลู อีนที่ละลายในเฟสน้ำค่อย ๆ เพิ่มสูงขึ้นจนเกือบอิ่มตัวเมื่อเวลาผ่านไปประมาณ ๑๒๐ นาที ถ้าดูที่เส้นแนวโน้ม (เส้นสีเขียว) ที่ผมลากขึ้นก็จะดูเหมือนว่าพอพ้น ๑๒๐ นาทีไปแล้วก็ละลายเข้าไปในน้ำจนอิ่มตัวแล้ว แต่ที่ผมไม่ชอบคือจุดข้อมูล ๓ จุดสุดท้าย (ที่เวลา ๑๓๐ ๑๕๐ และ ๑๗๐ นาที) มีลักษณะที่ตกลงตลอด ซึ่งอาจทำให้คิดไปได้ว่าความเข้มข้นของโทลูอีนในน้ำนั้นลดลง ซึ่งถ้าหากความเข้มข้นคงที่แล้ว เมื่อทำการฉีดตัวอย่างที่เก็บจากเวลานานกว่า ๑๒๐ นาทีก็ควรที่จะเห็นจุดพื้นที่พีคที่วัดได้นั้นจะขึ้นบ้างลงบ้างอยู่รอบ ๆ ค่า ๆ หนึ่ง (ผมไม่ได้บอกว่าต้องคงที่นะ เพราะมันทำไม่ได้อยู่แล้ว แต่ถ้าดูจากค่าเฉลี่ยก็จะเห็นว่าคงที่)

ผลการทดลองตามรูปที่ ๑ นั้นผมเห็นว่าถ้าหากทำการทดลองต่อไปอีกสัก ๖๐ นาที (วัดอีก ๒ จุด ห่างกันจุดละ ๓๐ นาที) ก็จะสามารถยืนยันได้เลยว่าโทลูอีนละลายเข้าไปในน้ำจนอิ่มตัวแล้วหรือยัง และความเข้มข้นที่อิ่มตัวนั้นเท่ากับเท่าใด เพราะพอมีจุดข้อมูลมากขึ้นเราก็จะสามารถลากเส้นแนวโน้มได้ดีขึ้น (จากจุดข้อมูลที่มีอยู่นั้นถ้าลากเส้นแนวโน้มโดยให้โปรแกรม Excel ลากเส้น Exponential ก็จะเห็นว่าเส้นที่ลากนั้นไม่ค่อยเข้ากับจุดข้อมูลเท่าใดนั้น ส่วนที่ว่าทำไปมันควรต้องเป็นเส้น Exponential นั้นไม่ทราบว่าพวกคุณพอจะบอกได้ไหม ฝากไปคิดกันเล่น ๆ ก่อนก็แล้วกัน) ผมก็เลยบอกให้เขาไปทดลองทำมาใหม่อีกครั้ง (ซึ่งหมายถึงต้องเสียเวลาอีก ๕-๖ ชั่วโมงเพราะต้องรวมเวลาในการเปิด-ปิดเครื่อง GC ด้วย) ซึ่งถ้าหากเขาวิเคราะห์ผลไประหว่างทำการทดลอง หรือติดต่อให้ผมช่วยดูผลการทดลองให้ก่อนที่จะยุติการทดลอง เขาก็คงจะเสียเวลาเพิ่มอีก ๑ ชั่วโมงแค่นั้น

พวกคุณต่างก็รู้ว่าผมมีสอนเวลาไหนบ้าง ดังนั้นถ้ามีผลการทดลองเมื่อใดก็ไม่ต้องรอวันประชุม (ซึ่งเราไม่มีการประชุมเหมือนบางกลุ่มที่เขาประชุมทุกสัปดาห์ และจะนั่งดูผลการทดลองเฉพาะในวันประชุมเท่านั้น) พยายามหาโอกาสพบผมให้ได้ ไม่ต้องรอให้ผมเดินมาที่แลป เดินไปหาผมที่ห้องทำงานก็ได้ หรือไม่อย่างน้อยถ้าผมกลับบ้านไปแล้วก็ส่งอีเมล์ให้ผม หรือไม่ก็ก่อนที่จะปิดเครื่องต่าง ๆ นั้นควรที่จะหาโอกาสรายงานผลให้ผมดูก่อน เพราะบ่อยครั้งที่ผมพบว่าผลการทดลองนั้นมีปัญหา แต่ยังสามารถแก้ไขได้โดยทำการวิเคราะห์ซ้ำ แต่กลับได้รับคำตอบว่าปิดเครื่องมือไปแล้ว

ถ้าทำตามสิ่งที่แนะนำไปนี้ ปัญหาเรื่องการที่พวกคุณต้องกลับมาทำการทดลองซ้ำก็จะลดน้อยลงไป

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๑๕) MO Memoir : Wednesday 8 December 2553

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายในเฉพาะกับสมาชิกของกลุ่ม ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในบันทึกนี้เป็นการบันทึกความก้าวหน้าในการทำงานในช่วงสองสัปดาห์ที่ผ่านมา

in situ MO Memoir : Wednesday 1 December 2553

พจนานุกรม Oxford Advanced Learner's Dictionary ของสำนักพิมพ์ Oxford University press พิมพ์ปีค.ศ. ๑๙๙๑ ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า "in situ" ไว้ดังนี้

in situ (Latin) = in its original or proper place

ส่วนพจนานุกรมอิเล็กทรอนิกส์ของศ.ดร.วิทย์ ได้ให้คำแปลไว้ดังนี้

in situ (อ่าน อินไซ'ทู) (adv) (ลาติน) ในแหล่งแรกเริ่ม, ในจุดแรกเริ่ม

การวิเคราะห์ทางเคมีนั้นอาจแบ่งออกไปเป็น ๓ รูปแบบคือ (๑) off-line (๒) on-line และ (๓) in situ

ตัวอย่างเช่นในระหว่างการทำปฏิกิริยาเคมี และเราต้องการทราบปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น

ถ้าเราเก็บตัวอย่างออกมาจากระบบ และนำตัวอย่างที่เก็บมานั้นส่งไปวิเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการ (ซึ่งตัวอย่างอาจต้องไปตั้งรอเวลาตรวจ) การวิเคราะห์แบบนี้ก็เป็นแบบ off line

แต่ถ้าเราต่อท่อจากระบบส่งตัวอย่างตรงเข้าไปยังเครื่องมือวิเคราะห์เลย เช่นต่อท่อแก๊สด้านขาออกจากเครื่องปฏิกรณ์ตรงเข้าไปยังเครื่อง GC ซึ่งเมื่อป้อนตัวอย่างเข้าเครื่องวิเคราะห์แล้ว ก็ต้องรอผลการวิเคราะห์เป็นช่วงเวลาหนึ่งกว่าจะทราบผล การวิเคราะห์แบบนี้ก็เป็นแบบ on-line (ยังมี delay time ในการวิเคราะห์)

แต่ถ้าเราสามารถวัดปริมาณผลิตภัณฑ์ได้โดยที่ไม่ต้องเสียเวลารอ เช่นเราอาจต่อท่อป้อนสารตัวอย่างเข้า cell ที่มีแสง UV หรือ IR ส่องผ่าน โดยเลือกวัดในช่วงความยาวคลื่นที่แสงต้องการวัดนั้นดูดกลืน เราจะสามารถทราบปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นได้ทันทีโดยดูจากปริมาณการดูดกลืนคลื่นแสงในช่วงความยาวคลื่นที่เลือก ซึ่งไม่มี delay time ในการรอผลการวิเคราะห์ การวัดแบบนี้ก็เป็นแบบ in situ

ถ้าเราเอาตัวอย่างตัวเร่งปฏิกิริยาไปวัดพื้นที่ผิว การวัดนั้นก็เป็นการวัดคุณสมบัติอย่างหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยานั้น ไม่ได้เป็นการวัดแบบ in situ

ถ้าเราเอาตัวอย่างตัวเร่งปฏิกิริยาไปวัดการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดเพื่อดูหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว การวัดนั้นก็เป็นการวัดคุณสมบัติอย่างหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นเดียวกัน ไม่ได้เป็นการวัดแบบ in situ

ถ้าเราเอาแก๊สบางชนิด (เช่นแอมมอเนียหรือไพริดีน) ให้ตัวเร่งปฏิกิริยาดูดซับเอาไว้ และวัดรูปแบบการสั่นของโมเลกุลแก๊สเพื่อตรวจสอบว่ากรดบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นกรดชนิดใด (บรอนสเตดหรือลิวอิส) การวัดนั้นก็เป็นการวัดคุณสมบัติอย่างหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นเดียวกัน ไม่ได้เป็นการวัดแบบ in situ

แต่ถ้าเราผ่านสารตั้งต้นไปบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา แล้วใช้การดูดกลืนรังสีอินฟราเรดติดตามว่าในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยานั้น มีพันธะไหนบ้างถูกทำลาย และมีการสร้างพันธะใดบ้างขึ้นมาใหม่ ซึ่งเป็นการติดตามการเปลี่ยนแปลงในขณะที่เกิดปฏิกิริยา การวัดนั้นเป็นแบบ in situ

ในแลปของเรานั้นมีอุปกรณ์ที่สามารถติดตามการเกิดปฏิกิริยาแบบ in situ ได้ แต่ไม่เคยมีใครทดลองวัดในรูปแบบดังกล่าว ทั้งนี้เป็นเพราะต้องมีการเตรียมตัวอย่างและระบบให้เหมาะสมกับตัวอย่างและปฏิกิริยาของแต่ละคน แต่ที่ผ่านมานั้นพอบอกว่าต้องหาภาวะการวัดที่เหมาะสมกับตัวอย่างของตัวเอง (ซึ่งต้องเสียเวลาในการหาภาวะนั้น ซึ่งอาจเป็นหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน) ต่างก็หลีกเลี่ยงที่จะทำ คิดเพียงอย่างเดียวว่ารอให้คนอื่นมาทำก่อน ระหว่างนี้ก็เอาเวลาไปทำอย่างอื่นก่อน พอมีใครสักคนรู้ว่าต้องทำการวิเคราะห์ที่ภาวะใด ก็จะได้นำข้อมูลของคน ๆ นั้นมาใช้เลย โดยที่ตัวเองไม่ต้องเหนื่อยกับการค้นหา ที่ผ่านมาจึงทำการวิเคราะห์เพียงแค่ชนิดของตำแหน่งที่เป็นกรด-เบส (แบบบรอนสเตดหรือลิวอิส) บนพื้นผิว

