ปัญหาการหาความเข้มข้นสารละลายกรด MO Memoir : Friday 28 January 2554

เมื่อประมาณสองสัปดาห์ที่แล้ว มีสมาชิกของกลุ่มคนหนึ่งที่จบการศึกษาแล้ว และไปทำงานที่โรงงานแห่งหนึ่งเขียนอีเมล์มาปรึกษาปัญหาเรื่องการแก้ปัญหาในโรงงาน ผมคิดว่าน่าจะมีประโยชน์แก่คนอื่น ๆ ก็เลยนำเอาข้อความติดต่อกันทางจดหมายมาลงให้อ่านกัน (มีการดัดแปลงแก้ไขเล็กน้อย เรื่องการจัดย่อหน้า และการพิมพิ์ แต่เนื้อหาทั้งหมดคงเดิม)

โรงงานที่สาวน้อยคนดังกล่าวไปทำงานนั้น มีการทำปฏิกิริยา nitration โดยใช้กรด HNO₃ เข้มข้นเป็นสารตั้งต้นและมีกรด H₂SO₄ เข้มข้นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ในการทำปฏิกิริยาแต่ละครั้ง HNO₃ จะมีการสลายตัวให้แก๊สไนโตรเจนออกไซด์ (ไม่ได้ระบุว่าเป็นออกไซด์ตัวไหนแต่คิดว่าน่าจะเป็น NO₂) สลายตัวออกมา และต้องทำการดักจับแก๊สนี้ด้วยสารละลายกรด สารละลายกรดที่ผ่านการดักจับแก๊สแล้วจำเป็นต้องทราบความเข้มข้นก่อนที่จะนำกลับไปใช้ใหม่

ในการวัดความเข้มข้นนั้น ในส่วนกระบวนการผลิตจะใช้วิธีวัดความหนาแน่น (กรดยิ่งมีความเข้มข้นสูงขึ้นก็มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น) โดยติดตั้งเครื่องมือวัดความหนาแน่นชนิด on-line เข้ากับระบบท่อ เครื่องดังกล่าวได้ผ่านการสอบเทียบค่าความหนาแน่นกับค่าความเข้มข้นของกรด และจะรายงานผลในรูปความเข้มข้นหน่วยเป็น wt% ทางฝ่ายกระบวนการผลิตจะใช้ข้อมูลความเข้มข้นที่ได้จากเครื่องมือนี้เป็นหลัก

แต่ในขณะเดียวกันก็มีการเก็บตัวอย่างกรดจากท่อเดียวกันนี้ไปทำการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการด้วยการไทเทรตกับสารละลาย NaOH เข้มข้น 1 N โดยการไทเทรตนั้นจะใช้เครื่องไทเทรตอัตโนมัติ (auto titrator) ซึ่งจะมีการป้อนโปรแกรมการคำนวณความเข้มข้นของตัวอย่างจากปริมาณตัวอย่างที่นำมาไทเทรต และความเข้มข้นและปริมาตรสารละลาย NaOH ที่ใช้ไป ซึ่งเครื่องจะรายงานผลความเข้มข้นออกมาเป็น wt%

สิ่งที่เกิดขึ้นคือค่าความเข้มข้นของกรด (wt%) ที่หน่วยงานทั้งสองวัดได้นั้นไม่ตรงกัน และเป็นเช่นนี้มา ๒-๓ ปีแล้ว (ก็น่าแปลกที่ยังทำงานกันอยู่ได้) และนี่คืองานที่สาวน้อยคนนี้ได้รับมอบหมายให้ไปหาว่า ทำไมค่าถึงไม่ตรงกัน

ส่วนที่เป็นสีน้ำตาลคือข้อความที่เขาถามผมมา ส่วนที่เป็นสีน้ำเงินคือคำตอบที่ผมตอบกลับไป คำอธิบายเพิ่มเติมจะเป็นสีเขียว

อังคาร ๑๑ มค ๒๕๕๔

สวัสดีค่ะ

หนูได้รับมอบหมายให้แก้ปัญหาเกี่ยวกับเครื่องมือวัดชนิดหนึ่ง คือในโรงงานมีการใช้กรดในการทำปฏิกิริยาแล้วเกิดพวกฟูม NO_x จึงทำการดูด NO_x มาผ่านกระบวนการ Absorption ได้ HNO₃ ความเข้มข้นหนึ่งซึ่งไม่ทราบค่า แล้วก็มีเครื่องวัดความหนาแน่น(รุ่นที่หนูแนบมาอ่ะค่ะ) วัดความหนาแน่น HNO₃ นั้นมาแปลงเป็นค่าความเข้มข้น แต่ค่าที่วัดได้ไม่ตรงกับที่แลปไทเทรต ห่างกันค่อนข้างมากเป็น 10%w

