วันพุธที่ 30 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๗) MO Memoir : Wednesday 30 November 2554



เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับแนวทางการเขียนโครงร่างเพื่อสอบหัวข้อวิทยานิพนธ์ของนิสิตป.โท และแนวทางการทำซีเนียร์โปรเจคของนิสิตป.ตรี

แม้ว่าจากเหตุการณ์น้ำท่วมจะทำให้ทางมหาวิทยาลัยต้องเลื่อนการเปิดภาคการศึกษาปลายไปเป็นวันอังคารที่ ๑๓ ธันวาคม ๒๕๕๔ และวันสิ้นสุดภาคการศึกษาปลายคือวันศุกร์ที่ ๑๓ เมษายน ๒๕๕๔ แต่ทางมหาวิทยาลัยยังคงกำหนดเปิดเรียนภาคการศึกษาต้น ปีการศึกษา ๒๕๕๕ ไว้ในวันอังคารที่ ๕ มิถุนายน ๒๕๕๕ นั่นแสดงว่าสำหรับนิสิตป.โทแล้ว กำหนดเส้นตายสำหรับการสอบวิทยานิพนธ์นั้นยังคงอยู่ที่เดิม (ไม่ได้เลื่อนออกไปเนื่องจากน้ำท่วม) ดังนั้นในช่วงที่ผ่านมาผู้ที่ประสบปัญหาน้ำท่วมและไม่สามารถเข้ามาทำแลปได้ก็คงต้องเร่งมือกันหน่อย แต่สำหรับนิสิตป.ตรีที่ทำซีเนียร์โปรเจคนั้นระยะเวลาในการทำก็ยังคงเท่าเดิม

ในช่วงรอบเดือนที่ผ่านมาแม้ว่ากลุ่มเราจะอยู่กันไม่พร้อมหน้า ต่างกระจัดกระจายกันไปคนละทาง แต่ก็ยังมีงานบางส่วนที่ยังดำเนินอยู่ ดังนั้นจึงเห็นสมควรที่จะเขียนบันทึกเพื่อทำความเข้าใจให้ตรงกันว่าสิ่งที่ได้พูดคุยกันไปนั้นมีเรื่องอะไรบ้าง ถ้ามีเรื่องไหนตกหล่นไปก็แจ้งให้ทราบด้วย

วันจันทร์ที่ 14 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

MO ตอบคำถาม เมื่อความแรงของพีค GC ลดลง MO Memoir : Monday 14 November 2554


กลับจากหาดใหญ่มาถึงบ้าน เปิดอีเมล์ก็พบว่ามีคำถามถามเข้ามาเกี่ยวกับพีค GC ที่หายไป เดาว่าผู้ถามน่าจะเรียนอยู่ที่สถาบันใกล้เจดีย์องค์ใหญ่ของประเทศ

ผมขอนำเอาคำถามที่เขาถามมา (มีการแก้ไขการพิมพ์และการสะกดเล็กน้อย) และคำตอบที่ผมได้ตอบไป (ซึ่งในฉบับนี้อาจมีรายละเอียดบางส่วนเพิ่มเติมจากอีเมล์ที่ตอบเขากลับไป) มาให้พวกคุณลองศึกษาดูเนื่องจากเห็นว่าเป็นประโยชน์แก่พวกคุณทุกคนในการทำความเข้าใจพื้นฐานการทำงาน

ในการแก้ปัญหานั้นสิ่งแรกที่เราควรทำคือ "วางความคิดให้เป็นกลาง" การวางความคิดให้เป็นกลางในที่นี้หมายถึงอย่าด่วนตั้งข้อสรุปเพื่อตัดประเด็นบางประเด็นออกไปก่อนที่จะทำการหาต้นตอของปัญหาว่าเรื่องใดไม่ใช่สาเหตุ แต่ควรพิจารณาความเป็นไปได้ต่าง ๆ ให้หมดเสียก่อนแล้วค่อยหาเหตุผลหรือทำการตรวจสอบเพื่อที่จะตัดสินว่าความเป็นไปได้อันไหนมันไม่ควรเป็นไปได้

เมื่อ 9 พฤศจิกายน 2554 เวลา 1:19, เขียนว่า:

สวัสดีคะ หนูมีปัญหาจะปรึกษา พอดีหนูรันปฏิกิริยาฟิชเชอร์โทรป โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Co/Al2O3 โดยใช้เครื่อง GC ชนิด TCD และ FID เป็นตัวตรวจวัดสารผลิตภัณฑืที่ได้ แต่มันเกิดปัญหาตรงที่เครื่อง TCD มันไม่มีพีคมีเทนอร่าคะ คอนเวอร์ชั่นก็น้อยมาก ๆ (ไม่เกิน 10) ไม่ทราบว่ามันเกิดจากสาเหตุอะไร แต่เครื่อง FID มีพีคขึ้นนะคะ รันมาหลายรอบแล้วก็ยังเป็นแบบนี้ รบกวนช่วยไขข้อข้องใจด้วยนะคะ...ขอบคุณมากคะ

การพิจารณาปัญหาตรงนี้ผมเริ่มมองจากจุดที่ว่า ผลการวิเคราะห์มันไม่เป็นไปตามที่มีการคาดหวัง ซึ่งสาเหตุที่มันไม่เป็นไปตามที่คาดหวังอาจเป็นเพราะ

(ก) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้นั้นมันไม่เหมือนกับที่เคยใช้มา เช่นอาจเป็นเพราะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมจากต่าง batch กัน และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จากแต่ละ batch นั้นมีความแตกต่างกันอยู่

(ข) พารามิเตอร์การวัดของเครื่อง GC (เช่น ความว่องไว ความแรงของสัญญาณ ความถี่ในการเก็บตัวอย่าง ฯลฯ) ถูกเปลี่ยนไป ปัญหานี้มักเกิดกับเครื่องที่มีคนใช้งานหลายคน และผู้ใช้งานไม่เคยตรวจสอบหรือสนใจว่าพารามิเตอร์ใดบ้างที่ส่งผลต่อขนาดของพีคและเวลาที่พีคใช้ในการเคลื่อนออกจากคอลัมน์

(ค) ระบบท่อแก๊สของเครื่อง GC มีการรั่วไหล เช่นที่ตำแหน่ง septum หรือที่จุดต่อต่าง ๆ ของคอลัมน์

(ง) พีคที่ได้มีการเหลื่อมซ้อน และการแยกพีคเพื่อคำนวณหาพื้นที่/ความสูงของแต่ละพีคกระทำอย่างไม่เหมาะสม

(จ) ภาวะการทำปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงไป เช่น
- ส่วนผสมของแก๊สเปลี่ยนไป ซึ่งอาจเกิดจากการผสมแก๊ส หรือแก๊สที่ใช้นั้นใช้ต่างถังกัน และแก๊สต่างถังกันนั้นมีสิ่งปนเปื้อน (impurity) ที่แตกต่างกัน และตัวเร่งปฏิกิริยาเองก็ sensitive ต่อการเปลี่ยนแปลงชนิด/ปริมาณสิ่งปนเปื้อนนั้นด้วย
- ค่าอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาที่วัดได้แตกต่างจากค่าอุณหภูมิการทำงานที่แท้จริงของตัวเร่งปฏิกิริยา (มักเกิดในกรณีที่ปลายเทอร์โมคับเปิลไม่ได้สัมผัสกับอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรง)