มีอยู่ช่วงหนึ่งมีนิสิตกลุ่มหนึ่งได้รับคำสั่งจากอาจารย์ให้ทำการวิเคราะห์ความเป็นกรดของพื้นผิวด้วยเครื่องมือดังกล่าว นิสิตกลุ่มนั้นเลยติดต่อรุ่นพี่ที่จบไป ๑๐ ปีก่อนหน้านั้น (เขาเป็นคนแรกที่ใช้เทคนิคนี้ในการวิเคราะห์และทำให้เทคนิคนี้ใช้งานได้จริงในห้องแลป) ขอให้มาช่วยสอน ผมมารู้เรื่องตอนที่เห็นรุ่นพี่คนนั้นเขามาที่แลป ก็เลยถามเขาว่ามาทำอะไรหรือ เขาก็ตอบว่ารุ่นน้องขอให้มาสอนการใช้เครื่องมือ ผมก็รู้สึกแปลกใจ แต่ก็ไม่ว่าอะไร

ที่รู้สึกแปลกก็เพราะว่าผมเป็นอาจารย์ที่ปรึกษารุ่นพี่คนนั้น เป็นคนควบคุมการทำวิทยานิพนธ์ของเขา และเป็นคนที่ออกแบบและคุมการประกอบเครื่องมือดังกล่าวกับนิสิตอีกคนหนึ่งก่อนหน้า แต่แทนที่นิสิตปัจจุบันในแลปจะมาถามผม (คงกลัวผมมั้ง) กลับไปโทรเรียกรุ่นพี่ที่จบไปนานแล้วให้มาอธิบาย ซึ่งเขาเองก็จำไม่ได้เหมือนกันว่าต้องทำอย่างไรบ้าง

ไป ๆ มา ๆ ก็มีรายการมาขอให้ผมอธิบายวิธีใช้ให้ฟัง ผมก็อธิบายจบภายในไม่ถึง ๕ นาที ก็รายละเอียดมันมีอยู่แค่นั้นจริง ๆ พอถึงเรื่องการเตรียมตัวอย่าง ผมก็บอกว่าต้องมาทดลองทำเอง ของใครของมัน จะลอกวิธีการกันไม่ได้ และการเตรียมนั้นเป็นศิลป ไม่ใช่ศาสตร์ มันเหมือนกับการที่ยืนดูอาจารย์ศิลปสอนวาดรูป ซึ่งถ้านิสิตไม่ลงมือทำเองก็จะวาดรูปออกมาได้เหมือนอาจารย์ได้อย่างไร ผลก็คือนิสิตเหล่านั้นก็หายหัวไปหมด

เรื่องนี้เข้าที่ประชุมอาจารย์ มีคนถามผมว่าเรื่องเป็นอย่างไรบ้าง ผมก็ตอบกลับไปว่าไม่เห็นมีใครเดือดร้อนต้องใช้นี่ เพราะบอกไปแล้วว่าถ้าใครอยากใช้ก็ให้มาหา จะสอนให้ แต่ดูเหมือนนิสิตเหล่านั้นไม่ต้องการทำเอง ต้องการให้คนอื่นทำให้ (ผมเป็นอาจารย์พวกเขานะ มีหน้าที่สอนพวกเขาทำแลป ไม่ใช่ลูกจ้างทำแลปให้พวกเขา แล้วเรื่องอะไรจะต้องไปอาสาทำให้ คำขอบคุณสักคำก็ไม่คาดว่าจะได้) ผมก็บอกต่อไปว่าตอนนี้นิสิตทุกคนในกลุ่มนั้นก็ต่างดำน้ำแข่งกันอยู่ ต่างคนต่างก็ไปทำอย่างอื่นแทนก่อน เพราะไม่มีใครยอมเสียเวลามาจัดการปรับตั้งอุปกรณ์ดังกล่าว เพราะหมายถึงไม่มีผลแลปส่งให้อาจารย์ที่ปรึกษาอย่างน้อยก็ ๒-๓ สัปดาห์ ซึ่งนิสิตรู้ว่าสัปดาห์ไหนถ้าไม่มีผลแลปให้อาจารย์ที่ปรึกษาก็โดนด่า เพราะตัวอาจารย์ที่ปรึกษาเองก็ไม่สนใจว่านิสิตมีปัญหาอย่างไรกับเครื่องมือวิเคราะห์ สนแต่ว่ามีผลแลปให้หรือเปล่า (จริง ๆ แล้วไม่สนด้วยว่าผลเหล่านั้นมีที่มาที่ไปอย่างไร มีการทดลองจริงหรือเปล่าด้วย หรือเป็นการเขียนตัวเลขขึ้นมาเองจากความคิดของนิสิต เพื่อให้ผลเป็นไปดังที่อาจารย์ที่ปรึกษาต้องการ)

แค่คืบจริงจริง MO Memoir : Monday 29 November 2553

มีคนเขาหาว่าครั้งที่แล้วผมเลือกเพลงเศร้า ๆ ให้ฟัง ฟังแล้วก็น้ำตาซึม (ผมว่าเพลงมันก็เพราะดีออก) ก็ตอนนั้นมันมีบรรยากาศของคน.... (ตรงนี้ไม่แน่ใจว่าจะใช้คำไหนดี เพราะผมไม่คิดว่าเขาอกหักนะ น่าจะเป็นการไปหักอกเขา หรือจากกันด้วยดี (สำหรับคนอื่นที่รออยู่) มากกว่า)

ตอนนี้ใกล้ปีใหม่แล้ว คิดว่าบางคน (ที่มีคู่อยู่ในขณะนี้) คงอยากได้เพลงไปร้องคู่กัน จะไปร้องกันสองคนหรือในงานใด ๆ ก็แล้วแต่ ก็เลยเลือกเพลงนี้มาให้ ต้นฉบับเดิมเข้าใจว่าร้องโดยชรินทร์ นันทนาคร เป็นเพลงประกอบภาพยนต์เรื่อง เงิน เงิน เงิน ผมเองมีเทปเก่าที่เป็นของค่ายรถไฟดนตรี ร้องโดยวงบัตเตอร์ฟลาย คิดว่าเพลงนี้น่าจะเหมาะสำหรับคนสองคนที่อยู่ใกล้กัน เจอหน้ากันเป็นประจำ แต่ยังไม่เคยบอกกล่าวกันว่า... ฟังเพลงเองก็แล้วกัน

เพลง แค่คืบ

(ช) แค่คืบ เท่านั้น

ฉันให้งงงัน มิกล้าเอ่ย

พบกันทุกวัน กับทรามเชย

แต่ยังมิเคย จะเอ่ยบอกรัก

(ญ) แค่คืบ เท่านี้

น้ำใจไมตรี มีให้ตระหนัก

ไฉนจึงเหมือนคนไม่รู้จัก

หวั่นใจนัก รักแท้หรือเทียม มาเยี่ยมอำพราง

(ช) หลงรักเงา จนเศร้าดวงใจ

ขออย่าเมินให้ จิตใจต้องหมองหมาง

(ญ) รักด้วยใจภักดิ์ รักด้วยใจสว่าง

ทุกสิ่งทุกอย่าง จะกระจ่างสายตา

(พร้อม) แค่คืบ จริง จริง

(พร้อม) แค่คืบ จริง จริง

เหมือนผีมาสิง อยู่ในอุรา

จนใจที่ปาก ฉันมิกล้า

เอื้อนเอ่ยวาจาว่า รักเธอ

ผมหา mp3 ให้ไม่ได้ เลยไปโหลดจาก youtube เลือกเอาเวอร์ชันที่กบ (ทรงสิทธิ์) ร้องใหม่คู่กับใครก็ดูเองเอง เป็นตอนที่นำภาพยนต์เรื่อง เงิน เงิน เงิน มาสร้างใหม่ราวปีพ.ศ. ๒๕๔๐ (เขาเขียนไว้ที่นั่น)

การวัดพื้นที่ผิว BET MO Memoir : Saturday 27 November 2553

เรื่องที่จะเล่าต่อไปนี้ได้บันทึกเป็นลายลักษณ์อักษรไว้เป็นครั้งแรกใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๙๗ วันเสาร์ที่ ๙ มกราคม ๒๕๕๓ หัวข้อ "สรุปการประชุมวันพฤหัสบดีที่ ๗ มกราคม ๒๕๕๓" ซึ่งอันที่จริงผมก็ทราบปัญหานี้มานานแล้ว แต่ก็เป็นการสอนกันแบบปากต่อปากบอกต่อกันไป ทำให้เกิดปัญหาความเข้าใจคลาดเคลื่อน เพราะพอบางรุ่นไม่ได้ทำการวิเคราะห์ดังกล่าวก็เลยไม่มีการสอนต่อ พอการส่งต่อข้อมูลขาดช่วงก็เลยมีการไปถามหาวิธีการจากกลุ่มอื่นที่ใช้วิธีการที่อาจเหมาะสมกับตัวอย่างของเขา (แต่ไม่เหมาะสมกับตัวอย่างของคนอื่น) ในการวิเคราะห์ หรือไม่ก็เลือกวิธีการที่ทำให้ได้ผลแลปออกมาเร็วโดยไม่ได้มีการพิจารณาว่าผลจะออกมาถูกต้องหรือเปล่า ตอนแรกก็ไม่คิดจะหยิบเรื่องนี้ขึ้นมาเขียน แต่พอเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นในการประชุมวิชาการเมื่อต้นสัปดาห์ที่ผ่านมา ก็เลยอดไม่ได้ที่จะต้องหยิบขึ้นมาเล่าให้ฟังกันใหม่