หนูยังหาสาเหตุไม่ได้ จะทำการ calibrate ก็ยังหาวิธีไม่ได้เช่นกัน

อาจารย์พอจะมีอะไรแนะนำมั้ยคะ

ขอบคุณค่ะ

ลงชื่อ สาวน้อย

(พร้อมเมล์ฉบับนี้ได้แนบไฟล์คู่มือเครื่องวัดความหนาแน่นชนิดติดตั้ง on-line เข้ากับระบบท่อมาให้ เครื่องดังกล่าวผลิตจากประเทศเยอรมัน ดูเหมือนว่าคู่มือจะถูกแปลจากจากภาษาเยอรมันเป็นอังกฤษ)

อังคาร ๑๑ มค ๒๕๕๔

สาวน้อย

ขอข้อมูลเพิ่มเติมดังนี้

1) ที่คุณบอกว่าต่างกัน 10%w นั้น ต่างกันถึง 10% โดยน้ำหนัก หรือต่างกัน 10% เฉย ๆ

เช่นไทเทรตวัดได้ 30wt% ส่วนเครื่องวัดได้ 20wt% (ต่างกัน 10wt%)

หรือไทเทรตวัดได้ 30wt% ส่วนเครื่องวัดได้ 33wt% (ต่างกัน 10%)

และความแตกต่างนั้นเป็นไปในลักษณะใด

(ก) เครื่องอ่านได้ค่าต่ำกว่าการไทเทรตเสมอ (หรือเป็นส่วนใหญ่ เอาเป็นว่ากว่า 80%)

(ข) เครื่องอ่านได้ค่าสูงกว่าการไทเทรตเสมอ (หรือเป็นส่วนใหญ่ เอาเป็นว่ากว่า 80%)

(ค) เอาแน่เอานอนไม่ได้ บางครั้งก็สูงกว่า บางครั้งก็ต่ำกว่า เฉลี่ยแล้วพอ ๆ กัน

2) ช่วงความหนาแน่น/ความเข้มข้น ต่ำสุด-สูงสุด ที่วัดนั้นอยู่ที่ระดับเท่าใด

3) อุณหภูมิของของเหลวที่เครื่องวัด

ลงชื่อ MO Memoir

พุธ ๑๒ มค ๒๕๕๔

สวัสดีค่ะ

1. ที่บอกว่าต่างกันนั้น ต่างกัน 10% โดยน้ำหนัก บางครั้งที่เก็บข้อมูลอาจจะถึง 18%โดยน้ำหนัก ค่ะ แล้วเครื่องก็อ่านได้มากกว่าทุกครั้ง (100%)

2. ค่าความเข้มข้นที่แลปไทเทรตได้จะอยู่ประมาณ 30-50% โดยน้ำหนัก แต่ที่เครื่องวัดได้ ประมาณ 45-65% โดยน้ำหนัก

3. อุณหภูมิของเหลวประมาณ 30 องศาเซลเซียส เครื่องวัดความหนาแน่นแสดง แต่ไม่แน่ใจว่าตรงที่เก็บตัวอย่างไปไทเทรตเท่าไหร่ แต่ไม่น่าจะเกี่ยวกับที่เก็บคนละจุดนะคะ เพราะเป็นline เดียวกัน

ขอบคุณค่ะ

ลงชื่อ สาวน้อย

พุธ ๑๒ มกราคม ๒๕๕๔

สาวน้อย

เรื่องนี้ต้องค่อย ๆ เช็คไปที่ละจุด

(๑) เริ่มแรกคือถ้าเรามีข้อมูล ๒ ชุดที่ไม่เหมือนกัน ก็ต้องหาก่อนว่าข้อมูลไหนถูกต้อง หรือไม่ก็อาจผิดทั้งคู่ก็ได้

(๒) ในกรณีนี้ผมคิดว่าเราต้องยืนยันก่อนว่าข้อมูลที่ได้จากการไทเทรตนั้นถูก ต้อง (เพราะเราสามารถทำได้เอง และต้องใช้ข้อมูลนี้ในการสอบเทียบเครื่อง)

(๓) สิ่งแรกที่ผมคิดว่าคุณควรทำคือ ตรวจสอบวิธีการไทเทรตกรด-เบส ว่าเขาเก็บตัวอย่างมาอย่างไร และการไทเทรตกระทำโดยวิธีการใด

จาก ประสบการณ์ของผมนั้น การไทเทรตกรดเข้มข้นจะมีปัญหามาก เพราะถ้าเราเอากรดมาในปริมาตรต่ำ ๆ (เช่น 1-2 ml) การวัดปริมาตรผิดไปเพียงนิดเดียวก็จะทำให้ผลคลาดเคลื่อนไปได้มาก แต่ถ้าเอากรดเข้มข้นในปริมาณมากมาไทเทรต ก็จะสิ้นเปลือง NaOH มาก (ผมเดาว่าเขาคงใช้ NaOH 0.1 M ในการไทเทรตใช่ไหม)

