วันเสาร์ที่ 25 มิถุนายน พ.ศ. 2554

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๕ Gate valve กับ Globe valve MO Memoir : Saturday 24 June 2554


ผมสังเกตเห็นว่าอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเข้าเครื่อง XRD (X-ray Diffraction) มันสูงผิดปรกติ คือสูงถึงกว่า 5 m3/hr ทั้ง ๆ ที่ตามข้อกำหนดนั้นอยู่ที่ 4 m3/hr กว่า ๆ เท่านั้นก็เลยไปถามสาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดูว่าเป็นเพราะเหตุใด ก็ได้คำตอบกลับมาว่าปั๊มน้ำหล่อเย็นตัวเดิมเสีย พอเปลี่ยนตัวใหม่อัตราการไหลก็เลยสูงขึ้นกว่าเดิม

อัตราการไหลที่สูงกว่าข้อกำหนดนั้นแม้ว่าจะทำให้การระบายความร้อนดีขึ้น แต่ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาได้ กล่าวคืออาจทำให้เกิด erosion (การสึกหรอเนื่องจากการขัดสี) หรือความดันที่สูงจะทำให้ข้อต่อสายยางต่าง ๆ หลุดออกได้ เนื่องจากน้ำที่เราใช้เป็นน้ำกลั่น ดังนั้นปัญหาเรื่อง erosion จากของแข็งคงจะต่ำ แต่ที่น่าเป็นห่วงมากกว่าคือข้อต่อท่อน้ำจะหลุดในระหว่างการใช้งาน ซึ่งถ้าหากข้อต่อท่อน้ำที่อยู่บริเวณอุปกรณ์ไฟฟ้าของเครื่องเกิดหลุดขึ้นมา ก็คงเกิดปัญหาใหญ่น่าดู

ผมเลยบอกให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดปรับปรุงระบบท่อน้ำหล่อเย็นโดยการติดตั้งท่อ bypass เข้าทางด้านขาออกของปั๊ม โดยให้มีท่อติดตั้งวาล์วสำหรับเปิดให้น้ำบางส่วนให้ไหลวนกลับเข้าถังเก็บน้ำโดยตรงโดยไม่ต้องไปยังเครื่อง XRD ก่อน ซึ่งจะทำให้ปรับอัตราการไหลของน้ำไปยังเครื่อง XRD ได้ แผนผังของระบบแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง


รูปที่ ๑ แผนผังระบบน้ำหล่อเย็นของเครื่อง XRD เส้นสีน้ำเงินคือเส้นที่ให้ติดตั้งเพิ่มเติม


เช้าวันจันทร์ที่ผ่านมาผมเห็นนิสิตคนหนึ่งกำลังใช้เครื่องอยู่ บังเอิญสังเกตเห็นอัตราการไหลของน้ำว่าทำไปมันสูงจัง ก็เลยถามเขาว่าทำไปไม่ไปเปิดวาล์ว bypass เพื่อลดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น เขาก็ตอบว่าไม่ทราบว่าต้องทำอะไรเพราะทางอาจารย์เป็นคนทำให้หมด ทำให้ผมพึ่งรู้ว่าเขาเป็นนักศึกษาจากสถาบันอื่นเข้ามาใช้เครื่องมือโดยอาจารย์ที่จบจากแลปของเราเป็นคนพามา (ตอนแรกผมคิดว่าคนที่ผมพบนั้นเป็นนิสิตของแลปเรา)

คืออาจารย์ท่านนี้เคยใช้เครื่องมือเครื่องนี้ แต่หลังจากที่ท่านจบแล้วแล้วเรามีการปรับปรุงเครื่องมือในส่วนของระบบน้ำหล่อเย็น แต่ไม่มีใครบอกท่าน ท่านก็เลยไม่ทราบว่ามีการปรับปรุงวิธีการใช้งานเพราะคงไม่มีใครบอกท่าน แต่ตอนนี้ผมก็สงสัยอยู่เหมือนกันว่ามีการประชาสัมพันธ์ให้ทราบกันหรือไม่ในหมู่ผู้ใช้งาน ว่า operating procedure ของเครื่อง XRD มีการเปลี่ยนแปลง เพื่อที่คนอื่นที่จะมาใช้งานจะได้ทราบทั่วถึงกัน