เป็นเรื่องที่สามารถเข้าใจได้ว่านิสิตผู้ทำการทดลองก็หวังจะให้อาจารย์ที่ปรึกษายอมรับผลการทดลองที่ตัวเองนำเสนอ ส่วนตัวอาจารย์ที่ปรึกษาเองก็การผลการทดลองเพื่อเอาไปเป็นผลงาน เรื่องมันเริ่มจากการที่ผลการทดลองที่นิสิตนำเสนอนั้นมีความขัดแย้งอยู่ในตัว แต่สิ่งที่ไม่น่าจะเกิดคือแทนที่จะช่วยกันตรวจสอบหาสาเหตุว่าทำไมข้อมูลถึงมีความขัดแย้ง กลับใช้วิธีมองข้ามหรือปิดบังข้อมูลที่มีความขัดแย้งนั้น ทั้งนี้เพื่อผลประโยชน์ของทั้งสองฝ่าย คือทางนิสิตเองก็ไม่ต้องไปทำการทดลองใหม่เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง (งานเดินหน้าต่อไปได้) ส่วนตัวอาจารย์เองก็มีผลการทดลองเอาไปขอผลงาน

เรื่องที่จะเล่าให้ฟังใน memoir ฉบับนี้คือการวัดพื้นที่ผิว BET

รูปที่ ๑ เครื่องวัดพื้นที่ผิวที่ใช้กันอยู่ในแลปของเรา รูปซ้ายคือเครื่อง micromeritics ASAP 2020 ซึ่งออกแบบมาเพื่อการวัดพื้นที่ผิวเพียงอย่างเดียว ส่วนเครื่องขวาคือเครื่อง micromeritics ChemiSorb 2750 ซึ่งสามารถใช้วัดการดูดซับแก๊สได้หลายรูปแบบ รวมทั้งการวัด single point BET

BET (อ่านว่า "บีอีที") เป็นชื่อย่อของคน ๓ คนคือ Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett และ Edward Teller ที่ได้เสนอแบบจำลองการดูดซับของแก๊สบนพื้นผิวของแข็งในปีค.ศ. 1938 (พ.ศ. 2481) (Edward Teller เป็นชาวฮังกาเรียนแต่ได้ลี้ภัยมาอาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกา เป็นนักฟิสิกส์ที่ได้เข้าร่วมงานโครงการ Manhattan project ซึ่งเป็นโครงการสร้างระเบิดปรมณู (nuclear fission) ลูกแรกของโลก และเป็นคนผลักดันให้สหรัฐอเมริกาสร้างระเบิด ไฮโดรเจน (nuclear fusion) จนได้ฉายาว่าเป็นบิดาแห่งระเบิดไฮโดรเจนของสหรัฐอเมริกา) ทฤษฎีของ BET นั้นยอมให้มีการดูดซับซ้อนกันหลายชั้น ซึ่งแตกต่างจากทฤษฎีของ Langmuir ที่เป็นการดูดซับเพียงชั้นเดียว

ให้ห้องแลปของเรานั้นมีอุปกรณ์ที่สามารถใช้วัดพื้นที่ผิวด้วยเทคนิคดังกล่าวอยู่ด้วยกัน ๒ ชนิดคือ เครื่อง micromeritics ASAP 2020 ที่เรามีอยู่ 1 เครื่อง และเครื่อง micromeritics ChemiSorb 2750 หรือที่เรียกกันในแลปเราว่าเครื่อง TPx นั้นอีก 3 เครื่อง

โดยปรกติแล้วในการวัดพื้นที่ผิวนั้น จะอาศัยการวัดปริมาณแก๊สที่พื้นผิวดูดซับเอาไว้ แก๊สที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือแก๊สไนโตรเจน (แต่ก็สามารถใช้แก๊สตัวอื่นก็ได้นะ) โดยจะทำการวัดที่อุณหภูมิจุดเดือดของแก๊สไนโตรเจน (ประมาณ -196 องศาเซลเซียส) สิ่งสำคัญก่อนที่จะทำการวัดคือต้องไล่แก๊สที่ไม่ใช่แก๊สไนโตรเจนและแก๊สที่มีจุดเดือดสูงกว่าไนโตรเจน (เช่นออกซิเจนและน้ำ) ออกจากพื้นผิวให้หมดเสียก่อน จากนั้นจึงค่อยให้พื้นผิวทำการดูดซับแก๊สไตรเจน แล้วจึงค่อยวัดว่าพื้นผิวดูดซับแก๊สไนโตรเจนได้เท่าไร โดยอาจดูจากปริมาณแก๊สที่หายไปตอนที่ป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้าไป หรือจากปริมาณแก๊สที่คายออกมาตอนที่ไล่แก๊สออกด้วยการให้ความร้อนแก่ตัวอย่าง

เครื่อง ASAP 2020 เป็นเครื่องที่ออกแบบมาเพื่องานวัดพื้นที่ผิวโดยเฉพาะ เครื่องนี้เป็นเครื่องที่ทำการวัดโดยอัตโนมัติ การไล่แก๊สออกจากพื้นผิวตัวอย่างกระทำโดยการให้ความร้อนและ "ทำสุญญากาศ" ตัวเครื่องเองมีระบบตรวจสอบว่าการไล่แก๊สออกจากพื้นผิวเสร็จสมบูรณ์หรือยังด้วยการ "วัดความดัน" ซึ่งถ้าหากพื้นผิวยังมีแก๊สใด ๆ ดูดซับเอาไว้อยู่ แก๊สที่คายออกมาจะทำให้ความดันของระบบสูงกว่าสุญญากาศ (ระดับที่เครื่องสามารถทำได้) ถ้าหากยังทำสุญญากาศไม่ได้ระดับที่เหมาะสม เครื่องก็จะยังไม่เริ่มการวิเคราะห์ จะเริ่มวิเคราะห์ก็ต่อเมื่อทำสุญญากาศได้ระดับแล้วเท่านั้น ส่วนต้องใช้เวลาทำสุญญากาศนั้นนานเท่าใดก็ขึ้นอยู่กับตัวอย่าง จากประสบการณ์พบกว่าตัวอย่างที่มีพื้นที่ผิวสูงเช่น TS-1 หรือซีโอไลต์ (ที่มีพื้นที่ผิวในระดับ 300 m²/g หรือมากกว่า) อาจต้องใช้เวลาทำสุญญากาศอย่างน้อย 8-12 ชั่วโมง ในขณะที่ตัวอย่างที่มีพื้นที่ผิวต่ำ (ที่มีพื้นที่ผิวในระดับ 10 m²/g) อาจใช้เวลาทำสุญญากาศเพียงแค่ 2 ชั่วโมง

เมื่อทำสุญญากาศได้ที่แล้วก็จะเปลี่ยนจากการให้ความร้อนมาเป็นการหล่อเย็นด้วยไนโตรเจนเหลว (ตรงนี้ต้องทำการเปลี่ยนอุปกรณ์กันเองจากถุงให้ความร้อนมาเป็นถังไนโตรเจนเหลว) เครื่องก็จะเริ่มฉีดแก๊สไนโตรเจนไปยังตัวอย่างตามปริมาตรที่กำหนดไว้ ซึ่งจะพบว่าตัวอย่างจะดูดซับแก๊สไนโตรเจนเอาไว้และจะบันทึกปริมาณแก๊สที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ พอดูดซับเอาไว้จนอิ่มตัวก็จะทำการไล่แก๊สออก ดังนั้นในการวิเคราะห์จะมีข้อมูลในระหว่างการดูดซับ (adsorption) และการคายซับ (desorption) ปริมาตรแก๊สที่ถูกดูดซับหรือคายซับสามารถนำมาใช้คำนวณพื้นที่ผิว และพฤติกรรมการดูดซับและการคายซับที่ความดันต่าง ๆ กันจะถูกใช้คำนวณขนาดรูพรุน (เรื่องนี้เอาไว้เล่าวันหลังอีกที) ข้อมูลที่เครื่องวัดได้นั้นจะนำไปคำนวณพื้นที่ผิวด้วยทฤษฎีต่าง ๆ (ไม่ว่าจะเป็น BET, single point BET, Langmuir, Temkin ฯลฯ) ดังนั้นก่อนอ่านค่าพื้นที่ผิวจะต้องไปอ่านกราฟการคำนวณพื้นที่ผิวด้วยทฤษฎีต่าง ๆ เหล่านี้ก่อนว่าตัวอย่างของเราดูดซับแก๊สเข้ากับทฤษฎีไหนดีที่สุด (ไม่ใช่จ้องจะอ่านเฉพาะ BET) แล้วจึงค่อยอ่านค่าพื้นที่ผิวที่คำนวณได้จากทฤษฎีนั้น (แต่ละทฤษฎีจะให้ค่าที่ไม่เหมือนกัน)

เนื่องจากเครื่อง ASAP 2020 ถูกออกแบบมาเพื่องานวัดพื้นที่ผิวโดยเฉพาะ ดังนั้นถ้าการเตรียมตัวอย่างสำหรับการวัดยังไม่สมบูรณ์ เครื่องก็จะไม่เริ่มทำการวัด ทีนี้บางตัวอย่างต้องใช้เวลาการวัดนานมาก เช่นต้องไล่แก๊สข้ามคืนและทำการวัดอีกทั้งวัน (รวมเป็น 24 ชั่วโมงต่อตัวอย่าง) ทำให้หลายคนไม่อยากรอ (เพราะเดี๋ยวไม่มีผลแลปให้อาจารย์) ก็เลยหันไปใช้เครื่อง ChemiSorb 2750 แทน