อีก วิธีการที่ดีกว่าคือ เอากรดเข้มข้นมาในปริมาณที่มาก (เช่น 5 หรือ 10 ml หรืออาจใช้วิธีชั่งน้ำหนัก) จากนั้นเจือจางน้ำเป็น 250 หรือ 500 หรือ 1000 ml ซึ่งจะเจือจางน้ำเท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าความเข้มข้นของกรดมากหรือน้อย ถ้าเข้มข้นมากก็เจือจางมาก เข้มข้นน้อยก็เจือจางน้อย แล้วค่อยเอาสารละลายกรดเจือจางนี้มาไทเทรตเพื่อหาความเข้มข้น

(๔) ที่ผมถามเรื่องอุณหภูมิก็สงสัยว่าเครื่องวัดทำงานที่อุณหภูมิเท่าใด เพราะถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น ความหนาแน่นก็จะลดลง และถ้าไม่มีการปรับชดเชยก็จะทำให้ค่าที่แสดงนั้นคลาดเคลื่อนไป

(๕) ตอนที่เก็บกรดมานั้น กรดมีการสลายตัวให้แก๊สออกมาบ้างหรือเปล่า เป็นไปได้หรือไม่ว่าตอนที่เก็บตัวอย่าง แก๊ส NO₂ บางส่วนอาจระเหยออกมา ทำให้เห็นความเข้มข้นจากการไทเทรตต่ำกว่าที่ได้จากเครื่องวัด และพอเก็บตัวอย่างมาแล้วก็ทำการไทเทรตเลย หรือปล่อยทิ้งเอาไว้ก่อน

(๖) ถ้าไม่แน่ใจ ก็ส่งรายละเอียดวิธีการไทเทรตกับการเก็บตัวอย่างมาให้ผมดูด้วยก็ได้

ลองทำตามข้างบนก่อนนะ โดยเฉพาะข้อ (๓) ได้ผลอย่างไรก็บอกมาก็แล้วกัน

ลงชื่อ MO Memoir

พฤหัสบดี 13 มค 54

สวัสดีค่ะ

หนูยังไม่ค่อยมีความก้าวหน้า เพราะช่วงนี้ไปเรียนอย่างอื่น แต่แอบไปหาวิธีไทเทรตมา เลยรู้ว่าเขาใช้เครื่องไทเทรต ยังไงก็ขอให้ช่วยดูให้หน่อยนะคะ

ขอบคุณค่ะ

ลงชื่อ สาวน้อย

(พร้อมเมล์ฉบับนี้ได้แนบไฟล์คู่มือการวิเคราะห์ความเข้มข้นของกรด โดยอธิบายวิธีเตรียมสารละลายมาตรฐาน NaOHเข้มข้น 1 N และการหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย NaOH นั้นด้วยการไทเทรตกับสารละลาย potassium hydrogen phthalate เพื่อนำค่าที่ได้มาป้อนใส่เครื่องไทเทรตอัตโนมัติ การไทเทรตจะใช้เครื่องไทเทรตอัตโนมัติ โดยจะรายงานผลในรูปความเข้มข้นของกรด H₂SO₄)

เสาร์ ๑๕ มกราคม ๒๕๕๔

สาวน้อย

ผมคิดว่าทราบแล้วว่าปัญหามันอยู่ตรงไหน ตอนนี้ขอตอบคำถามให้ทราบสั้น ๆ ก่อน เพื่อที่คุณจะได้พักผ่อนช่วงสุดสัปดาห์ได้อย่างสบายใจ

เครื่องวัดความเข้มข้นที่อาศัยหลักการวัดความหนาแน่นก็วัดความเข้มข้นได้ถูกต้อง

และทางแลปที่ใช้ auto titrator ก็วัดความเข้มข้นได้ถูกต้องเช่นเดียวกัน

แต่รายงานกันคนละหน่วย

เครื่องวัดความเข้มข้นที่ใช้หลักการวัดความหนาแน่นนั้นรายงานเป็น wt% ของ กรด "HNO₃"

ส่วนแลปที่ใช้ auto titrator วัดความเข้มข้นนั้นรายเงานเป็น wt% ของกรด "H₂SO₄"

ลองดูในคู่มือการวิเคราะห์ปริมาณความเป็นกรดทั้งหมด ในหน้า 3 ข้อ 2.6 สมการที่ 1 ซึ่งเป็นการแปลงความเข้มข้น (wt%) ระหว่าง HNO₃ และ H₂SO₄

จะเห็นว่าถ้าจะเปลี่ยนจากความเข้มข้น HNO₃ (wt%) ไปเป็น H₂SO₄ (wt%) นั้นต้องเอาความเข้มข้น HNO₃ (wt%) คูณด้วย 0.7782

ดังนั้นถ้าคุณทดลองเอาความเข้มข้นที่เครื่องรายงาน (wt% ของ HNO₃) ว่าเท่ากับ 65wt% แล้วคูณด้วย 0.7782 ก็จะได้ตัวเลขประมาณ 50wt% แต่เป็น wt% ของ H₂SO₄ นะ

ถ้าเอาความเข้มข้นที่เครื่องรายงาน (wt% ของ HNO₃) ว่าเท่ากับ 45wt% แล้วคูณด้วย 0.7782 ก็จะได้ตัวเลขประมาณ 35wt%