(ฉ) การเก็บแก๊สตัวอย่างมาฉีดกระทำอย่างไม่เหมาะสม ทำให้การฉีดแต่ละครั้งฉีดแก๊สที่ความดันที่แตกต่างกัน ดังนั้นแม้ว่าความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ในแก๊สจะเหมือนเดิม (เมื่อคิดเป็น mol% หรือ vol%) แต่การฉีดที่ความดันแตกต่างกันแม้ว่าจะใช้ปริมาตรเท่ากัน จะเห็นขนาดของพีคเปลี่ยนไปตามความดันของแก๊สที่ฉีด

คำตอบที่ผมตอบเขาไปมีดังนี้

เสาร์ ๑๒ พฤศจิกายน ๒๕๕๔

ผมพึ่งกลับจากต่างจังหวัดก็เลยพึ่งจะได้เห็นอีเมล์ จากข้อมูลที่คุณให้มา (ซึ่งน้อยมาก) ก็พอจะให้คำแนะนำสั้น ๆ ได้ดังนี้ก่อนนะครับ

ก่อนอื่นขอตกลงกันก่อนนะครับว่า ถ้าผมใช้คำว่า "ปริมาตร" ก็คือปริมาตรสารที่ฉีด ถ้าใช้คำว่า "ปริมาณ" จะหมายถึงน้ำหนักหรือโมลของสารที่ฉีด เพราะในกรณีของแก๊สนั้น "ปริมาณ" ขึ้นกับ "ปริมาตร" และ "ความดัน" ด้วย ที่ "ปริมาตร" เท่ากัน แต่ "ความดัน" แตกต่างกัน ตัวที่มีความดัน "สูงกว่า" ก็จะมี "ปริมาณ" ที่มากกว่าตัวที่มีความดัน "ต่ำกว่า"

1. โดยหลักแล้วเมื่อเราฉีดสารตัวอย่างเข้าไปในคอลัมน์ GC เราควรต้องทำให้สารนั้นออกมาพ้นคอลัมน์ (คือวิ่งต่อไปยัง detector)

2. แต่ก็มีบางรายประสบปัญหาสารที่ฉีดเข้าคอลัมน์ไม่ออกจากคอลัมน์ ทำให้ไม่เห็นสัญญาณ

3. ปัญหาตามข้อ 2. มักจะเกิดกับกรณีที่สารนั้นมีความเป็นขั้วสูงมาก ทำให้เกาะกับคอลัมน์ไว้แน่น ถ้าใช้อุณหภูมิไม่สูงพอ (บ่อยครั้งที่อูณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดเพียงเล็กน้อยก็ไม่เพียงพอ) สารนั้นจะไม่หลุดออกมาจากคอลัมน์ ทำให้ detector มองไม่เห็น

4. แต่ในกรณีของ CH4 นั้นเนื่องจากเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ดังนั้นถ้าเราใช้อุณหภูมิคอลัมน์ที่สูงกว่าจุดเดือดของ CH4 CH4 ก็ควรต้องออกมาจากคอลัมน์

5. ในกรณีที่เราพบว่าพีคของสารนั้นมีขนาดเล็กกว่าที่ควรจะเป็นนั้น มีสิ่งที่ต้องตรวจสอบหลายอย่าง เช่น
5.1 เราฉีดแก๊สตัวอย่างปริมาณเท่าเดิม แต่ความเข้มข้นของสารที่ต้องการวัดนั้นลดน้อยลง (เช่นเป็นเพราะตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ว่องไวเหมือนเดิม แต่เราคิดว่าเท่าเดิม) ในกรณีเช่นนี้เรามักเห็นสารตัวอื่นมีปริมาณเท่าเดิมหรือเพิ่มขึ้น แต่สารตัวที่เราสนใจนั้นมีปริมาณลงลง
5.2 ความเข้มข้นของสารที่ต้องการวัดในแก๊สตัวอย่างนั้นเท่าเดิม และปริมาณที่ฉีดนั้นเปลี่ยนแปลงไป ปัญหานี้เกิดได้ง่ายกับกรณีที่ใช้เข็ม GC เก็บตัวอย่างแล้วนำมาฉีด เพราะเข็มเกิดการอุดตัน ทำให้ความดันในกระบอก syringe นั้นลดต่ำลง ในกรณีนี้เราจะเห็นพีคของสารทุกสารลดลงเป็นสัดส่วนเหมือน ๆ กันหมด
5.3 ความว่องไวของ detector ไม่เหมือนเดิม เช่นอาจเป็นเพราะมีการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การตั้งเครื่องไปเป็นค่าอื่น เช่นเปลี่ยนกระแส TCD หรือสัดส่วนระหว่างอากาศกับไฮโดรเจนในกรณีของ FID การตั้งค่า attenuation การตั้งค่า range (หรือช่วงความกว้างสัญญาณที่จะวัด) เป็นต้น ในกรณีเช่นนี้เราจะเห็นพีคทุกพีคเปลี่ยนไปหมด
5.4 มีการรั่วไหลเกิดขึ้น เช่นบริเวณ Injector port ซึ่งในกรณีที่เราใช้ syringe ฉีดแก๊สตัวอย่าง เมื่อฉีดไปหลาย ๆ ครั้งจะทำให้ septum รั่ว แก๊สตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปจะรั่วไหลออกมาข้างนอกไม่ไหลเข้าคอลัมน์ หรือในกรณีที่มีการรั่วไหลที่ข้อต่อระหว่างคอลัมน์กับ Injector port) ในกรณีนี้มักจะเห็นเวลาที่พีคออกมาเปลี่ยนไป (ออกมาช้าลง) พร้อม ๆ กับความสูงที่เปลี่ยนไป (ความสูงลดลง) แต่ถ้าเป็นการรั่วไหลที่ข้อต่อระหว่างคอลัมน์กับ Detector port เราจะเห็นพีคออกมาที่เวลาเดิม แต่ความสูงจะลดลง
5.5 ถ้าเป็นการฉีดโดยใช้ gas sampling loop อาจมีปัญหาเรื่องความดันแก๊สใน sampling loop แตกต่างกัน ที่ปริมาตร sampling loop เท่ากัน ตัวที่ความดันต่ำกว่าจะเห็นพีคเล็กลงทุกพีค

6. พีคมีการเหลื่อมซ้อน ทำให้การลากเส้น base line ไม่เหมาะสม พื้นที่ที่คำนวณได้จึงน้อยกว่าความเป็นจริง (เช่นที่เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๔๓ วันศุกร์ที่ ๑๐ กรกฎาคม ๒๕๕๒ เรื่อง "ทำความรู้จักกับ Chromatogram ตอนที่ 2)