พอผมทราบว่านักศึกษาผู้นั้นเป็นเพียงแค่คนมาเฝ้าเครื่องรอดูผลการวิเคราะห์ ผมก็เลยเดินไปที่ปั๊มน้ำหล่อเย็นเพื่อที่จะเปิดวาล์ว bypass พอลองหมุนวาล์ว bypass ให้เปิดขึ้นเพียงเล็กน้อยและไปอ่านค่าอัตราการไหลก็พบว่าค่าอัตราการไหลน้ำหล่อเย็นเข้าเครื่อง XRD ลดงวบลงทันที เลยต้องรีบไปปิดวาล์ว bypass คราวนี้ผมสังเกตเห็นว่ามันมีอะไรไม่ถูกต้องอยู่

สิ่งที่เห็นว่ามันไม่ถูกต้องคือชนิดของ "วาล์ว" ที่เขาติดตั้งกับท่อ bypass

อันที่จริงสาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดเขาไม่ได้เป็นคนติดตั้งเองหรอก เขาไปวานให้น้องอีกคนหนึ่งไปซื้ออุปกรณ์และทำการติดตั้ง แต่แม้ว่าสาวน้อยชาวไรข้าวโพดจะลงมือติดตั้งเองผลที่ออกมาก็คงไม่ต่างกัน

คือวาล์วที่เขาซื้อมาติดตั้งนั้นเป็น gate valve หรือที่ช่างประปาเรียกว่า "ประตูน้ำ" ที่มักจะติดตั้งกันทางด้านขาเข้าและขาออกของมิเตอร์วัดน้ำตามบ้านต่าง ๆ วาล์วแบบนี้ออกแบบมาเพื่อการเปิดเต็มที่หรือปิดเต็มที่ ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการปรับอัตราการไหล วาล์วที่ทำหน้าที่ปรับอัตราการไหลได้ดีกว่าคือ globe valve หรือ ball valve


รูปที่ ๒ (ซ้าย) gate valve หรือที่ช่างประปาเรียกว่าประตูน้ำ ขนาด 1/2" (หรือขนาด 4 หุน) (ขวา) globe valve ขนาด 1/4 นิ้ว (2 หุน) พึงสังเกตว่า globe valve จะมีลักษณะลำตัวที่กลมและมีลูกศรชี้บอกทิศทางการไหลตรงลูกศรสีน้ำเงิน ในขณะที่ gate valve จะมีลักษณะลำตัวที่มีลักษณะแบน (ตามเส้นประสีแดง) และจะให้ไหลเข้าออกทางด้านไหนก็ได้


เรื่องการเลือกใช้วาล์วนี้ผมเขียนไว้ใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๓๒ วันจันทร์ที่ ๒๗ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้ (ตอนที่ 1)" (นำขึ้น blog ในวันอาทิตย์ที่ ๒๓ สิงหาคม ๒๕๕๒)

วาล์วตัวด้านซ้ายในรูปที่ ๒ คือวาล์วท่อ bypass น้ำหล่อเย็นที่ติดตั้งอยู่ ซึ่งเป็นชนิด gate valve ส่วนวาล์วด้านขวาคือ globe valve ที่ผมไปรื้อค้นจากกองอุปกรณ์ในแลปแล้วเอามาวางให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดู

ผมเอา globe valve ตัวดังกล่าวมาวางให้สาวน้อยชาวไร่ข้าวโพดดูและบอกเพียงแค่ว่าติดวาล์วผิดชนิด ที่ถูกชนิดต้องเป็นชนิดที่ผมเอามาเป็นตัวอย่างนี้ แต่ไม่ได้บอกว่ามันถูกหรือผิดอย่างไร ถ้าไม่รู้ว่ามันถูกหรือผิดอย่างไรก็ลองถามเพื่อน ๆ ในห้องพักคนชราดูเอาเองก็แล้วกัน ถ้าหาคำตอบไม่ได้ก็ลองไปเปิดดูคำตอบใน blog ของผมก็ได้ เรื่องนี้มันอยู่ในหัวข้อบทความแนะนำ

ผมเอาไปให้เขาตั้งแต่เช้าวันจันทร์ จวบจนวันศุกร์ที่ผ่านมา ดูเหมือนว่าจะยังไม่ได้คำตอบว่ามันผิดอย่างไร ก็เลยขอออก Memoir ฉบับนี้ออกมาเล่าสู่กันฟัง


แถมความรู้เกี่ยวกับภาษาช่างให้อีกนิดนึง ภาษาช่างนั้นขนาด 1/8" เรียกว่า 1 หุน ดังนั้น 1" จะเท่ากับ 8 หุน ท่อ 1/2" จะเรียกว่าท่อ 4 หุน และท่อ 3/4" จะเรียกว่าท่อ 6 หุน การเรียกเช่นนี้ยังมีใช้กันอยู่ทั่วไป เวลาทำงานกับช่างก่อสร้างทั่วไปจะรู้ว่าเขาพูดถึงอะไร