ซึ่งจะเห็นว่าช่วงต่ำสุด-สูงสุดของค่าความเข้มข้นที่แลปกับเครื่องวัดความหนาแน่นวัดได้นั้นอยู่ในช่วงเดียวกัน

ส่วนสาเหตุที่เขารายงานเป็นความเข้มข้น H₂SO₄ นั้นผมคิดว่าเป็นเพราะในปฏิกิริยา nitration นั้นจำเป็นต้องใช้กรด H₂SO₄ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

แต่เนื่องจากกรด H₂SO₄ มันไม่ระเหยออกมา และเดาว่าสารละลายที่เขาใช้ดักจับแก๊สที่ระเหยออกมา (ซึ่งเป็นพวก NO หรือ NO₂) นั้นเป็นสารละลายกรด HNO₃ (ส่วนนี้ทางคุณที่อยู่ที่โรงงานต้องตรวจสอบดู)

จำได้ไหม ตอนเรียนหนังสือ เวลาที่ผลการทดลองมีปัญหาหรือข้อสงสัยใด ๆ ผมมักจะซักถามวิธีการทดลองและวิธีการคำนวณก่อนเสมอ ว่าตรงจุดนี้ไม่มีปัญหาใด ๆ จากนั้นจึงค่อยมาดูผลการทดลอง :)

เช้านี้ขอตอบสั้น ๆ เท่านี้ก่อนนะ แล้วจะขอเอาเรื่องนี้เขียนเป็น Memoir ของกลุ่ม (รับรองว่าจะไม่มีการเปิดเผยชื่อใด ๆ)

ลงชื่อ MO Memoir

หลังจากส่งเมล์ฉบับข้างบนแล้ว ผมก็ได้โทรศัพท์คุยกับเขา และส่งเมล์ข้างล่างนี้เพิ่มเติม

เสาร์ ๑๕ มกราคม ๒๕๕๔

สาวน้อย

สมมุติว่านำตัวอย่างมา 1 กรัม ทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย 1.0 M NaOH 10 ml (0.01 ลิตร)

นั่นแสดงว่าในตัวอย่าง 1 กรัมมี H₃O⁺ = 1.0M x 0.01ลิตร = 0.01 mol

MW ของ HNO₃ = 63.01

MW ของ H₂SO₄ = 98.086

ถ้าคิดว่ากรดในตัวอย่างนั้นเป็นกรด HNO₃ อย่างเดียว

ดังนั้นในตัวอย่าง 1 กรัมจะมีกรด HNO₃ = 63.01 x 0.01 = 0.6301 กรัม

คิดเป็น wt% ได้ = 63.01wt%

ถ้าคิดว่ากรดในตัวอย่างนั้นเป็นกรด H₂SO₄ อย่างเดียว (ต้องไม่ลืมว่า ให้โปรตอนได้ 2 ตัว)

ดังนั้นในตัวอย่าง 1 กรัมจะมีกรด H₂SO₄ = (98.086/2) x 0.01 = 0.49043 กรัม

คิดเป็น wt% ได้ = 49.043wt%

จะเห็นว่า wt% ในรูปของ H₂SO₄ จะมีค่าเพียง (49.043/63.01) = 0.77834 x wt% ในรูป HNO₃

(ตัวเลข 0.77834 ที่คำนวณให้ดู กับตัวเลข 0.7782 ที่อยู่ในคู่มือก็ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้ค่า MW ละเอียดเท่าใด เช่นถ้าใช้เป็น 63 กับ 98 ก็จะได้ 0.77778 เป็นต้น)

ลงชื่อ MO Memoir

จันทร์ ๑๗ มกราคม ๒๕๕๔

ขอบคุณค่ะ

แต่แลปเขายืนยันว่าค่าที่ให้เขาแปลงเป็น %HNO₃ แล้ว

ลงชื่อ สาวน้อย

จันทร์ ๑๗ มกราคม ๒๕๕๔

สาวน้อย

ผมเกรงว่าปัญหาเรื่องนี้จะไม่ใช่ปัญหาทางด้านเทคนิค แต่เป็นปัญหาด้านการบริหาร

ผมเดาว่าการวิเคราะห์นั้นมีอยู่ ๒ หน่วยงานด้วยกันคือ

๑. ฝ่ายปฏิบัติการ (operation) ซึ่งวัดความเข้มข้นด้วยเครื่องวัดความหนาแน่น

๒. ฝ่ายวิเคราะห์ (laboratory) ซึ่งวัดความเข้มข้นด้วยเครื่องไทเทรตอัตโนมัติ

เท่าที่คุณเล่ามา ปัญหาดังกล่าวมีมานาน ๒-๓ ปีแล้ว การที่จะบอกว่าฝ่ายใดฝ่ายหนึ่ง (หรือทั้งสองฝ่าย) นั้นเป็นฝ่ายผิดเป็นเรื่องใหญ่ เพราะเท่ากับเป็นการประจานว่าทำงานผิด ๆ มาได้อย่างไรเป็นปี ดังนั้นสิ่งที่คุณกำลังเผชิญคือการที่ไม่ได้รับอนุญาตหรือได้รับความร่วมมือให้เข้าไปตรวจสอบการทำงาน โดยเขาจะบอกว่าเขาทำถูกต้องแล้ว