7. Base line อยู่ต่ำเกินไป ถ้าเป็นพีคใหญ่จะเห็นเฉพาะส่วนยอดของพีค ถ้าเป็นพีคเล็กจะมองไม่เห็น (เรื่องทำนองนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๘๑ วันศุกร์ที่ ๒๗ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "ทำความรู้จักกับ Chromatogram ตอนที่ 3)

8. พีค CH4 ที่เห็นจาก FID เกิดการเหลื่อมซ้อนกับพีคอื่น ทำให้เราเห็นปริมาณของ CH4 (อันที่จริงเป็นปริมาณของ CH4 รวมกับสารอื่น) มากกว่าที่วัดได้จาก TCD ในกรณีนี้ข้อมูล TCD จะเป็นข้อมูลที่ถูกต้อง แต่ข้อมูล FID เป็นข้อมูลที่ผิด

9. ผมไม่ทราบว่าคุณคำนวณ conversion จากปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิด หรือปริมาณสารตั้งต้นที่หายไป ในกรณีที่ค่า conversion ต่ำมาก การคำนวณจากผลิตภัณฑ์ที่เกิดจะให้ผลที่ดีกว่า

ลองเอาไปพิจารณาดูก่อนนะครับ ว่าพอจะช่วยอะไรได้บ้าง

สวัสดี

ในเช้าวันถัดมา ก็มีอีเมล์ตอบกลับมาดังนี้

อาทิตย์ ๑๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๔ เวลา ๔.๒๑ น เขียนว่า

ก่อนอื่นต้องขอขอบคุณสำหรับคำตอบเบื้องต้นนะคะ...ตอนที่รันปฏิกิริยาจะฉีดสารโดยใช้วิธีแบบ gas sampling loop คะ จากที่อ่านคำแนะนำเบื้องต้น ทำให้เกิดข้อสันนิษฐานว่าวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาจะส่งผลต่อการเกิดผลิตภัณฑ์น้อยด้วยหรือไม่คะ กรณีนี้จะเตรียมตัวเร่งโดยใช้วิธี incipient wetness impregnation คือนำสารละลายของโคบอลไนเตรตกับตัวรองรับ Al2O3 เอาไปปั่นกวนโดยใช้เครื่อง Magnetic stirrer โดยใช้อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส นาน 7 ชั่วโมง ตอนปั่นกวนก็พบว่าสารละลายจากที่เป็นของเหลวเริ่มแห้งจึงเติมน้ำกลั่นแล้ว stir ต่อจนครบเวลา 6 ชั่วโมง ก็มีบางส่วนไหม้ติดกับบีกเกอร์บ้าง จากนั้นก็เอาไปอบที่ 110 องศาเซลเซียส 12 ชั่วโมง จึงนำสารมาบด แคลไซน์ 350 องศาเซลเซียส นาน 3 ชั่วโมง จากนั้นก็ packed ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมเรียบร้อยแล้วปริมาณ 0.2 กรัม ลงใน fixed bed reactor รีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแก๊สไฮโดรเจนที่ 350 องศาสเซลเซียส นาน 2 ชั่วโมง จากนั้นรันปฏิกิริยาโดยใช้อุณหภูมิ 220 องศาเซลเซียส ความดัน 1 atm ค่ะ

**คำถามทีสงสัยคือ
1. การบดตัวเร่งปฏิกิริยาถ้าบดละเอียดจนเกินไปจะส่งผลทำให้โครงสร้างของตัวเร่งเปลี่ยนแปลงไปอันเป็นผลทำให้ความว่องไวต่อปฏิกิริยาลดน้อยลง...ส่วนนี้มีผลไหมค่ะ
2. เวลาที่ใช้ในการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยา (hold) มีความสำคัญอย่างไรบ้างคะ ความเหมาะสมควรวัดจากอะไร
3. วิธีเตรียมสารเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดความบ่องพร่องหรือไม่ค่ะ
4. การคำนวณ conversion จะคำนวณจากปริมาณสารตั้งต้นที่หายไปคะ อยากทราบว่าถ้าคำนวณจากผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นต้องคำนวณอย่างไรค่ะ...รบกวนด้วยนะคะ ขอบพระคุณมากคะ

แล้วในเวลาไล่เลี่ยกันก็มีฉบับถัดมาส่งข้อมูลเพิ่มเติมมาสั้น ๆ ดังนี้

อาทิตย์ ๑๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๔ เวลา ๔.๓๓ น เขียนว่า

เพิ่มเติมข้อมูลอีกนิดคะ...เราใช้ CO/H2 ในการรันปฏิกิริยาโดยมีอัตราส่วน H2/CO เท่ากับ 2.33 ค่ะ

คำแนะนำสำหรับคำถามชุดที่สองมีดังนี้

1. เรื่องการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องเทคนิคการเคลือบฝัง (impregnate) ตัวรองรับ (support) เสียก่อน โดยทั่วไปเทคนิคการเคลือบฝังตัวรองรับแบ่งออกได้เป็น ๓ รูปแบบโดยใช้ปริมาตรสารละลายเทียบกับกับปริมาตรของรูพรุนของตัวรองรับเป็นเกณฑ์ดังนี้

(ก) Dry impregnation วิธีการนี้ปริมาตรสารละลายที่ใช้จะ "น้อยกว่า" ปริมาตรของรูพรุนของตัวรองรับ
(ข) Incipient wetness วิธีการนี้ปริมาตรสารละลายที่ใช้จะ "เท่ากับ" ปริมาตรของรูพรุนของตัวรองรับ และ
(ค) Wet impregnation วิธีการนี้ปริมาตรสารละลายที่ใช้จะ "มากกว่า" ปริมาตรของรูพรุนของตัวรองรับ

วิธีการ Dry impregnation และ Incipient wetness มีข้อดีตรงที่ถ้าทำอย่างเหมาะสมแล้ว โลหะที่เราต้องการเติมลงไปบนตัวรองรับที่มีอยู่ในสารละลายที่ใช้เคลือบฝัง จะสามารถเข้าไปในรูพรุนของตัวรองรับได้เกือบทั้งหมด มีตกค้างอยู่บนผิวภาชนะที่ใช้ในการเคลือบฝังน้อยมาก ซึ่งเหมาะแก่การเติมโลหะที่มีราคาสูง (เช่น Pt Pd Ag เป็นต้น) แต่สองวิธีการนี้จะมีปัญหาถ้าหาก
- ปริมาตรรูพรุนของตัวรองรับนั้นต่ำ ซึ่งจะทำให้ปริมาตรตัวทำละลายนั้นต่ำไปด้วย และ
- เกลือของโลหะที่ต้องการเติมนั้นละลายในตัวทำละลายได้น้อย ทำให้ไม่สามารถละลายเกลือของโลหะที่ต้องการ load ได้หมดในการละลายเพียงครั้งเดียว