เครื่อง ChemiSorb 2750 นั้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานทางด้าน temperature programmed ได้หลายรูปแบบเช่น Temperature programmed desorption (TPD) ซึ่งเรามักใช้ทำ NH₃-TPD Temperature programmed reduction (TPR) ซึ่งเรามักใช้ทำ H₂-TPR เป็นต้น โดยหลักการของเครื่องนั้นเรามักจะให้ตัวอย่างดูดซับแก๊สชนิดใดชนิดหนึ่งเอาไว้ก่อนจนอิ่มตัว แล้วค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิให้กับตัวอย่างเพื่อไล่แก๊สที่ถูกดูดซับเอาไว้ออกมา แล้ววัดปริมาณแก๊สที่ถูกไล่ออกมา (เช่นการทำ NH₃-TPD) หรือใช้วิธีผ่านแก๊สที่จะให้ทำปฏิกิริยากับตัวอย่างไปบนตัวอย่างก่อนที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิตัวอย่างให้สูงขึ้น เมื่อแก๊สนั้นเริ่มทำปฏิกิริยากับตัวอย่างก็จะเห็นแก๊สนั้นหายไปเมื่อไหลผ่านตัวอย่าง (เช่นการทำ H₂-TPR)

เราสามารถใช้เครื่อง ChemiSorb 2750นี้ในการวัดพื้นที่ผิวแบบ "Single point BET" ได้ แต่ต้องใช้ความระมัดระวังในการไล่แก๊สที่ไม่ใช่ไนโตรเจนออกจากพื้นผิว แก๊สที่ไม่ใช่ไนโตรเจนที่สำคัญคือออกซิเจนและน้ำที่มาจากอากาศ เพราะตัวอย่างเราต้องสัมผัสกับอากาศก่อนที่จะบรรจุเข้าไปในเครื่องอยู่แล้ว

การไล่แก๊สที่ไม่ใช่ไนโตรเจนทำได้โดยการ "ให้ความร้อน" แก่ตัวอย่างและ "purge" ตัวอย่างด้วยแก๊สไนโตรเจนหรือฮีเลียม (พึงสังเกตนะว่าไม่ได้มีการทำ "สุญญากาศ" เหมือนกรณีเครื่อง ASAP 2020) โดยหลักแล้วอุณหภูมิที่ต้องให้แก่ตัวอย่างเพื่อไล่น้ำควรจะต้องสูงมากพอที่จะไล่น้ำออกจากตัวอย่างได้ ไม่ใช่สูงเพียงแค่เกิน 100ºC เล็กน้อย หลายคนคิดว่าในเมื่อน้ำเดือดที่ 100ºC ดังนั้นการไล่น้ำที่อุณหูมิเกินจุดเดือดของน้ำเพียงเล็กน้อยก็น่าจะเพียงพอ แต่ที่เราเคยพบคือของแข็งบางชนิด (เช่นพวก molecular sieve ที่ใช้จับความชื้น) จับน้ำไว้แน่นมาก ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงถึง 200ºC หรือสูงกว่าในการไล่น้ำออกจากตัวอย่าง

ส่วนต้องทำการ "ให้ความร้อนและ purge แก๊ส" เป็นเวลานานเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับขนาดรูพรุนของตัวอย่าง ถ้าตัวอย่างมีรูพรุนขนาดเล็ก (มีพื้นที่ผิวมาก) ก็ต้องใช้เวลานานมากขึ้น ถ้าต้องทำถึง 12 ชั่วโมงก็ไม่ใช่เรื่องผิดปรกติ ในขณะที่ตัวอย่างที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (มีพื้นที่ผิวน้อย) ก็ใช้เวลาสั้นกว่า จากประสบการณ์ของผมผมจะแนะนำให้ทำการไล่แก๊สอย่างน้อย 2 ชั่วโมงเอาไว้ก่อนสำหรับตัวอย่างที่มีพื้นที่ผิวในระดับประมาณ 10 m²/g ถ้าเราไล่แก๊สที่ไม่ใช่ไนโตรเจน(พวกที่มีจุดเดือดสูงกว่าไนโตรเจน) ออกจากพื้นผิวไม่หมด สิ่งที่เกิดขึ้นคือค่าพื้นที่ผิว single point BET ที่คำนวณได้จากเครื่อง ChemiSorb 2750 นี้จะต่ำกว่าค่าที่วัดได้จากเครื่อง ASAP 2020 ส่วนจะต่ำกว่าแค่ไหนนั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าใช้เวลาไล่แก๊สนานเท่าใด สำหรับผู้ที่ใช้วิธีการวิเคราะห์ที่ไม่ถูกต้องก็อาจจะเห็นพื้นที่ผิวที่วัดได้จากเครื่อง ChemiSorb 2750 มีค่าน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของค่าที่วัดได้จากเครื่อง ASAP 2020 แต่ถ้าทำการไล่แก๊สบนตัวอย่างก่อนทำการวัดได้หมดแล้วจะพบว่าค่าที่วัดได้จากเครื่องทั้งสองจะใกล้เคียงกัน

โดยปรกติแล้วในการทำงานของกลุ่มเรานั้น ผมจะให้วัดพื้นที่ผิวตัวอย่างด้วยเครื่อง ASAP 2020 ก่อน เพราะจะให้ค่าที่ถูกต้อง สำหรับผู้ที่มีตัวอย่างไม่มากก็จะให้วัดกับเครื่องนี้ทั้งหมด แต่สำหรับผู้ที่มีตัวอย่างที่ต้องวิเคราะห์จำนวนมากถ้าต้องมาวัดกับเครื่องนี้ทุกตัวอย่างก็อาจต้องต่อคิวนาน จึงทำให้ต้องไปใช้เครื่อง ChemiSorb 2750 แต่ทั้งนี้ต้องทำการวัดตัวอย่างกับเครื่อง ASAP 2020 สักตัวอย่างก่อน จากนั้นจึงนำตัวอย่างนั้นมาวัดกับเครื่อง ChemiSorb 2750 เพื่อหาว่าควรต้องใช้อุณหภูมิสูงเท่าใดและเวลานานเท่าใดในการไล่แก๊ส จึงจะได้ผลการวัดที่เหมือนกัน และใช้ข้อมูลอุณหภูมิและเวลานั้นในการวิเคราะห์ตัวอย่างอื่นที่เหลือ

พึงระลึกว่าวิธีการวัดด้วยเครื่อง ChemiSorb 2750 นี้ขึ้นอยู่กับตัวอย่างของแต่ละคน จะใช้การลอกวิธีทำจากรุ่นพี่มาตรง ๆ ไม่ได้ ต้องตรวจสอบดูก่อนว่า (ก) ตัวอย่างของรุ่นพี่นั้นเขาเหมือนของเราหรือไม่ และที่สำคัญคือ (ข) วิธีการของรุ่นพี่นั้นถูกต้องหรือไม่ เพราะที่ผ่านมาพบว่าจะอ้างว่าทำเหมือนกับของรุ่นพี่ แต่รุ่นพี่ใช้วิธีการที่ผิด ๆ ในการวิเคราะห์ ดังนั้นถ้าลอกวิธีการที่ผิด ๆ มาผลการวิเคราะห์ก็ผิดทั้งพี่ทั้งน้อง

รูปที่ ๒ วิธีการวัดพื้นที่ผิวและผลการวัดที่รายงานไว้ในบทความ "Effect of the particle size of Al₂O₃ supports on the properties of CuCl₂/Al₂O₃ catalysts in oxychlorination process" ที่นำเสนอในการประชุม RSCE 2010

รูปที่ ๓ วิธีการวัดพื้นที่ผิวและผลการวัดที่รายงานไว้ในบทความ"Effect of Promoters on the Dispersion of Copper (II) Chloride based Catalyst on γ-Alumina Support" ที่นำเสนอในการประชุม RSCE 2010

รูปที่ ๒ และ ๓ ผมตัดมาจากบทความที่นำเสนอในที่ประชุมเมื่อต้นสัปดาห์ที่ผ่านมา คือบังเอิญผมต้องไปนั่งฟังการบรรยายในห้องดังกล่าว พบว่ามีหลายรายที่วัดพื้นที่ผิวตัวอย่างโดยใช้เครื่อง ChemiSorb 2750 (ซึ่งเขาระบุไว้ชัดในบทความ) แต่ผมรู้อยู่ว่าผลที่การวัดที่ได้จากการใช้เครื่องนี้จะถูกต้องหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับวิธีการเตรียมตัวอย่างก่อนการดูดซับแก๊ส ซึ่งบทความที่ยกมาเป็นตัวอย่างนั้นบทความในรูปที่ ๒ ไม่ได้บอกวิธีการ แต่ผมได้สอบถามเขาว่าใช้เวลานานเท่าใดในการไล่แก๊ส และเขาก็ตอบว่าเพียง 30 นาที ส่วนบทความในรูปที่ ๓ บอกวิธีการเอาไว้ว่าไล่แก๊สนาน 1 ชั่วโมง ซึ่งในความเห็นของผมนั้นใช้เวลาน้อยเกินไปสำหรับตัวอย่าง γ-Alumina ที่ควรมีพื้นที่ผิวอยู่ในระดับไม่ต่ำกว่า 100 m²/g และสูงได้ถึงระดับ 300 m²/g ผมจึงสงสัยว่าค่าพื้นที่ผิวที่รายงานไว้นั้นน่าจะน้อยกว่าค่าที่ควรเป็นอยู่ประมาณ 2-3 เท่าตัว

ในกลุ่มเรานั้นมีบางคน (สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตร) ที่ทำงานวิจัยที่บริษัทให้ทุนมา ผลการทดลองถ้าต้องการเพียงเพื่อนำไปตีพิมพ์นั้นมักจะไม่มีการตรวจสอบความถูกต้อง จะมั่วส่งยังไงก็ได้ ขอให้มันออกมาดูแล้วไม่รู้สึกขัดและเป็นของใหม่ก็แล้วกัน แต่ผลการทดลองที่ต้องทำส่งให้กับบริษัทนั้นท้ายสุดแล้วเขาต้องทำการตรวจสอบความถูกต้อง ดังนั้นต้องเตรียมความพร้อมในการตอบข้อสงสัยไว้ทุกด้าน ไม่ว่าจะเป็นการสอบเทียบอุปกรณ์ว่าวัดได้ถูกต้องและเทคนิคการวิเคราะห์ที่เชื่อถือและอธิบายได้ ข้อมูลดิบที่ได้จากการวัด (พวกโครมาโทแกรมต่าง ๆ และข้อมูลวัดพื้นที่ผิวจากเครื่อง ASAP 2020 (ถ้าหากใช้)) ของทุกจุดข้อมูลที่ปรากฏในรายงานต้องมีครบพร้อมที่จะแสดงได้ทุกเมื่อ