สิ่งที่คิดว่าควรจะต้องกระทำคือรวบรวมข้อมูลย้อนหลังว่าผลการวัดจากหน้างานและจากห้องปฏิบัติการ จากตัวอย่างที่เก็บมา ณ เวลาเดียวกันหรือใกล้กันนั้น ค่าที่ได้จากห้องปฏิบัติ (clab) มีค่า "ประมาณ" 0.778 เท่าของค่าที่วัดจากหน้างาน (cplant) หรือไม่ (กล่าวคือ clab = 0.778cplant)

ผมเชื่อว่าฝ่าย operation นั้นไม่ได้เป็นผู้ทำการสอบเทียบ (calibrate) เครื่องวัดความหนาแน่นด้วยตนเอง แต่ใช้ให้ผู้จัดจำหน่ายเป็นผู้ทำการสอบเทียบความถูกต้องให้

ดังนั้นอาจเป็นการง่ายกว่าที่จะคุยกับฝ่าย operation ก่อนว่าจะขอตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องวัด โดยคุณอาจต้องทำการไทเทรตเอง (หรือให้บริษัทที่จำหน่ายเครื่องวัดความหนาแน่นมาทำการวิเคราะห์) โดยเก็บตัวอย่างกรดไปทำการไทเทรต จะไทเทรตด้วยมือหรือด้วยเครื่องก็ตามแต่ แต่คุณต้องจดน้ำหนักตัวอย่างที่นำไปวิเคราะห์ และปริมาตรสารละลาย NaOH 1 M ที่ใช้ในการไทเทรต จากนั้นจึงทำคำนวณความเข้มข้นออกมาด้วยตนเอง อย่าไปใช้โปรแกรมที่เครื่อง titrator คำนวณให้ ตัวอย่างการคำนวณทำตามที่ผมเขียนไว้ในเมล์ก่อนหน้านี้ อย่าลืมบันทึกวิธีการเก็บตัวอย่างและการคำนวณไว้อย่างละเอียด เราอาจมีความคลาดเคลื่อนในการเก็บตัวอย่างหรือการไทเทรตอยู่บ้าง แต่ก็คงไม่ถึงกับทำให้วัดความเข้มข้นผิดไปในระดับ 10wt% เสมอ

เหตุผลที่ผมคิดว่าคุณน่าจะคุยกับทาง operation ก่อนก็เพราะว่า

๑. ถ้าหากคุณพบว่าเครื่องวัดของ operation ถูกต้องแล้ว คุณก็จะได้ทีม operation เป็นฝ่ายสนับสนุนว่าการทำงานของพวกเขาไม่บกพร่อง (เผื่อเอาไว้หากคุณต้องไปทะเลาะกับทางแลป)

๒. ถ้าหากคุณพบว่าเครื่องวัดของ operation มีข้อผิดพลาด และทาง operation ก็ไม่ได้ทำการสอบเทียบเครื่องวัดด้วยตนเอง เขาก็สามารถโยนความรับผิดชอบทั้งหมดไปที่บริษัทผู้จำหน่ายเครื่องมือ

๓. คุณเป็นวิศวกร ทาง operation ก็เป็นวิศวกร (ผมสงสัยว่าส่วนใหญ่จะเป็นผู้ชาย) การคุยกันทางด้านนี้น่าจะทำความเข้าใจกันได้ง่ายกว่าการคุยกับทางห้องแลป ซึ่งผมคิดว่าทางนั้นคงเป็นวิทยาศาสตร์และส่วนใหญ่ก็เป็นผู้หญิง

ถ้าถามว่า "มีความเป็นไปได้ไหมที่ทางบริษัทขายเครื่องวัดความหนาแน่นจะสอบเทียบเครื่องมาผิดพลาด" ผมก็บอกได้ว่า "มีความเป็นไปได้" แต่ไม่คิดว่าจะมีโอกาสสูง

ในขณะที่เครื่องไทเทรตอัตโนมัตินั้น ผู้ใช้จะต้องเป็นผู้ป้อนโปรแกรมการคำนวณผลด้วยตนเอง หรือบอกให้ทางผู้ขายเขียนโปรแกรมให้ ซึ่งโอกาสผิดพลาดนั้นมีสูงมากกว่า เพราะตัวผู้ใช้เองอาจไม่ได้อ่านคู่มือละเอียด หรือคู่มือไม่ดีพอ หรือเขียนโปรแกรมผิด หรือผู้ใช้เองไม่ได้สนใจว่าการเขียนโปรแกรมนั้นเขียนอย่างไร บอกให้ผู้ขายทำให้ และความเข้าใจของผู้ขายกับผู้ใช้ก็ไม่ตรงกัน