ในกรณีเช่นนี้อาจต้องทำการเคลือบฝังหลายครั้งโดยค่อย ๆ ละลายเกลือโลหะทีละน้อย ๆ ในตัวทำละลายที่มีปริมาตรเท่ากับรูพรุน จากนั้นจึงนำสารละลายนั้นไปทำการเคลือบฝัง อบตัวเร่งปฏิกิริยาทีผ่านการเคลือบฝังแล้วให้แห้ง และทำการเคลือบฝัง-อบแห้งซ้ำอีก เพื่อให้สามารถเติมโลหะได้ในปริมาณที่ต้องการ

วิธีการ wet impregnationนั้นทำได้ง่ายกว่า เพราะเราสามารถปรับปริมาตรตัวทำละลายให้เหมาะสมกับค่าการละลายของเกลือโลหะที่ต้องการเติมได้ แต่วิธีการนี้มีปัญหาเรื่องเมื่อตัวทำละลายแห้ง บางส่วนของโลหะที่ต้องการเติมนั้นไม่ได้เข้าไปในรูพรุนของตัวรองรับ แต่ตกผลึกค้างอยู่บนผิวภาชนะที่ใช้ในการเตรียม ปริมาณเกลือที่ตกค้างบนผิวภาชนะขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น รูปร่างภาชนะ ความรุนแรงของการปั่นกวน อัตราการระเหย ปริมาตรตัวทำละลายที่ใช้ เป็นต้น 
 
การเตรียมแบบ wet impregnationนี้จะได้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความแตกต่าง (ในด้านปริมาณโลหะที่เติมเข้าไป แม้ว่าจะใช้สารละลายที่ความเข้มข้นและปริมาตรเดียวกัน และใช้อุปกรณ์ชุดเดียวกัน) ระหว่างแต่ละ batch ค่อนข้างมาก ดังนั้นแม้ว่าจะเตรียมโดยวิธีการที่คิดว่าเหมือนกัน แต่ถ้านำไปวิเคราะห์ปริมาณโลหะที่เติมเข้าไปได้มักจะพบว่าแตกต่างกันอยู่ เมื่อนำไปทำการทดลองแม้ว่าจะทำการทดลองที่ภาวะเดียวกันก็จะได้ผลออกมาไม่เหมือนกัน

ถ้าต้องการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค wet impregnation และการเตรียมเพียง batch เดียวไม่เพียงพอที่จะได้ตัวเร่งปฏิกิริยามากพอที่จะใช้ตลอดการทดลอง (เผื่อสำหรับการวิเคราะห์ต่าง ๆ ด้วย) ก็ควรที่จะเตรียมขึ้นมาหลาย batch ก่อน จากนั้นจึงนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมได้ทุก batch มาผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน แล้วจึงนำไปใช้งาน/ส่งไปวิเคราะห์

ในกรณีนี้การเตรียมควรจะเรียกว่าเป็นแบบ wet impregnation ไม่ใช่ incipient wetness

2. เรื่องการบดตัวเร่งปฏิกิริยา

การบดเป็นการทำให้ขนาดอนุภาคของแข็งนั้นเล็กลง ไม่ได้ส่งผลใด ๆ ต่อโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ส่งผลต่อความสามารถของแก๊สในการแพร่เข้าไปข้างในหรือแพร่ออกมาจากรูพรุนของตัวเร่งปฏิกิริยา เรื่องนี้เกี่ยวกับ internal mass transfer resistance

อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นผงละเอียดมากกว่า จะสามารถใช้ active site ที่อยู่ลึกเข้าไปในรูพรุนของอนุภาคได้ ทำให้ใช้ active site ได้เต็มที่ แต่ถ้าเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ สารตั้งต้นที่แพร่เข้าไปในรูพรุนจะทำปฏิกิริยาหมดก่อนที่จะแพร่เข้าไปถึงด้านในสุดของรูพรุน ดังนั้น active site ที่อยู่ลึกเข้าไปในรูพรุนจะไม่ถูกใช้งาน (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีหรือไม่มีก็มีค่าเท่ากัน)

ในรายละเอียดที่ให้มานั้นไม่ได้บอกว่ามีการบดหลังการ calcine หรือไม่ ซึ่งถ้าจะให้ดีแล้วควรมีการบดให้เป็นผงใหม่ เพราะบ่อยครั้งที่เมื่อเราเอาผงของแข็งที่ละเอียดไปเผา ของแข็งเหล่านั้นอาจเกิดการหลอมรวมติดกันตรงบริเวณจุดสัมผัสระหว่างอนุภาคแต่ละก้อน

จากรายละเอียดที่ให้มาจุดที่น่าทำการตรวจสอบคือขั้นตอนการรีดิวซ์ด้วยไฮโดรเจน เพราะตรงนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา

ในการรีดิวซ์นั้นโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจนจะต้องแพร่เข้าไปในรูพรุนเพื่อเข้าไปรีดิวซ์โคบอล์ตออกไซด์ที่อยู่ในรูพรุน ให้กลายเป็นโลหะโคบอล์ต ถ้าหากเราบดอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนการรีดิวซ์ให้ละเอียด ไฮโดรเจนก็จะสามารถแพร่ลึกเข้ารีดิวซ์โคบอล์ตออกไซด์ที่อยู่ในรูพรุนได้หมด แต่ถ้าอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนการรีดิวซ์นั้นมีขนาดใหญ่เกินไป จะมีปัญหาการรีดิวซ์โคบอล์ตออกไซด์ที่อยู่ในรูพรุนได้ไม่หมดเกิดขึ้นได้

ดังนั้นแม้ว่าตอนเริ่มต้นตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองจะมีจำนวนโคบอล์ตออกไซด์เท่ากัน แต่เมื่อทำการรีดิวซ์ด้วยภาวะเดียวกัน (อุณหภูมิ ความดันไฮโดรเจน และเวลาที่ใช้ เท่ากัน) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นผงอนุภาคที่ละเอียดกว่าจะถูกรีดิวซ์ได้สมบูรณ์ก่อนตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นอนุภาคที่ใหญ่กว่า 
 
ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ที่ว่าระยะเวลาที่ใช้รีดิวซ์นั้น (เช่น ๒ ชั่วโมงในกรณีนี้) อาจเพียงพอที่จะรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นผงละเอียดได้สมบูรณ์ แต่ไม่เพียงพอที่จะรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นผงที่หยาบกว่าได้สมบูรณ์

ในขณะเดียวกันก็ควรต้องทำการตรวจสอบด้วยว่าภาวะที่ใช้ในการรีดิวซ์นั้น ใช้อุณหภูมิสูงพอและเวลานานพอที่จะทำการรีดิวซ์ได้สมบูรณ์หรือไม่ เพราะถ้าใช้อุณหภูมิต่ำเกินไป แม้ว่าจะใช้เวลานานเท่าใดก็จะไม่สามารถทำการรีดิวซ์ได้สมบูรณ์ แต่ถ้าใช้อุณหภูมิที่สูงเพียงพอแล้ว เพียงแค่ให้เวลานานพอก็จะทำการรีดิวซ์ได้สมบูรณ์ 
 
ในกรณีของการทำปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นมีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างกันมาก เช่นในกรณีนี้ที่ CO มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 28 ส่วนไฮโดรเจนมีน้ำหนักโมเลกุลเพียง 2 ไฮโดรเจนจะแพร่เข้าไปในรูพรุนได้เร็วกว่า CO ดังนั้นถ้าใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปัญหาเรื่อง internal mass transfer resistance จะพบว่าสัดส่วนโมลของของสารตั้งต้นแต่ละตัวที่ทำปฏิกิริยากันอยู่ในรูพรุนนั้นจะแตกต่างไปจากสัดส่วนโมลของสารตั้งต้นนั้นในแก๊สที่อยู่ข้างนอกตัวเร่งปฏิกิริยา โดยองค์ประกอบของแก๊สในรูพรุนจะมีสัดส่วนโมลของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า (ในกรณีนี้คือไฮโดรเจน) สูงกว่าสัดส่วนโมลในเฟสแก๊สที่อยู่รอบ ๆ อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างเช่นในกรณีนี้แก๊สที่ป้อนเข้าไปมีไฮโดรเจนต่อ CO เท่ากับ 2.33 แต่แก๊สที่อยู่ในรูพรุนของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีสัดส่วนไฮโดรเจนต่อ CO มากกว่า 2.33 ส่วนจะมากกว่าเท่าไรนั้นขึ้นอยู่กับขนาดรูพรุนและขนาดอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งถ้าอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นผงละเอียดและรูพรุนมีขนาดใหญ่ ความแตกต่างนี้ก็อาจไม่มีนัยสำคัญใด ๆ

3. เรื่องการฉีดแก๊สตัวอย่างด้วย sampling valve

ในการฉีดแก๊สด้วย sampling valve นั้นเราจะใช้ sampling loop เป็นตัวกำหนด "ปริมาตร" แก๊สตัวอย่างที่ต้องการฉีด แต่ "ปริมาณ" ตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปนั้นจะขึ้นอยู่กับ "ความดัน" ของแก๊สใน sampling loop ด้วย

ที่องค์ประกอบของแก๊สเดียวกันและ "ปริมาตร" ที่ฉีดเท่ากัน การฉีดตัวอย่างที่ความดันแก๊สใน sampling loop สูงกว่าจะทำให้เห็นพีคที่มีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นถ้าต้องการเปรียบเทียบผลจึงต้องมีการปรับค่าที่ได้ให้มาอยู่ที่ความดันเดียวกันก่อน หรือไม่ก็หาทางทำให้ในการฉีดแต่ละครั้งความดันของแก๊สใน sampling loop จะต้องเท่ากันทุกครั้ง

ส่วนเรื่องที่ว่าจะต้องทำอย่างไรนั้นต้องไปดูการออกแบบระบบเก็บตัวอย่างว่าออกแบบระบบไว้อย่างไร
ที่เราเคยประสบคือตัว sampling valve เองมีรูให้แก๊สไหลผ่านที่มีขนาดเล็ก (1/16") ทำให้แก๊สไหลเข้า sampling loop ได้ลำบาก เกิดความดันย้อนกลับค่อนข้างสูง ส่งผลกระทบต่ออัตราการไหลของแก๊สจากแหล่งจ่าย ทำให้อัตราการไหลของแก๊สแต่ละตัวที่ป้อนเข้าไปทำปฏิกิริยาเมื่อแก๊สขาออกไม่ต้องไหลเข้า sampling loop และเมื่อไหลเข้า sampling loop นั้นแตกต่างกัน ซึ่งการแก้ปัญหาตรงจุดนี้ต้องพิจารณาระบบการทดลองเป็นราย ๆ ไป

4. เรื่องการคำนวณค่า conversion

ถ้าใครเคยทำการทดลองวัดความเข้มข้นของแก๊สด้วย GC จะเห็นว่า แม้ว่าเราจะควบคุมให้ความเข้มข้นของแก๊สที่ฉีดเข้าไปนั้นเท่าเดิม แต่พื้นที่ (หรือความสูง) ของ พีค GC ที่วัดได้นั้นจะไม่เหมือนเดิมทุกครั้ง (มีความคลาดเคลื่อนอยู่) 
 
ในกรณีที่ค่า conversion ของสารตั้งต้นต่ำมากนั้น การวัดปริมาณสารตั้งต้นที่หายไปจะมีความคลาดเคลื่อนค่อนข้างสูง การวัดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นแล้วนำมาคำนวณกลับว่าสารตั้งต้นต้องหายไปเท่าใดจึงจะทำให้เห็นผลิตภัณฑ์ในปริมาณที่วัดได้นั้นจะให้ความถูกต้องมากกว่า แต่มีข้อแม้ว่าการคำนวณจากปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นต้องสามารถวัดผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นได้ทุกตัวจึงจะบอกปริมาณสารตั้งต้นที่หายไปได้ถูกต้อง

การวัดปริมาณสารตั้งต้นที่หายไปร่วมกับการวัดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะทำให้เราทราบได้ว่าเราเห็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นครบทุกตัวหรือไม่ ในกรณีที่มีการสะสมของผลิตภัณฑ์บนตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่นเกิด coking) เราจะเห็นปริมาณผลิตภัณฑ์ที่วัดได้นั้นน้อยกว่าปริมาณสารตั้งต้นที่หายไป

อีกเรื่องหนึ่งที่ควรต้องทำการตรวจสอบด้วยคือ calibration curve (กราฟความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณสารกับขนาด (พื้นที่/ความสูง) ของสัญญาณ GC) ที่ใช้นั้นถูกต้องหรือไม่ ไม่ควรนำ calibration curve ที่คนอื่นทำเอาไว้มาใช้งานเลยโดยไม่คิดจะทำการตรวจสอบ

และในขณะเดียวกันก็ต้องดูด้วยว่าพีคแต่ละพีคที่ปรากฏใน chromatogram ที่ได้นั้นแยกจากกันชัดเจน ถ้ามีการเหลื่อมซ้อนกันอยู่ก็ต้องพิจารณาดูว่าการลาก base line และการแบ่งพีคนั้นมีการกระทำอย่างเหมาะสมหรือไม่

อีเมล์ ๒ ฉบับหลังนี้ผมขอตอบผ่าน blog แทนก็แล้วกัน

วันอาทิตย์ที่ 13 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

มีให้ไม่ใช้และไม่มีให้ใช้ MO Memoir : Sunday 13 November 2554



ในเมื่ออยู่กรุงเทพมันไม่มีอะไรให้กินและไม่ที่ให้พัก ก็เลยหลบไปพักผ่อนที่หาดใหญ่สัก ๓ คืน ได้เรื่องต่าง ๆ กลับมาเล่าให้ฟังหลายเรื่อง แล้วจะค่อย ๆ ทยอยเล่าให้ฟังกันก็แล้วกัน
 