สุดท้ายขอชมว่าเมื่อวานนี้สาวน้อยหน้าใสจากบางละมุงนำเสนอได้ดีและตอบคำถามได้ดี ส่วนหนังสือเล่มนั้นก็ขอยืนยันว่าผมไม่ได้เป็นคนเขียน :)

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๑๔) MO Memoir : Wednesday 24 November 2553

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายในเฉพาะกับสมาชิกของกลุ่ม ไม่นำเนื้อหาลง blog

TiChE 2011 MO Memoir : Tuesday 23 November 2553

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

ลอยกระทง ๒๕๒๘ MO Memoir : Thursday 18 November 2553

ตอนนั้นเป็นนิสิตปี ๒ เข้าร่วมขบวนแห่นางนพมาศของทางคณะ (พวกผมมักเรียกว่าขบวนแห่ของคณะตัวเองว่า "ขบวนแห่นางแมว" หรือไม่ก็ขบวนแห่ "นางแม่นาค" ซะมากกว่า ก็นางนพมาศของคณะอื่นเขาสวยกว่าตั้งเยอะนี่) ช่วงค่ำวันนั้นก็มีคนเข้ามาลอยกระทงที่สระน้ำในมหาวิทยาลัยกันเยอะ มีการจุดพลุเล่นกันทั่วไปหมด

ที่แย่ก็คือมีบางคนแทนที่จะจุดพลุยิงขึ้นฟ้า กลับเล็งต่ำให้มันพุ่งใส่คนอื่นที่เดินเที่ยวไปมาอยู่ในงาน ทางพิธีกรของงานก็ประกาศขอความร่วมมือให้บุคคลดังกล่าวหยุดการกระทำเช่นนั้น พวกนั้นก็หลบไป แต่สักพักก็เริ่มทำใหม่อีก จนทำให้อาจารย์คนหนึ่งที่ดูแลความเรียบร้อยของงานนั้นทนไม่ไหว แกก็เลยเดินมากระซิบกับขบวนของคณะผมว่า "มีใครเป็นนักมวยบ้างไหม เดี๋ยวผมจะแกล้งทำเป็นมองไม่เห็น" (อาจารย์คนนี้ปัจจุบันก็ยังทำงานอยู่ในคณะนะ แต่คนละภาควิชากัน) พอได้ยินอาจารย์เปิดช่องให้เช่นนั้น เพื่อนผมที่อยู่ชมรมชกมวยก็ทำท่าจะเข้าไปลงมือ แต่ถูกรุ่นพี่ปี ๔ ดึงตัวเอาไว้พร้อมกับบอกว่า "น้อง ๆ ใจเย็น ๆ ไว้ก่อน"

รุ่นพี่แกห้ามไม่ให้รุ่นน้องลงมือ แต่พอสักพักท่าทางพวกแกจะทนไม่ไหว ก็เลยกรูเข้าใส่พวกที่ยิงพลุใส่คนอื่นในงาน ทำเอาพวกนั้นแตกกระเจิงไป ทีนี้ก็ได้เรื่อง พอขบวนเดินมาใกล้ถึงบริเวณเวที ก็เลยโดนอาจารย์ผู้หญิงอีกท่านหนึ่งซึ่งมาช่วยทางมหาวิทยาลัยดูแลความสงบเรียบร้อยของงาน (แกเป็นอาจารย์อยู่ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ตอนนี้เกษียณไปแล้ว) เข้ามาหยุดขบวน สั่งให้ทั้งขบวนนั่งลง แล้วพวกเราก็โดนเทศน์ซะยาว

พอเทศน์เสร็จแกก็ปล่อยขบวนให้ดำเนินต่อไป ตอนนี้ไม่รู้เหมือนกันว่าใครเป็นคนเริ่มขึ้นเพลง แต่ก็มีคนร้องรับกันไปทั้งขบวน เนื้อเพลงเป็นดังข้างล่าง ผมแนบไฟล์ .gp3 และ .mp4 มาให้พวกคุณไปเปิดฟังกันเอง (หรือไปเปิดดูใน you tube ก็ได้นะ)

เพลง สวัสดีคุณครู (พ.ศ. ๒๕๒๐) ศิลปิน วงชาตรี

สวัสดี คุณครู

เช้าตรู่ เราพบกัน

แต่ทำไม ครูจึง ถึงชอบบ่น

ยัง ไม่แก่เลย

เมื่อคุณครู จู้จี้

ผมก็จุ๊กจิ๊ก เป็นธรรมดา

ตามประสา คนดีที่อดทน ฟังครู

เฮ้อ บ่นจังเลย

สวัสดี คุณครู

ไม่รู้หรือ ว่าผมลูกใคร

หากมาทำเป็นตี ทีนี้ โดนแน่

แล้วจะหาว่าหล่อ ไม่เตือน

ให้การบ้าน กองพะเนิน

นึกว่าเพลิน หรือครับคุณครู

กลับมาบ้าน ทีไร ไม่เคยได้ดู ทีวี

เฮ้อ เบื่อจังเลย

คุณครู ที่รัก

หนูขอจำ คำสั่งสอน

ครูดุจบิดร มารดา

ปรารถนา ให้เราดี

คุณครู ที่รัก

หนูประจักษ์ เดี๋ยวนี้เอง

คำสั่งสอน ของคุณครู

เป็นประตู สู่อนาคต

ตอนนี้ก็มาเป็นอาจารย์ มาสอนหนังสือตั้งแต่ชั่วโมงแรกในตอนเช้า ต้องมาคอยว่าพวกที่แต่งตัวไม่เรียบร้อยเข้าห้องเรียน พวกที่มานั่งคุยกันในห้องเรียน พวกที่มีลอกการบ้านกันในห้องเรียน ฯลฯ

เชื่อว่าลับหลังก็คงมีใครบางคนร้องเพลงนี้อยู่ในใจ งานนี้จะเรียกว่ากรรมตามสนองก็ได้ :)

ห่างรัก MO Memoir : Wednesday 17 November 2553

เรียนกันมาหนัก ทำงานกันมาก็เยอะ วันนี้ก็เลยขอแนะนำเพลงเก่า ๆ ให้ฟัง ซึ่งอายุของทั้งสองเพลงนี้น่าจะนานพอ ๆ กัน (ไม่รู้เหมือนกันนะว่าจะตรงกับความรู้สึกของใครต่อใครในกลุ่มกันบ้างหรือเปล่า เพราะเห็นมีบางรายระบายความรู้สึกเอาไว้บน Facebook)

เพลงแรกแต่งโดย คุณบุปผา ธรรมบุตร ร่วม ๓๐ ปีมาแล้ว ซึ่งแต่งเองและร้องเพลงนี้เอง ถ้าจะได้บรรยากาศต้องฟังฉบับที่เล่นเปียนโนไปร้องเพลงไป ผมมีแต่เทป (ซื้อไว้ตั้งแต่ตอนนั้น) หาฉบับ mp3 ไม่ได้ เลยคัดลอกเนื้อเพลงมาให้อ่านกัน ส่วนเพลงร้องอย่างไรก็ลองไปหาฟังกันเองก็แล้วกัน (ถ้าหาไม่เจอจริง ๆ ค่อยมาขอให้ร้องให้ฟังก็ได้)

ห่างรัก (โดยบุปผา ธรรมบุตร)

ยามจำพรากจากกัน เฝ้าเพ้อและฝันคิดถึงเธออยู่

จากกันไปไกลกายห่างยอดชู้ สุดจะหยั่งรู้ใจเธอนั้นเป็นฉันใด

ยามรักเราชื่น แสนเริงระรื่นโลกพลันสดใส

โอ้ว่ารักเรานั้นสุขเกินใคร ดื่มด่ำฤทัย

ไม่เคยคิดฝันวันนั้นจะมา ปวดร้าวนักหนาเธอต้องจากไป

ร้าวรานหัวใจ ทำไฉน....จักคืน

เพลงที่สองดูเหมือนจะร้องโดยคุณไอศูรย์ เป็นเพลงของวงแกรนเอ็กซ์ที่คุณนคร เวชสุภาพร ร่วมวงอยู่ แต่ตอนนี้แกหายไปไหนก็ไม่รู้ (น่าจะอยู่เบื้องหลัง) เห็นแต่ลูกชายออกทีวีโฆษณาอยู่บ่อย ๆ เพลงนี้จะหาฟังได้ง่ายทางอินเทอร์เน็ต

สายใย (แกรนเอ็กซ์)

เคยเหงาบ้างไหม เหมือนวันที่โลกไร้สรรพเสียง

เรไรไม่ร้อยจำเรียง ยินเพียงหัวใจไหวระรัว

คิดถึงบ้างไหม เคยเยือนเคยยั่วเหย้าหยอกเล่นหัว

เคยคุยส่งเสียงลั่นครัว ไม่กลัวไม่เกรงใด ๆ

ลาทีเจอะกันวันใหม่ ถึงอยู่ไกลส่งใจไปถึง

ภาระผูกพันตราตรึง แม้อยู่ที่ใดหัวใจเป็นหนึ่ง

จะกลับมาให้พบพาน

รอได้ไหม รอวันที่โลกพร้อมสรรพเสียง

เรไรร่วมร้อยจำเรียง บทเพลงวิวาห์กังวาล

มีคนเขาเปรียบหัวใจคนเราก็เหมือนกับเหล็ก ยิ่งถูกตีหนักหน่วงเท่าใดก็ยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น (เหล็กยิ่งถูกตีก็ยิ่งแข็งขึ้น) :)

Reactions of hydroxyl group (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Sunday 14 November 2553