แต่ก่อนอื่นนั้นต้องหาทางยืนยันให้ได้ก่อนว่าผลการวัดของฝ่ายใดผิดพลาด ในส่วนตัวผมเองตอนนี้ผมจะสงสัยของทางห้องปฏิบัติการ เพราะเท่าที่ดูจากวิธีการคำนวณของเขา ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าทำไมจึงทำให้วุ่นวายซับซ้อน

สมมุติว่าถ้าคุณตรวจสอบแล้วพบว่าการวัดทางฝ่าย operation นั้นถูกต้อง ก็ให้บอกเพียงแค่ว่าผลของ operation นั้นถูกต้องแล้ว เพราะได้ทำการตรวจสอบ แต่อย่าไปบอกว่าผลของห้องแลปผิด เพราะเดี๋ยวทางฝ่ายแลปจะไม่พอใจ ถ้ามีการซักถามขึ้นมาก็ควรตอบไปว่าในส่วนของข้อมูลที่ยังไม่ได้ทำการตรวจสอบนั้น ยังไม่สามารถระบุอะไรได้ คงมีได้แต่การตั้งสมมุติฐาน เช่น ตัวอย่างมีการเปลี่ยนแปลง หรือตัวเครื่องไทเทรตอัตโนมัติมีปัญหา ฯลฯ แต่อย่าพึ่งไปบอกว่าความผิดพลาดอยู่ที่คนทำงาน พยายามตั้งข้อสงสัยที่เครื่องมือเอาไว้ก่อน โดยอาจอ้างว่าเครื่องมือทำงานมาหลายปีแล้ว ไม่ทราบว่ามีการตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์ (เขาทดสอบเฉพาะ pH probe เท่านั้น) เช่น pump ฯลฯ ว่ายังทำงานได้ถูกต้องหรือเปล่า ดังนั้นคงต้องตรวจสอบว่าเครื่องมือยังทำงานได้ถูกต้องอยู่หรือเปล่า โดยทำการเก็บตัวอย่างมาแล้วแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งไทเทรตด้วยเครื่องคำนวณ และอีกส่วนหนึ่งไทเทรตด้วยมือ ถ้าพบว่าเครื่องเสียหรือมีปัญหาก็จะได้แก้ไข

เอาไว้พอเข้าถึงตัวเครื่องได้แล้วก็ค่อยหาทางตรวจสอบโปรแกรมคำนวณที่อยู่ในเครื่องว่าถูกต้องหรือไม่ หรือถ้าเป็นไปได้ถ้าเขามีข้อมูลปริมาตร NaOH ที่ใช้ในการไทเทรต กับความเข้มข้นที่รายงาน คุณก็จะสามารถทำการคำนวณได้ทันทีเป็นขั้น ๆ ให้ชัดเจน เพื่อแสดงให้เห็นว่าผลการคำนวณที่เครื่องรายงายกับที่คุณคำนวณนั้นตรงกันหรือไม่

เหตุผลที่ผมให้คุณเริ่มการวิเคราะห์ปัญหาไปที่เครื่องมือก่อน หรือโยนไปให้คนขายเครื่องมือก่อน ทั้งนี้ก็เพื่อทำให้คนที่เกี่ยวข้องไม่เกิดความรู้สึกว่าคุณกำลังจับผิด เพราะสิ่งที่ผิดพลาดมา ๒-๓ ปีนั้น ถ้าพบว่าปัญหาเกิดจากความบกพร่องในการทำงานของคน ๆ หนึ่งหรือกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง ก็อาจมีคน (หรือผู้บังคับบัญชา) ใช้ข้อมูลดังกล่าวเล่นงานเขาได้ ซึ่งจะเป็นการสร้างศัตรูในการทำงานหรือทำให้เพื่อนฝูงกันมีทะเลาะกัน (ทั้ง ๆ ที่ไม่ใช่ความผิดของเราเลย) ดังนั้นจึงควรใจเย็น ๆ และค่อย ๆ ทำไป ในการทำงานนั้น ศิลปในการรักษาหน้าผู้อื่นเป็นสิ่งสำคัญในการที่จะทำให้เราทำงานร่วมกับผู้อื่นได้สะดวก

ผมเคยเจอปัญหาคนที่ยืนยันว่าตัวเองทำงานถูกต้องแล้ว แต่พอตรวจสอบจริงแล้วพบว่าทำงานผิด ทั้งนี้เป็นเพราะเขาต้องการผลักภาระการทำงานหรือความรับผิดชอบ โดยต้องการให้เราไปตรวจสอบคนอื่นก่อน แทนที่จะเขาจะตรวจสอบตัวเอง (เพราะขี้เกียจทำ ไม่อยากทำ กลัวว่าประวัติจะเสียหาย ฯลฯ)