ฉบับนี้ขอเริ่มเกี่ยวกับเรื่องราวที่เห็นในระหว่างการเดินทางก่อน

. มีให้ไม่ใช้

ผมไม่ได้นั่งรถตู้โดยสารซะนาน เพิ่งจะมีโอกาสได้นั่งอีกครั้งตอนที่จะเดินทางไปยังสนามบินสุวรรณภูมิ เมื่อจ่ายตังค์เสร็จก็ขึ้นไปนั่งรอบนรถเพื่อรอรถออก เลือกที่นั่งได้แล้วก็มองหาเข็มขัดนิรภัย เพื่อจะใช้รัดตัวเอาไว้เผื่อเวลาเกิดอุบัติเหตุจะได้ไม่กระเด็นออกมานอกรถ (ส่วนจะตายหรือไม่ตายนั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง) และก็พบว่ารถคันที่นั่งนั้น (และคันอื่นด้วย) เก็บเข็มขัดนิรภัยดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑  เข็มขัดนิรภัยสำหรับรัดคาดเอว ถูกนำไปคล้องไว้กับพนักพิงศีรษะ

หวังว่าคงยังจำเหตุการณ์อุบัติเหตุรถตู้โดยสารถูกรถยนต์นั่งส่วนบุคคล (ขับโดยผู้ที่มีอายุยังไม่ถึงเกณฑ์ที่จะได้รับใบอนุญาตขับขี่) ชนท้าย ทำให้มีผู้เสียชีวิตถึง ๙ ราย ผู้เสียชีวิตส่วนใหญ่ถูกเหวี่ยงกระเด็นออกมานอกตัวรถ และจากเหตุการณ์ครั้งนั้นก็มีการรณรงค์ให้รถตู้โดยสารต้องจัดให้มีเข็มขัดนิรภัยให้กับผู้โดยสาร

เข็มขัดนิรภัยที่ใช้กับรถยนต์ทั่วไป (หรือรถทัวร์) นั้นมีอยู่ ๒ แบบ คือแบบรัด ๓ จุดที่จะคาดไหล่และเอวผู้นั่ง และแบบรัด ๒ จุดที่มีการคาดเฉพาะเอวผู้นั่ง (เก้าอี้ผู้โดยสารเครื่องบินก็เป็นแบบ ๒ จุดด้วย)

ในรถเก๋งทั่วไป เข็มขัดแบบรัด ๓ จุดนั้นเราจะเห็นที่ตำแหน่งผู้นั่งด้านหน้า (คือคนขับและผู้นั่งข้างคนขับที่นั่งริมหน้าต่าง) และผู้นั่งด้านหลังที่นั่งริมหน้าต่าง ส่วนผู้นั่งหลังที่นั่งตรงกลางจะเป็นเข็มขัดแบบรัด ๒ จุด

แต่ถ้าเป็นเบาะนั่งของผู้โดยสารของรถทัวร์หรือรถตู้โดยสารนั้นมักจะเป็บแบบ ๒ จุด

กฎหมายไทยนั้นบังคับเฉพาะผู้ที่นั่งเบาะหน้า (คนขับและผู้นั่งข้างคนขับ) ให้ต้องคาดเข็มขัดนิรภัย แต่ไม่ได้บังคับคนนั่งข้างหลัง ในขณะที่ในต่างประเทศหลายประเทศนั้นบังคับให้ทุกคนที่นั่งในรถต้องคาดเข็มขัดนิรภัย ทั้งนี้เพราะเวลาที่เกิดเหตุรถชน ผู้โดยสารที่นั่งข้างหลังและไม่ได้คาดเข็มขัดนิรภัยจะปลิวมาทางด้านหน้าและอัดเข้ากับเบาะนั่งด้านหน้า ทำให้ผู้ที่นั่งเบาะหน้าถูกอัดเข้ากับพวงมาลัยหรือคอนโซลหน้ารถได้ และถ้าเป็นการนั่งข้างหลังตรงกลางก็อาจปลิวผ่านช่องว่างระหว่างเบาะหน้าไปกระแทกกับกระจกหน้าได้

เข็มขัดชนิดรัด ๓ จุดนั้นเวลาที่ไม่มีการใช้งานมันก็จะถูกแรงดึงของสปริงม้วนเก็บเข้ากับผนังข้างลำตัวรถ แต่เข็มขัดชนิด ๒ จุดนั้นมันไม่มีการม้วนเก็บ ดังนั้นถ้าไม่มีการใช้งานมันก็จะวางอยู่บนเบาะนั่ง ซึ่งทำให้คนจำนวนไม่น้อยคิดว่ามันทำให้เกะกะที่นั่งบนเบาะ

รถตู้โดยสารคันที่ผมนั่งนั้นเขามีเข็มขัดนิรภัยชนิดคาด ๒ จุดให้กับเก้าอี้ผู้โดยสารที่นั่งข้างหลังคนขับทุกเก้าอี้ แต่แทนที่เขาจะเปิดโอกาสให้ผู้โดยสารได้คาดเข็มขัด เขากลับเอาสายเข็มขัดไปพันกับด้านหลังของพนักพิงหลัง และนำส่วนที่เป็นห่วง (ที่ควรต้องนำไปสอดในตัวยึดข้างเก้าอี้) ไปคล้องไว้กับขาของพนักพิงศีรษะตามรูป ดังนั้นถ้าใครต้องการใช้เข็มขัดนิรภัยก็ต้องทำการถอดพนักพิงศีรษะออกจากพนักพิงหลังก่อนเพื่อเอาปลายเข็มขัดออกมา จากนั้นก็ค่อยสอดพนักพิงศีรษะเข้ากับพนักพิงหลังดังเดิม

งานนี้ดูเหมือนว่าคนขับรถเขาไม่อยากให้ผู้โดยสารได้ใช้อุปกรณ์นิรภัยเพื่อความปลอดภัยของตัวผู้โดยสาร


. ไม่มีให้ใช้

ระหว่างนั่งรถไฟแอร์พอร์ตลิงค์จากสนามบินมายังสถานีพญาไท (ซึ่งเป็นการนั่งรถไฟสายดังกล่าวครั้งแรกของผม) ก็ได้สังเกตเห็นอุปกรณ์หนึ่งติดอยู่ที่ผนังข้างลำตัวรถ ซึ่งก็คือค้อนสำหรับทุบกระจกที่มีหน้าตาดังแสดงในรูปที่ ๒ ข้างล่าง

รูปที่ ๒  ค้อนสำหรับทุบกระจกหน้าต่างที่มีติดตั้งในตู้รถไฟแอร์พอร์ตลิงค์

ห้องโดยสารปรับอากาศนั้นมักจะไม่มีหน้าต่างที่เปิดได้ แต่ใช้วิธีติดบานกระจกติดตายแทน กระจกที่ใช้กับกระจกข้างนั้นจะเป็นกระจกนิรภัยชนิด tempered กระจกชนิดนี้เมื่อมีรอยแตกเพียงเล็กน้อยที่พื้นผิว กระจกจะแตกร้าวทั้งบานทันทีในรูปแบบที่เรียกว่าเป็น "เม็ดข้าวโพด" (คือเป็นรูปสี่เหลี่ยมชิ้นเล็ก ๆ ซึ่งจัดว่าเป็นรูปแบบที่มีความแหลมคมเฉลี่ยน้อยที่สุด)