ผมเคยเล่าเรื่องเกี่ยวกับปฏิกิริยาของหมู่ไฮดรอกซิล (hydroxyl หรือ -OH) เอาไว้ใน memoir ฉบับวันเสาร์ที่ ๑๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "Esterification of hydroxyl group" และฉบับวันศุกร์ที่ ๒๐ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "Reactions of hydroxyl group" ตอนนี้เวลาก็ผ่านมาร่วมครบปีแล้วและเห็นว่ามีตัวอย่างเพิ่มเติมที่น่าสนใจ ก็เลยเขียนมาเล่าสู่กันฟัง

๑. ปฏิกิริยาระหว่างมีเทนกับกำมะถัน

สำหรับผู้ที่เรียนเคมีนั้นก็จะทราบกันอยู่แล้วว่ามีเทน (CH₄) สามารถทำปฏิกิริยาการเผาไหม้กับออกซิเจนได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำดังสมการที่ (1)

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (1)

กำมะถัน (S) ซึ่งเป็นธาตุในหมู่เดียวกันกับออกซิเจนก็สามารถทำปฏิกิริยากับมีเทนได้คาร์บอนไดซัลไฟด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ดังสมการที่ (2) ข้างล่างโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาพวก silica gel หรือ alumina ร่วม

CH₄ + 0.5S₈ → CS₂ + 2H₂S (2)

ปฏิกิริยาที่ (2) เป็นปฏิกิริยาหลักที่ใช้ในการผลิตคาร์บอนไดซัลไฟด์ในปัจจุบัน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างปฏิกิริยาที่ (1) และ (2) อยู่ตรงที่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) ไม่สามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปได้ แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยากับกำมะถัน (คาร์บอนไดซัลไฟด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์) ยังสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อได้ด้วยออกซิเจนกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และน้ำ ดังสมการ

CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂ (3)

H₂S + 1.5O₂ → SO₂ + H₂O (4)

ปฏิกิริยาตั้งแต่ (1) ถึง (4) ต่างก็เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน

๒. คาร์บอนไดซัลไฟด์

ที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนไดซัลไฟด์มีสถานะเป็นของเหลว (จุดเดือด 46.3 องศาเซลเซียส) ละลายน้ำได้น้อย (2.9 กรัมต่อกิโลกรัมที่ 20 องศาเซลเซียส) มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำ (ความถ่วงจำเพาะ 1.261) เป็นสารที่มีจุดวาบไฟต่ำ (flash point -30 องศาเซลเซียส) และอุณหภูมิจุดติดไฟด้วยตัวเองก็ต่ำด้วย (autoignition temperature 90 องศาเซลเซียส) โดยอาศัยคุณลักษณะดังกล่าววิธีการหนึ่งในการเก็บคาร์บอนไดซัลไฟล์เหลวให้ปลอดภัยคือการบรรจุถังที่มีน้ำลอยอยู่บนผิวหน้า เพราะน้ำที่ลอยอยู่บนผิวหน้าจะป้องกันการระเหยของคาร์บอนไดซัลไฟด์

และถึงแม้ว่าจะมีโครงสร้างแบบเดียวกันกับคาร์บอนไดออกไซด์ แต่คาร์บอนไดซัลไฟด์จัดเป็นสารที่มีความไวไฟสูง และเนื่องจากพันธะ C=S ไม่ได้แข็งแรงเหมือนพันธะ C=O ในคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดซัลไฟด์จึงทำปฏิกิริยาได้ง่ายกว่าโดยตัวอะตอม C เองจะมีประจุเป็นบวก (เนื่องจาก S ดึงเอาอิเล็กตรอนออกไป) และจะจับเข้ากับตำแหน่งที่มีประจุลบของโมเลกุลอื่นได้ (แม้ว่าความเป็นขั้วบวกที่อะตอม C ของคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่าอะตอม C ของคาร์บอนได้ซัลไฟด์ แต่พันธะ C=O แข็งแรงมาก จึงทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยากว่ามาก)

คาร์บอนไดซัลไฟด์ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเส้นใย viscose rayon ในอดีตยังเคยถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตคาร์บอนเททระคลอไรด์ (carbon tetrachloride - CCl₄)

๓. Viscose rayon

เส้นใยฝ้ายที่ได้จากธรรมชาตินั้นเป็นสารประกอบเซลลูโลส (cellulose) ซึ่งเซลลูโลสนั้นเป็นพอลิเมอร์ของน้ำตาลกลูโคส (glucose) เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาวด้วยพันธะ beta glycosidic linkage (glycosidic linkage เป็นยังไงนั้นให้ไปดูในอินทรีย์เคมีเรื่องคาร์โบไฮเดรต เอาเป็นว่าถ้าโมเลกุลกลูโคสเชื่อมต่อแบบ beta จะได้เซลลูโลสที่ร่ายกายคนย่อยไม่ได้ แต่ถ้าเชื่อมต่อแบบ alpha glycosidic linkage จะได้โมเลกุลแป้งที่ร่างกายคนย่อยและดูดซึมได้)

การที่โมเลกุลเซลลูโลสมีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เหลืออยู่มาก (3 หมู่ต่อ 1 หน่วยกลูโคส) จึงทำให้เส้นใยเซลลูโลสซึมซับน้ำได้ดี ทำให้ผู้สวมใส่รู้สึกสบายตัวเมื่อเหงื่อออก แต่การที่ซึมซับน้ำได้ดีนั้นทำให้ความแข็งแรงของเส้นใยลดลงเมื่อเปียกน้ำ ทำให้เส้นใยเมื่อเปียกน้ำนั้นขาดง่ายขึ้น (เมื่อเส้นใยแห้ง เส้นใยแต่ละเส้นจะยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่เกิดจากหมู่ -OH แต่เมื่อเปียกน้ำ น้ำจะเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างสายเส้นใย ซึ่งเป็นการทำลายพันธะไฮโดรเจนที่ยึดระหว่างเส้นใยเข้าด้วยกัน ความแข็งแรงจึงลดลง)

การปรับสภาพโครงสร้างโมเลกุลเซลลูโลสอาศัยการทำปฏิกิริยากับหมู่ -OH ที่อยู่ในโมเลกุล ด้วยวิธีการเช่นนี้จึงทำให้สามารถผลิตเส้นใยกึ่งสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเส้นใยฝ้ายตามธรรมชาติได้ เส้นใยกึ่งสังเคราะห์ตระกูลเรยอน (rayon) ได้จากการทำเอาเซลลูโลส (จากฝ้ายหรือไม้) มาทำปฏิกิริยากับสารเคมีต่าง ๆ เช่นถ้าทำปฏิกิริยากับอะซีติกแอนไฮดราย (acetic anhydride) ก็จะได้เส้นใยอะซีเทต (acetate fibre) ถ้าทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกก็จะได้เซลลูโลสไนเทรต และถ้าทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดซัลไฟด์ก็จะได้เส้นใยที่เรียกว่า "viscose rayon" ดังรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยาระหว่างหมู่ -OH ในโมเลกุลเซลลูโลสกับคาร์บอนไดซัลไฟด์ โดยมี NaOH ร่วมทำปฏิกิริยาด้วย (ภาพจาก http://www.en.wikipedia.org ในหัวข้อ viscose rayon)

เส้นใย rayon ที่ได้จะมีลักษณะมันวาวคล้ายเส้นใยไหม นอกจากนี้ยังสามารถย้อมสีได้สดกว่าเส้นใยฝ้าย จึงนิยมนำไปใช้ทำเครื่องแต่งกายต่าง ๆ ที่จัดว่าเส้นใยกลุ่มนี้เป็นเส้นใยกึ่งสังเคราะห์ก็เพราะมีการใช้เซลลูโลสที่ได้จากธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ ส่วนเส้นใยสังเคราะห์เช่นพอลิเอสเทอร์หรือไนลอนนั้นวัตถุดิบที่ใช้เป็นสารตั้งต้นได้มาจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีทั้งหมด

เมื่อตอนปลายปี ๒๕๕๒ ที่ผ่านมา ผมได้รับชวนให้ไปร่วมงานในโครงการหนึ่งช่วงยวันหยุดปีใหม่ ผมก็เลยปฏิเสธไป แต่ก็ได้พบปะและพูดคุยกับผู้ที่เข้าร่วมงานดังกล่าวก่อนที่เขาจะลงไปดูสถานที่จริง (ดู MO Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๙๖ วันศุกร์ที่ ๑ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การเสียชีวิตเนื่องจากแก๊ส" ประกอบด้วย ในขณะที่เขียนบันทึกฉบับนั้นทางผู้เข้าร่วมงานดังกล่าวยังไม่ได้ไปยังสถานที่จริง เป็นเพียงรับฟังคำบอกเล่าต่อมาเท่านั้น)

หลังจากที่พวกเขากลับมาแล้ว ผมก็ได้รับทราบเรื่องราวคร่าว ๆ ว่าในวันที่เกิดเหตุนั้นมีเหตุผิดปรกติเกิดขึ้นในกระบวนการ จึงต้องมีการระบายคาร์บอนไดซัลไฟด์จากหน่วยผลิตลงถังเก็บ แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นทำให้มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ระบายลงไปถังเก็บคาร์บอนไดซัลไฟด์ด้วย แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นแก๊สที่ละลายน้ำได้น้อย ผลที่เกิดขึ้นตามมาคือชั้นน้ำที่ปิดคลุมผิวคาร์บอนไดซัลไฟด์นั้นไม่สามารถกักเก็บไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ ทำให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์รั่วไหลออกมาเหนือผิวน้ำและออกมาข้างนอกถังและทำให้มีผู้เสียชีวิตเกิดขึ้น