สิ่งที่ทางแลปเขาตอบคุณมานั้น อาจทำให้เขารู้ตัวแล้วว่าทางเขามีความผิดพลาด แต่เขาไม่ต้องการยอมรับว่าเขามีความผิดพลาด เขาก็เลยต้องบอกว่าเขาถูกเอาไว้ก่อน แต่ลับหลังเขาอาจไปทำการตรวจสอบก็ได้ ถ้าเขาพบว่าเขามีความผิดพลาดเขาก็คงจะทำการตรวจสอบแก้ปัญหาภายในแบบเงียบ ๆ ถ้าเป็นเช่นนี้คุณอาจพบว่าในเร็ว ๆ นี้ผลการวัดจากแลปและทางฝ่าย operation จะออกมาตรงกันโดยที่ไม่มีคำอธิบายใด ๆ และก็อย่าไปถามถึงด้วย เอาบันทึกเหล่านี้ไว้ไปคุยแบบ off record กับทางเจ้าของโรงงานดีกว่า (ถ้าเขาถามถึง) โดยให้เขาไปหลอกถามทางแต่ละฝ่ายดูเอง

ถ้ามีปัญหาใดหรือที่ผมคาดการณ์ไว้ไม่ถูกต้อง ก็เขียนหรือโทรมาถามก็ได้

ลงชื่อ MO Memoir

หลังจากเมล์ฉบับนี้ก็ได้มีการโทรศัพท์ติดต่อกัน ทราบว่าทางแลปยังคงยืนยันเหมือนเดิมว่าเขาทำถูกต้องแล้ว (สาวน้อยไม่ได้มีโอกาสเข้าไปตรวจสอบความถูกต้องในการทำงานของแลป รวมทั้งตัวโปรแกรมที่ป้อนเข้าเครื่องไทเทรตอัตโนมัติด้วย) ก็เลยต้องติดต่อกลับไปยังผู้จำหน่ายเครื่องมือ เพื่อให้เขามาทำการสอบเทียบความถูกต้องของเครื่องมือวัดอีกครั้ง

ศุกร์ ๒๘ มกราคม ๒๕๕๔

สาวน้อย

ตอนนี้คิดว่าคุณคงได้ทำเรื่องการตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องวัดความหนาแน่นก่อน ก็เลยขอฝากความคิดเห็นเกี่ยวกับเครื่องดังกล่าวที่ได้อ่านจากคู่มือที่คุณส่งมาให้

ข้อควรระวังในการอ่านคู่มือ : เครื่องมือมาจากเยอรมัน คู่มือก็เลยแปลมาจากภาษาเยอรมัน ในภาษาเยอรมันจะใช้เครื่องหมาย comma "," แทนจุดทศนิยม "." ดังนั้นสมมุติว่าเวลาเขาเขียน 1,234 จะหมายถึง 1.234 (หนึ่งจุดสองสามสี่ ไม่ใช่หนึ่งพันสองร้อยสามสิบสี่) แม้ว่าเขาจะแปลคู่มือเป็นภาษาอังกฤษแล้ว ก็ยังเห็นการแก้ไขไม่หมดทุกจุด อันหนึ่งที่เห็นคือค่า temperature influence without compensation ในหน้า 5 ที่ยังเขียนเป็น 2,8 ซึ่งก็คือ 2.8 นั่นเอง

(๑) เรื่องของ span และ range

จาก Technical data ในหน้า 4 นั้น

ช่วง density range ที่เครื่องวัดได้คือ 0-5000 kg/m³ แต่คงไม่ได้หมายความว่าด้วยเครื่องเครื่องเดียวจะวัดได้ครอบคลุมหมด คงขึ้นอยู่กับว่าเอามาปรับแต่งให้วัดได้ในช่วงไหน

ช่วง calibration range อยู่ในช่วง 400-2000 kg/m³ ซึ่งตรงนี้ผมเข้าใจว่าเขาหมายถึงความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นต่ำสุดและความหนาแน่นสูงสุด ถ้าต้องการความละเอียดสูงก็ใช้ช่วง range ที่แคบ ซึ่งจะได้ความละเอียดสูง แต่วัดได้ในช่วงแคบ ๆ แต่ถ้าต้องการวัดได้ในช่วงกว้าง ๆ ก็ต้องใช้ช่วง range ที่กว้าง แต่จะได้ความละเอียดต่ำ

กล่าวคือถ้าเราต้องการวัดความหนาแน่นในช่วง 1000-1400 kg/m³ ถ้าเราตั้ง range ของเครื่องไว้ที่ 400 เราก็จะวัดค่าได้ละเอียด ส่วนจะละเอียดแค่ไหนต้องไปดูที่ค่า accuracy ซึ่งเขาระบุไว้ว่าคือ ±0.02%

ค่า accuracy ที่เขาระบุไว้นั้นมันไม่ชัดเจนว่าเป็น % ของ range หรือเป็น % ของความหนาแน่นที่วัด กล่าวคือถ้าเป็น % ของความหนาแน่นที่วัด ค่านี้ก็คงขึ้นอยู่กับความหนาแน่นที่ต้องการวัด กล่าวคือถ้าความหนาแน่นที่วัดนั้นมีค่าประมาณ 1000 kg/m³ เครื่องก็จะวัดค่าได้ผิดพลาดไม่เกิน ±0.2 kg/m³ แต่ถ้าความหนาแน่นที่วัดนั้นมีค่าประมาณ 4000 kg/m³ เครื่องก็จะวัดค่าได้ผิดพลาดไม่เกิน ±0.8 kg/m³