รถโดยสารปรับอากาศต่าง ๆ และรถไฟตู้ปรับอากาศจะใช้ช่องทางกระจกหน้าต่างที่ใหญ่นี้เป็นช่องทางหนีฉุกเฉิน โดยจะต้องทุบกระจกเพื่อให้แตกทั้งบานแล้วปีนหนีออกทางช่องทางนี้ เพื่ออำนวยความสะดวกในการทุบกระจก รถพวกนี้จึงมักมีการติดตั้งค้อนที่มีหัวแหลมไว้สำหรับทุบกระจก (หน้าตาดังรูปที่ ๒) แต่ถ้าไม่มีค้อนก็หาอะไรแข็ง ๆ ทุบก็ได้ ไม่ต้องกลัวว่ากระจกจะบาดหรอก

ในกรุงเทพนั้นมีระบบรถไฟขนส่งมวลชนอยู่ ๓ ระบบ ระบบแรกคือ BTS หรือที่คนเรียกว่ารถไฟลอยฟ้า ระบบที่สองคือ MRT หรือที่คนเรียกว่ารถใต้ดิน และระบบที่สามคือระบบแอร์พอร์ตลิงค์

จะว่าไปแล้วตัวรถทั้ง ๓ ระบบมันก็คล้าย ๆ กัน สงสัยว่าคงมาจากบริษัทเดียวกัน แต่ตกแต่งภายในต่างกัน อุปกรณ์หนึ่งที่รถไฟใต้ดินไม่มีประจำตู้โดยสาร มีแต่ที่ด้านหัวท้าย (ตรงห้องคนขับรถ) ในขณะที่รถไฟลอยฟ้าและแอร์พอร์ตลิงค์นั้นมีประจำทุกตู้โดยสารก็คือ "ค้อนสำหรับทุบกระจก"

ก่อนหน้านี้บ้านเราเคยเกิดอุบัติเหตุรถไฟใต้ดินชนกันที่สถานีแห่งหนึ่ง ทำให้รถขบวนที่จอดอยู่ที่สถานนี้เกิดการเลื่อนตำแหน่ง ตำแหน่งประตูรถไฟไม่ตรงกับตำแหน่งประตูสถานี ทำให้ผู้โดยสารไม่สามารถออกมาจากตัวรถได้ เมื่อผมได้ยินข่าวผมก็รู้สึกแปลกใจว่าทำไมจึงไม่มีการทุบกระจกหน้าต่างรถไฟและกระจกกั้นระหว่างตัวรถไฟและชานชลาสถานีเพื่อนำเปิดช่องทางให้ผู้ที่ติดอยู่ในตัวรถสามารถออกจากตัวรถได้ และเมื่อมีโอกาสได้ใช้รถไฟใต้ดินจึงได้สังเกตเห็นว่าในตัวรถตู้รถไฟเองนั้นไม่มีอุปกรณ์สำหรับให้ผู้โดยสารทุบกระจกในกรณีฉุกเฉิน และตัวชานชลาสถานีนั้นก็ไม่มีอุปกรณ์สำหรับให้เจ้าหน้าที่ (หรือผู้ที่อยู่บนชานชลา) ทุบกระจกเพื่อเปิดทางให้ผู้โดยสารที่ติดอยู่ภายในรถหนีออกมา

ผมคิดเอาเองว่าสาเหตุที่รถไฟใต้ดินนั้นไม่มีค้อนสำหรับทุกกระจกข้างคงเป็นเพราะว่าเขาคิดว่าผนังด้านข้างของตัวรถนั้นมันอยู่ใกล้กับผนังอุโมงค์ ดังนั้นแม้จะทุบกระจกข้างแตกคนก็ไม่สามารถเดินระหว่างผนังอุโมงค์กับด้านข้างของลำตัวรถได้ ทางออกของผู้ที่ติดอยู่ในรถที่จอดอยู่ในอุโมงค์คือทางด้านหัวและท้ายขบวน ซึ่งต้องผ่านทางห้องพนักงานขับรถ ส่วนตัวรถไฟที่วิ่งอยู่บนผิวดิน (หรือลอยฟ้า) นั้นผู้โดยสารสามารถปีนหนีออกทางด้านข้างของตัวรถได้ เขาจึงมีค้อนสำหรับให้ทุบกระจกข้างประจำอยู่ทุกตู้โดยสาร

แต่เหตุการณ์ในอดีตที่ผ่านมาหลายเหตุการณ์มันก็ได้ให้บทเรียนกับรถไฟใต้ดินเอาไว้ว่า อุบัติเหตุนั้นไม่จำเป็นต้องเกิดในอุโมงค์แคบ ๆ ที่พอดีกับขนาดของตัวรถไฟ แต่มันสามารถเกิดได้ที่ตัวสถานีหรือในอุโมงค์ที่กว้างที่คนสามารถเดินระหว่างตัวรถกับผนังอุโมงค์ได้เช่นเดียวกัน

วันอาทิตย์ที่ 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

Track circuit MO Memoir : Sunday 6 November 2554



"ถ้าเป็นเวลาปรกติ คันนี้เอามาวิ่งบนรางไม่ได้หรอก เดี๋ยวไฟฟ้ามันลัดวงจร"

ประโยคข้างบนเป็นคำพูดที่เจ้าหน้าที่การรถไฟที่เฝ้าทางข้ามทางรถไฟบอกกับผมในวันที่ผมเอารถรางที่ต่อขึ้นมา (รูปที่ ๑) ไปฝากเขาไว้ยังตู้ทำการ


รูปที่ ๑ รถรางที่ต่อเพื่อใช้ช่วยในการขนของออกจากบ้านที่น้ำท่วม รูปนี้ถ่ายเมื่อนำไปทดสอบที่ทางรถไฟแถวหนองมน

สัปดาห์ที่ผ่านมาผมได้ไปสำรวจหาทางเข้าบ้านสองเส้นทางด้วยกัน เส้นทางแรกคือเข้าทางด้านสะพานกรุงธนซึ่งพอจะหารถไปส่งยังปากซอยได้ จากนั้นต้องหาเรือต่อเข้าไปในซอยอีกกว่า ๒ กิโลเมตร

เส้นทางที่สองอาศัยแนวทางรถไฟสายใต้ (ซึ่งในขณะนี้งดวิ่งอยู่) ตามเส้นทางนี้จะต้องเดินตามทางรถไฟจากสะพานพระราม ๖ ลงเนินต่ำไปเรื่อย ๆ ไปยังหลังวัดเพลงบางพลัดเป็นระยะทางประมาณ ๓ กิโลเมตร โดยระยะประมาณ ๒.๕ กิโลเมตรแรกจะเป็นทางที่แห้ง และประมาณ ๕๐๐ เมตรสุดท้ายจะมีน้ำท่วมทางเล็กน้อย (ประมาณแค่ระดับรางหรือ ๑๕ เซนติเมตร) จากนั้นต้องเดินลุยน้ำลึกประมาณ ๖๐-๘๐ เซนติเมตรเข้าไปอีกประมาณไม่เกิน ๕๐๐ เมตร