ผู้ที่เล่าให้ฟังนั้นเล่าว่า เมื่อเกิดสัญญาณเตือนภัยดังขึ้น เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานก็รีบเดินทางไปตรวจ พอเข้าไปในกลุ่มแก๊สที่รั่วไหลอยู่ก็ล้มลงหมดสติทันที (เป็นกันหลายราย) ส่วนประเด็นที่ว่าการหมดสตินั้นเกิดจาก (ก) ความเป็นพิษของแก๊สนั้นเอง หรือ (ข) การที่แก๊สนั้นเข้าไปแทนที่อากาศจนทำให้อากาศนั้นขาดออกซิเจน นั้นไม่มีความชัดเจน

รูปที่ ๒ รายงานข่าวจาก matichon online หน้าเว็บนี้ได้จากการค้นข้อมูลย้อนหลังในวันที่ ๑๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๓ (ค้นด้วย google โดยใช้คำค้นหา "แก๊สรั่ว สระบุรี")

รูปที่ ๓ รายงานข่าวจาก thairath.co.th ข่าวนี้เขียนสูตรโมเลกุลคาร์บอนไดซัลไฟด์ผิดคือเขียนเป็น CH₂ แทนที่จะเป็น CS₂ หน้าเว็บนี้ไม่ได้บันทึกไว้ในวันที่นำเสนอข่าว แต่เป็นการค้นข้อมูลย้อนหลังจึงทำให้เห็นวันที่บนหัวข้อข้างบน (ใต้ชื่อไทยรัฐสีเขียว) เป็นวันที่ ๗ พฤศจิกายน ๒๕๕๓ (ค้นด้วย google โดยใช้คำค้นหา "แก๊สรั่ว สระบุรี")

Acetylene hydrogenation (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Thursday 11 November 2553

เหตุการณ์ต่อไปนี้นำมาจากเว็บของประเทศญี่ปุ่น http://shippai.jst.go.jp/en/ ซึ่งเป็นเว็บของ Japan Science and Technology Agency ในส่วนที่เป็น Failure Knowledge Database จากบทความเรื่อง "Explosion of an acetylene hydrogenation section in ethylene plant" เรียบเรียงโดย Hiroshi Koseki และคณะ

เว็บนี้ได้รวบรวมเหตุการณ์อุบัติเหตุและความผิดพลาดทางด้านวิศวกรรมที่สำคัญต่าง ๆ เอาไว้ โดยได้เล่าถึงความเป็นมาของเหตุการณ์ และผลการสอบสวน สิ่งที่น่าสนใจในการสอบสวนเหตุการณ์อุบัติเหตุคือไม่ได้ต้องการหาผู้กระทำผิดเพียงอย่างเดียว แต่ยังมองลึกไปถึงระดับที่ว่าทำไปจึงเปิดโอกาสให้ทำผิดพลาดเช่นนั้นได้ และจะป้องกันได้อย่างไร

Memoir ฉบับนี้เป็นเพียงแค่การสรุปเนื้อหาเหตุการณ์และให้คำอธิบายเพิ่มเติมของคำศัพท์บางคำ (ส่วนที่เป็นสีน้ำตาล) เพื่อให้ผู้ที่ยังไม่มีประสบการณ์กับโรงงานจริง (ทั้งนิสิตปี ๒ และบัณฑิตศึกษา) ได้ทราบว่าสิ่งที่บทความกล่าวถึงนั้นคืออะไร เนื้อหาฉบับเต็มโปรดไปอ่านที่บทความที่ส่งมาพร้อมกับไฟล์แนบ สำหรับผู้ที่พึ่งจะมาเห็น memoir ฉบับนี้ควรไปอ่าน memoir ฉบับก่อนหน้า "MO Memoir : Tuesday 9 November 2553 เรื่อง Acetylene hydrogenation (ตอนที่ ๑)" ก่อน

เวลาประมาณ ๒๒.๑๓ ของคืนวันที่ ๗ กรกฎาคม ปีค.ศ. ๑๙๗๗ (ปีพ.ศ. ๒๕๒๐) ได้เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานผลิตเอทิลีนของบริษัท Idemitsu Petrochemicals Co., Ltd. ในย่อหน้าสุดท้ายของหน้าที่ ๑ ได้สรุปเหตุการณ์ก่อนที่จะเกิดการระเบิดเอาไว้ดังนี้

๑. มีการเริ่มเดินเครื่องเครื่องปฏิกรณ์ acetylene hydrogenation หลังเกิดเหตุ emergency shutdown และเกิดการป้อนไฮโดรเจนมากเกินไปเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์

[shut down คือการหยุดการเดินเครื่องโรงงาน ถ้าเป็น annual shutdown ก็เป็นการหยุดเดินเครื่องเพื่อทำการซ่อมบำรุงหรือทำการปรับปรุงโรงงาน กรณีนี้ถือว่าเป็นการหยุดเดินเครื่องที่มีการวางแผนไว้ล่วงหน้า ส่วน emergency shutdown เป็นการหยุดเดินเครื่องในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟฟ้าดับ ระบบสาธารณูปโภคหยุดการทำงาน (น้ำ ไฟฟ้า อากาศความดันสูง ฯลฯ) เกิดไฟไหม้ เกิดการระเบิด]

๒. เอทิลีนที่สะสมอยู่ในเครื่องปฏิกิริยาเกิดปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนกลายเป็นอีเทน (ในความเป็นจริงนั้นควรเกิดเฉพาะกับอะเซทิลีนที่มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น)

๓. การเติมไฮโดรเจนให้กับเอทิลีนทำให้เกิดการคายพลังงานความร้อนออกมามากเกินไป จนนำไปสู่การสลายตัวของเอทิลีนซึ่งเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเช่นเดียวกัน

กระบวนการผลิตของโรงงาน (ดูรูปที่ ๑) เริ่มจากการนำเอาแนฟทา (ไฮโดรคาร์บอนในช่วงน้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด) ผสมกับไอน้ำและให้ความร้อนจนโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง การแยกพาราฟิน (อีเทนและโพรเพน) ออกจากผลิตภัณฑ์นั้นทำโดยใช้การกลั่นแยก ส่วนการกำจัดอะเซทิลีน โพรพาไดอีน (H₂C=C=CH₂) และเมทิลอะเซทิลีน (หรือโพรพาย) กระทำโดยการเติมไฮโดรเจนเพื่อเปลี่ยนสารเหล่านี้ให้กลายเป็นโมโนโอเลฟินส์ (โอเลฟินส์ที่มีเพียงแค่พันธะคู่พันธะเดียว) โดยตัวระบบเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ 3 ตัวต่อเข้าด้วยกัน (ดูรูปที่ ๒) คือตัวบน A ตัวกลาง B และตัวล่าง C อุณหภูมิทำงานปรกติอยู่ในช่วง 55-60 องศาเซลเซียส ภายในเครื่องปฏิกรณ์บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลโลหะพัลลาเดียม (Pd) เอาไว้

รูปที่ ๑ แผนผังกระบวนการผลิตของโรงงาน [cracking - หน่วยให้ความร้อนจนโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนแตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ; quenching - หน่วยลดอุณหภูมิแก๊สร้อนที่มาจากหน่วย cracking กระทำโดยการให้แก๊สร้อนสัมผัสกับน้ำเย็นโดยตรง; หน่วยถัดจาก quenching เป็นหน่วยแยกสารต่าง ๆ ออกจากกัน คำว่า de- ถ้าไปนำหน้าชื่อสารใดก็หมายความว่าเป็นหน่วยที่แยกสารนั้นออกมา เช่นหน่วย de-ethane ในภาพเป็นหน่วยที่แยกอีเทนออกมา]

รูปที่ ๒ หน่วย Acetylene hydrogenation แสดงความดันและอุณหภูมิการทำงานปรกติของหน่วยนี้

ในคืนวันที่ ๗ กรกฎาคมเวลาประมาณ ๑๘.๕๐ น Instrument air (IA) เกิดหยุดไหลกระทันหัน ทำให้อุปกรณ์วัดคุมทุกตัวหยุดทำงานกระทำหัน ทำให้เกิดเหตุการณ์ emergency shutdown ตามด้วยการที่วาล์วควบคุมการไหล (control valve) ต่าง ๆ ปรับตัวไปอยู่ที่ failure position ตามด้วยการระบายแก๊สทิ้งจำนวนมากออกทาง flare stack

[ในโรงงานมักมีการใช้อากาศอัดความดัน (compressed air) เพื่อใช้งานต่าง ๆ เช่น ใช้ในการระบายอากาศในภาชนะปิดหรือบริเวณคับแคบต่าง ๆ ใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ (เช่นประแจขันนอตหรือสว่าน) เป็นต้น บางทีอาจเรียกอากาศอัดความดันนี้ว่า plant air (PA) แต่ในบทความนี้เข้าใจว่าใช้ชื่อ work air (YA) แต่ PA นี้ยังมีความชื้นปนปนอยู่ การนำ PA ไปใช้ในระบบส่งสัญญาณหรือควบคุมการทำงานของอุปกรณ์จึงไม่เหมาะ เพราะไอน้ำที่ปะปนอยู่นั้นอาจเกิดการควบแน่นเป็นน้ำ และถ้าอยู่ในบริเวณที่อากาศหนาวก็อาจเกิดการแข็งตัวและทำให้ระบบท่ออุดตันได้ ดังนั้นถ้าต้องการนำเอาอากาศไปใช้เพื่องานดังกล่าวจึงต้องนำไปกำจัดความชื้นออกก่อน PA ที่ผ่านการกำจัดความชื้นแล้วเรียกว่า instrument air (IA)

วาล์วควบคุม (control valve - CV) เป็นวาล์วที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลว่าจะให้ไหลมากหรือไหลน้อย โดยทั่วไปวาล์วควบคุมจะต่อเข้ากับระบบควบคุมอัตโนมัติ วาล์วควบคุมการไหลส่วนใหญ่นั้นจะทำงานโดยการใช้แรงกดอากาศ (IA) กดต้านแรงสปริง ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA วาล์วก็จะไปอยู่ที่ตำแหน่งที่สปริงจะดันไปซึ่งอาจเป็นตำแหน่งเปิดหรือตำแหน่งปิดซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบ ตำแหน่งวาล์วเมื่อไม่มีแรงกดจาก IA เรียกว่า failure position ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA แล้วทำให้สปริงดันวาล์วตัวนั้นไปอยู่ที่ตำแหน่งเปิดก็จะเรียกว่า failure open แต่ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA แล้วตัวสปริงดันวาล์วไปอยู่ที่ตำแหน่งปิดก็จะเรียกว่า failure close