แต่ถ้าค่า accuracy เป็น % ของ range ดังนั้นถ้าตั้ง range ไว้ที่ 400 เพื่อวัดความหนาแน่นในช่วง 1000-1400 kg/m³ ค่า accuracy ก็จะอยู่ที่ระดับ ±0.08 kg/m³ (±0.02% ของช่วง 400) แต่ถ้าตั้ง range ไว้ที่ 2000 (เช่นตั้งไว้ในช่วง 1000-3000 kg/m³ ซึ่งก็สามารถวัดค่าความหนาแน่นในช่วง 1000-1400 kg/m³ ได้เช่นเดียวกัน) แต่ความถูกต้องของการวัดจะอยู่ที่ระดับ ±0.4 kg/m³

โดยส่วนตัวผมแล้วคิดว่าค่า accuracy น่าจะเป็น % ของ range มากกว่า ทำนองเดียวกับ multi meter ที่เราใช้ว่าแรงดันไฟฟ้า ด้วยหน้าจอเดียวกันเราสามารถวัดในช่วง 0-1.5 V หรือ 0-250 V ได้ แต่ค่าที่อ่านได้จะละเอียดแตกต่างกัน แต่ถ้าคิดเป็น % แล้วจะพอ ๆ กัน

การตั้ง range ไว้แคบ (เช่นตั้งไว้ 400) จะทำให้อ่านค่าได้ละเอียด แต่ถ้าระบบไม่นิ่ง จะเห็นค่าเต้นไปมามาก การตั้งค่า range ไว้กว้าง (เช่นตั้งไว้ 2000) จะทำให้อ่านค่าได้หยาบมากขึ้น แต่ตัวเลขจะไม่แกว่งไปมามาก

สำหรับเครื่องนี้คงต้องไปดูว่าเขาตั้ง range ไว้ช่วงไหน โดยเราอาจประมาณได้จากความหนาแน่นของน้ำบริสุทธิ์และความหนาแน่นของกรด HNO₃ เข้มข้น (70 wt% ซึ่งเป็นความเข้มข้นสูงสุดที่ขายกัน) กล่าวคือ

ความหนาแน่นของกรด HNO₃ เข้มข้น (70 wt%) 1400 kg/m³

ความหนาแน่นของน้ำบริสุทธิ์ที่ 4ºC 1000 kg/m³

จากนั้นก็เผื่อผลของอุณหภูมิ โดยอุณหภูมิสูงขึ้นของเหลวจะมีความหนาแน่นต่ำลง ดังนั้นในกรณีนี้แทนที่เราจะตั้ง range ไว้ที่ 400 เพื่อวัดค่าในช่วง 1000-1400 kg/m³ เราก็อาจตั้ง range ไว้เป็น 400 เพื่อวัดค่าในช่วง 900-1300 kg/m³ ก็ได้ ถ้าเราคิดว่าสารละลายของเราไม่ใช่กรดเข้มข้นมาก หรือไม่ก็เผื่อค่า range เป็น 500 เพื่อวัดค่าในช่วง 900-1400 kg/m³ ก็ได้ แต่ทั้งนี้คุณคงต้องไปดูข้อมูลของโรงงานของคุณว่าช่วงความหนาแน่นต่ำสุดและความหนาแน่นสูงสุดนั้นแตกต่างกันแค่ไหน และอยู่ในช่วงไหน

(๒) การชดเชยอุณหภูมิ

อีกสิ่งที่ต้องตรวจสอบคือ อุณหภูมิที่ได้ทำการสอบเทียบ (calibrate) กับอุณหภูมิทำงานจริงนั้นเท่ากันหรือไม่ หรือแตกต่างกันมาก เพราะอาจส่งผลได้ ผมเองไม่มีข้อมูลความหนาแน่นของสารละลายกรด HNO₃ ที่อุณหภูมิต่าง ๆ ดังนั้นในที่นี้คงต้องยกตัวอย่างน้ำ

น้ำบริสุทธิ์ที่ 30ºC มีความหนาแน่นประมาณ 996 kg/m³

น้ำบริสุทธิ์ที่ 80ºC มีความหนาแน่นประมาณ 972 kg/m³

ที่ยกตัวอย่างน้ำที่อุณหภูมิสูงเพราะคาดว่าเมื่อกรดละลายในน้ำแล้ว น้ำจะร้อนขึ้น ซึ่งจะเห็นว่าความหนาแน่นจะลดลงประมาณ 24 kg/m³ หรือประมาณ 2.4%

ลงชื่อ MO Memoir

ในขณะนี้การติดต่อสิ้นสุดเพียงแค่นี้ แต่หวังว่าพวกคุณเมื่อได้อ่านแล้วคงได้เห็นภาพอะไรต่อมิอะไรบ้างแล้ว