ผมตัดสินใจเลือกเส้นทางที่สอง เพราะเห็นว่าเป็นเส้นทางที่ลุยน้ำน้อยที่สุดและน่าจะเสียเวลาเดินทางโดยรวมน้อยที่สุด (สำหรับคนที่ยังเดินไหวและไม่รังเกียจที่จะเดินทางไกลนะ)

เมื่อตัดสินใจแล้วก็เลยออกแบบรถรางที่จะใช้เข็นบนทางรถไฟเพื่อใช้ขนออก แต่เนื่องด้วยเวลา อุปกรณ์ และวัสดุที่มีจำกัด จึงตัดสินใจหาเศษเหล็กฉากมาต่อเป็นโครง และไปหาซื้อลูกล้อและล้อประคองมาต่อเป็นรถดังรูป

บ่ายวันวานผมบรรทุกรถรางดังกล่าวใส่ท้ายรถ จากนั้นขับรถไปจอดที่ถนนริมทางรถไฟ (กำลังก่อสร้างอยู่) แล้วเริ่มออกเดินทางจากจุดนั้น ใช้ไม่ไผ่เข็นรถดังกล่าวไปเรื่อย ๆ จนถึงจุดถนนข้ามทางรถไฟ จึงได้นำรถรางดังกล่าวไปบอกกับเจ้าหน้าที่ที่อยู่เฝ้าว่าของวางของเอาไว้สักหน่อยและสอบถามเรื่องระดับน้ำ

เจ้าหน้าที่การรถไฟพอเห็นรถรางที่ผมทำก็บอกว่าแปลกดี และกล่าวกับผมด้วยประโยคที่ผมขึ้นต้น Memoir และบอกผมว่าโชคดีนะที่ช่วงนี้เขาตัดไฟ ผมก็บอกเขาว่าก็เห็นว่าช่วงนี้การรถไฟงดวิ่งรถไฟสายใต้และมีความจำเป็นต้องเดินทางเส้นทางนี้ ก็เลยต้องขอประกอบรถรางชั่วคราวมาใช้งานหน่อย

แล้วกระแสไฟฟ้ามันเกี่ยวข้องอะไรกับรางรถไฟ
การที่จะไม่ทำให้รถไฟวิ่งชนกัน (ไม่ว่าจะเป็นการวิ่งตามกันหรือวิ่งสวนทางกัน) จำเป็นต้องรู้ว่าทางรถไฟข้างหน้านั้นมีรถไฟวิ่งหรือจอดอยู่หรือเปล่า ระบบหนึ่งที่มีการนำมาใช้งานกันคือการใช้ "Track circuit"

"Track circuit" นั้นจะเป็นการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปรางรถไฟ แล้วอาศัยหลักการว่าเวลาที่ไม่มีรถไฟอยู่บนรางกับเวลาที่มีรถไฟอยู่บนรางนั้น เส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้าจะต่างกัน เพื่อให้เข้าใจง่ายลองดูรูปที่ ๒ ข้างล่าง


รูปที่ ๒ การทำงานของ track circuit (รูปจาก http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Track_circuit.png)

รูปที่ ๒ ซ้ายนั้นเป็นรูปเมื่อไม่มีรถไฟอยู่บนราง กระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายจะวิ่งตลอดแนวรางจากปลายข้างหนึ่งไปยังปลายอีกข้างหนึ่ง (ช่วงระว่างวงจรที่เห็นเป็นสีดำนั้นจะต้องก่อสร้างโดยไม่เปิดโอกาสให้กระแสไฟฟ้าวิ่งข้ามไปได้) และไปยังสวิตช์ควบคุมสัญญาณไฟให้เปิดสัญญาณไฟเขียว ซึ่งแสดงว่าทางข้างหน้าว่างอยู่

แต่ถ้ามีรถไฟอยู่บนรางช่วงดังกล่าว (รูปที่ ๒ ขวา) กระแสไฟฟ้าที่วิ่งอยู่บนรางจะถูกลัดวงจรโดยการไหลผ่านล้อเหล็กข้างหนึ่ง ผ่านเพลาเชื่อมระหว่างล้อ ไปยังล้อเหล็กอีกข้างหนึ่ง กลับไปยังแหล่งจ่าย ทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลไปถึงสวิตช์ควบคุมสัญญาณไฟ ทำให้สัญญาณไฟเปลี่ยนไปเป็นสีแดง ซึ่งแสดงว่ามีรถไฟอยู่ในรางช้างหน้า


รูปที่ ๓ รางรถไฟบริเวณรอยต่อของ track circuit สองวงจร จะเห็นสายไฟของ track circuit ติดตั้งอยู่

Track circuit แบบเดิมนั้นจะวางไว้เป็นช่วง ๆ โดยระหว่างวงจรของ track circuit ตรงรอยต่อระหว่างรางนั้นจะต้องมีการป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลข้ามกันได้ เช่นเว้นช่องว่างไม่ให้รางสัมผัสกัน และใช้วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้ารองกันไมให้ผิวโลหะสัมผัสกัน เช่นที่ระหว่างตัวนอตที่ใช้ขันกับเหล็กประกับข้างราง และระหว่างเหล็กประกับข้างรางกับตัวราง

แต่สำหรับรางที่เชื่อมเหล็กกันต่อเนื่องเป็นเส้นยาวนั้นจะใช้วิธีการที่แตกต่างกันออกไปซึ่งตัวผมเองก็ไม่ค่อยรู้เรื่องตรงนี้เท่าไรนัก ใครอยากรู้มากกว่านี้ก็ลองไปค้นคว้ากันเองก็แล้วกัน
รถรางที่ถ่อกันอยู่บนรางรถไฟที่ผมเห็นชาวบ้านทั่วไปส่วนใหญ่ใช้กันนั้น มักจะใช้ตลับลูกปืนเป็นล้อวิ่งและล้อประคอง และใช้เพลากับตัวรถเป็นไม้ ทำให้ไม่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งจะไปรบกวนการทำงานของ track circuit ได้

ตามความรู้สึกของผมแล้ว บรรยากาศบนทางรถไฟหรือสองข้างทางรถไฟนั้นมันแตกต่างไปจากบรรยากาศสองฝากฝั่งถนนมาก ผมว่ามันมีทั้งความสงบและธรรมชาติที่มากกว่า ทั้งนี้อาจเป็นเพราะมันเป็นเส้นทางที่ไม่ค่อยมีคนใช้เดินนั่นเอง จะมีก็แต่ผู้ที่อาศัยรถไฟวิ่งไปมาเท่านั้น และนี่เป็นเสน่ห์อย่างหนึ่งของรถไฟที่การเดินทางโดยรถยนต์ไม่สามารถเทียบเคียงได้