Flare stack เป็นระบบเผาแก๊สทิ้งของโรงงานในกรณีฉุกเฉินหรือเมื่อต้องหยุดเดินเครื่องโรงงาน สารเคมีต่าง ๆ ที่เผาไหม้ได้จะถูกส่งออกมาเผาที่ flare stack นี้]

เวลาประมาณ ๑๘.๕๘ น IA กลับมาใช้งานได้ใหม่ จึงได้เริ่มทำการเดินเครื่องระบบใหม่ รายละเอียดเหตุการณ์ตรงนี้อ่านได้ในหัวข้อ "2. Course" ในหน้าที่ ๔ และ ๕ กล่าวโดยสรุปคือพนักงานปฏิบัติการ (หรือที่เรามักเรียกว่า - operator) เริ่มเดินเครื่องระบบใหม่โดยการเปิดวาล์วให้เอทิลีนและไฮโดรเจนไหลเข้าเครื่องปฏิกรณ์ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นคือไม่มีเอทิลีนไหลเข้าไหลเครื่องปฏิกรณ์ มีเพียงแต่ไฮโดรเจนเท่านั้น ทำให้เอทิลีนที่ค้างอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์เกิดปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนและคายความร้อนออกมา อุณหภูมิการทำงานปรกติอยู่ที่ 60 องศาเซลเซียส แต่เมื่อเวลา ๒๑.๓๐ น operator สังเกตว่าอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มสูงถึง 120 องศาเซลเซียส operator จึงได้ตัดสินใจเปิดวาล์วป้อนแก๊สเอทิลีนจากแหล่งอื่นเข้าระบบเพื่อระบายความร้อน แต่เมื่อถึงเวลา ๒๑.๓๘ น operator ยังพบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงได้ตัดสินใจปิดวาล์วป้อนไฮโดรเจน

[สำหรับ fixed-bed ที่ไม่มีการระบายความร้อนผ่านทางผนังนั้น การระบายความร้อนออกจาก fixed-bed จะอาศัยการไหลของแก๊สผ่าน fixed-bed ในกรณีนี้แม้ว่าจะมีไฮโดรเจนไหลเข้าระบบ แต่ปริมาณการไหลของไฮโดรเจนไม่มากพอที่จะดึงเอาความร้อนออกจากเบด จึงทำให้อุณหภูมิภายในเบดเพิ่มสูงขึ้น ดังนั้นเมื่อ operator สังเกตพบอุณหภูมิภายใน fixed-bed เพิ่มสูงขึ้น จึงเปิดเอทิลีนเข้าเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มการไหลของแก๊สผ่านเครื่องปฏิกรณ์ แต่พอพบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มขึ้น จึงตัดสินใจหยุดการป้อนไฮโดรเจนเพื่อหยุดปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนซึ่งเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน]

แต่เมื่อเอทิลีนเริ่มไหลเข้าระบบ operator พบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มสูงขึ้น โดยเมื่อเวลา ๒๑.๔๕ น พบว่าอุณหภูมิในส่วนกลาง (เครื่องปฏิกรณ์ B) สูงถึง 970 องศาเซลเซียส และเมื่อถึงเวลา ๒๒.๐๐ น ก็พบว่าอุณหภูมิที่ส่วนล่างของเครื่องปฏิกรณ์ B เพิ่มขึ้นเกินกว่า 1000 องศาเซลเซียส ทำให้ท่อทางออกจากเครื่องปฏิกรณ์ร้อนแดง และเมื่อถึงเวลา ๒๒.๑๕ น ท่อดังกล่าวก็แตกหัก ทำให้เกิดแก๊สรั่วออกมาและเกิดการระเบิด ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ ราย

[แม้ว่า operator จะหยุดการป้อนไฮโดรเจนทำให้ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation) หยุดแล้วก็ตาม แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาพัลลาเดียม (Pd) ที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนได้เมื่ออุณหภูมิสูงของระบบสูงกว่า 400 องศาเซลเซียส ดังนั้นเอทิลีนที่ป้อนเข้าไปในขณะที่อุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์นั้นมีค่าสูงจึงไม่ได้เข้าไประบายความร้อนออกจากเครื่องปฏิกรณ์ แต่เป็นการป้อนสารตั้งต้นสำหรับปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนเข้าไปในระบบ ทำให้ไม่สามารถหยุดการเพิ่มอุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์ได้]

สาเหตุที่ทำให้เกิดการระเบิดได้รับการพิจารณาว่าเป็นผลรวมของความผิดพลาดหลายอย่าง เริ่มตั้งแต่การออกแบบตำแหน่งติดตั้งวาล์ว การออกแบบระบบการทำงาน การทำงานและการตัดสินใจของ operator ซึ่งเกี่ยวพันไปถึงการฝึกอบรม operator ด้วย แต่ตัวที่เป็นจุดเริ่มต้นคือตำแหน่งติดตั้งวาล์ว PA และ IA ที่อยู่สูงจากพื้น (ดูรูปที่ ๓ ประกอบ) ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เข้าถึงได้ยาก ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถทำผิดพลาดได้ง่าย ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงแล้วในแต่ละปีจะมีการเปิด-ปิดวาล์ว PA บ่อยครั้งกว่า ดังนั้นจะเป็นการดีกว่าถ้าจะออกแบบการวางท่อให้วาล์ว PA อยู่ในระดับที่ operator ที่ยืนอยู่บนพื้นสามารถปิด-เปิดได้ง่าย

[ท่อในโรงงานนั้นมักวางอยู่บน pipe rack ซึ่งเป็นที่สำหรับวางท่อต่าง ๆ ซ้อนกันเป็นชั้น ๆ อยู่เหนือศีรษะ (อยู่ที่ระดับประมาณ ๕ เมตรสูงจากพื้น) ทั้งนี้เพื่อให้สามารถใช้พื้นที่ด้านล่างในการเดินทางของคนและยานพาหนะต่าง ๆ ได้ วาล์วที่นาน ๆ ครั้งจึงจะมีการใช้งานและใช้เมื่อจำเป็นเท่านั้นก็อาจติดตั้งอยู่ที่ระดับ pipe rack ได้ ส่วนวาล์วที่ต้องมีการใช้งานเปิด-ปิดบ่อย ๆ ก็จะมีการเดินท่อให้ลดระดับลงมาข้างล่างที่ระดับพื้นเพื่อติดตั้งวาล์วไว้ที่ระดับพื้น และค่อยเดินท่อด้านขาออกจากวาล์วนั้นกลับไปที่ระดับ pipe rack ใหม่อีกครั้ง (ดูรูปที่ ๔ ประกอบ)]

รูปที่ ๓ ตำแหน่งที่ตั้งของวาล์วท่อ IA ที่ operator ปิดผิดตัว วาล์วที่ควรจะถูกปิดคือวาล์วของท่อ plant air (วงกลมเขียว) แต่วาล์วที่ถูกปิดคือวาล์วของท่อ instrument air (วงกลมแดง)

รูปที่ ๔ ตัวอย่างตำแหน่งการติดตั้งวาล์วที่ใช้งานเป็นประจำ

สำหรับวาล์วที่ไม่มีการปิด-เปิดบ่อยครั้ง (เช่นใช้เมื่อเริ่มเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่องโรงงานเท่านั้น) ก็สามารถติดตั้งไว้ให้อยู่เหนือศีรษะได้ แต่สำหรับวาล์วที่ถ้าหากเผลอไปปิดหรือเปิดเข้าโดยไม่ตั้งใจจะทำให้เกิดความเสียหายได้ ก็ต้องมีการป้องกันการไปปิด-เปิดโดยไม่ตั้งใจ เช่นโดยการใช้โซ่พันและคล้องกุญแจเอาไว้ ทาสีให้เห็นเด่นชัดเจน หรือทำการติดป้ายให้เห็นชัดเจนว่าต้องได้รับอนุญาตก่อนจึงจะทำการปิดหรือเปิดได้

บทความนี้ยังได้ให้ข้อสังเกตด้วยว่าทำไม operator จึงรีบพยายามเดินเครื่องระบบกลับคืนสู่สภาพเดิมทันทีที่มี IA กลับมาใช้งานอีกครั้ง ทั้ง ๆ ที่เมื่อระบบเริ่มต้นกระบวนการ emergency shutdown แล้วก็ควรให้กระบวนการนี้ดำเนินไปจนสิ้นสุดก่อน จากนั้นจึงค่อยเริ่มต้นเดินเครื่องระบบใหม่ เพราะในระหว่างระบบดำเนินการ emergency shutdown นั้นมีการระบายความดันออกจากหน่วยต่าง ๆ ในระบบ ทำให้เกิดปัญหาความดันไม่สมดุลและทำให้เกิดการไม่ไหลของแก๊สในระบบได้ ในกรณีนี้คือแก๊สเอทิลีนไม่ไหลเข้า hydrogenation reactor มีแต่แก๊สไฮโดรเจนเท่านั้นที่ไหลเข้า

ทางผู้เขียนบทความได้บันทึกไว้ว่าสาเหตุที่ทางผู้จัดการโรงงานและ operator รีบเดินเครื่องระบบกลับคืนสภาพเดิมทันทีก็เพราะไม่ต้องการสูญเสียเวลา เพราะถ้าปล่อยให้กระบวนการ emergency shutdown ดำเนินการอย่างเสร็จสมบูรณ์และเริ่มต้นเดินเครื่องใหม่นั้นจะต้องใช้เวลาหลายวัน ซึ่งจะมีการสูญเสียถึงหลายสิบล้านเยนต่อวัน (ตรงนี้ดูเหมือนว่าผลกำไรของบริษัทสำคัญกว่าความปลอดภัยในการทำงาน)