วันศุกร์ที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2554

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๘ Packed column adapter ของ PDD (อีกครั้ง) MO Memoir : Thursday 23 June 2554


ใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๓๑๓ วันพุธที่ ๘ มิถุนายน ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๕ การทำ calibration curve ของ NH3" ผมได้กล่าวถึงปัญหาเรื่องที่พีคของ PDD (Pulsed Discharge Detector) มีความแรงลดลงและยังให้พีคหัวกลับ

และใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๓๑๕ วันเสาร์ที่ ๑๑ มิถุนายน ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๖ Packed column adapter ของ PDD" ผมได้ตั้งข้อสงสัยว่าปัญหาอาจเกิดจากตัว packed column adapter ที่มีความยาวผิดขนาด (แต่ผิดได้อย่างไรนั้นขออนุญาตไม่กล่าวถึง)

เมื่อวันอังคารที่ผ่านมา ทางเจ้าหน้าที่ของบริษัทได้มาดำเนินการเปลี่ยน packed column adapter ให้แล้ว และทางสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯได้ทำการทดสอบสัญญาณ PDD ไปเมื่อวานนี้ ซึ่งก็ตัวอย่างผลการวิเคราะห์ดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง ซึ่งจะเห็นว่าเราสามารถกู้สัญญาณกลับคืนมาเหมือนเดิมได้แล้ว (ดูรูปที่ ๑ ในบันทึกฉบับที่ ๓๑๓ เปรียบเทียบด้วย)


รูปที่ ๑ สัญญาณ PDD หลังจากเปลี่ยน packed column adapter แล้ว


ผมก็พึ่งจะเคยเจอนี่แหละ ที่พบว่าความแรงและรูปร่างสัญญาณนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งปลายท่อของคอลัมน์ว่าอยู่ที่ตำแหน่งใดใน detector ส่วนเหตุผลนั้นตอนนี้ก็ไม่รู้เหมือนกัน คงต้องใช้เวลาทำความเข้าใจ PDD อีกสักพัก

วันพุธที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2554

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๔ การปรับตำแหน่งวางตัวอย่างเครื่อง FT-IR Nicolet 6700 MO Memoir : Thursday 23 June 2554


Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อเนื่องจากฉบับปีที่ ๓ ฉบับที่ ๓๑๑ วันศุกร์ที่ ๓ มิถุนายน ๒๕๕๔ เรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๐ เมื่อสัญญาณ IR หายไป


ในการใช้เครื่อง FT-IR Nicolet 6700 วิเคราะห์ตัวอย่างที่เป็นผงของแข็งด้วยการอัดตัวอย่างที่ผสมกับ KBr และผ่านการบดให้ละเอียดเรียบร้อยแล้วให้เป็นแผ่นบาง ๆ และนำไปวางขวางลำแสง IR เพื่อดูการดูดกลืนนั้น จำเป็นต้องมีการตรวจสอบก่อนว่าตำแหน่งของตัวอย่างนั้นตรงกับแนวลำแสง IR หรือไม่


รูปที่ ๑ (ซ้าย) แท่นสำหรับติดตั้งแท่นวางตัวอย่าง ที่อยู่ในวงกลมสีเหลืองคือสกรูสำหรับปรับความสูงต่ำของแท่นวางตัวอย่าง (ขวา) เมื่อนำแท่นวางตัวอย่างและนำแม่แบบที่ใช้อัดตัวอย่างวางลงไปต้องมั่นใจว่าแสง IR ส่องผ่านรูของแม่แบบที่ใช้เตรียมตัวอย่าง (ตามแนวลูกศรสีแดง) ได้มากที่สุด


ตัวแท่นสำหรับติดตั้งแท่นวางตัวอย่างนั้น (ดูรูปที่ ๑ ข้างบน) จะมีสกรูอยู่ตัวหนึ่งที่ใช้มือหมุนไปมาได้ สกรูตัวนี้ใช้สำหรับปรับตำแหน่งความสูงของอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่จะนำมาเสียบเข้าไป

วิธีการก็ไม่ยาก เริ่มการเปิดโปรแกรมไปที่หน้า optical bench setup และไปที่แท็ป bench (ดูรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป) จะเห็นเส้นกราฟเส้นสีแดงที่เป็นสัญญาณของ interferogram ความแรงของสัญญาณคำนวณได้จากผลต่างระหว่างค่า Max และค่า Min ที่อยู่ในกรอบสีเหลืองในรูป ถ้าเรายังไม่มีการเสียบอุปกรณ์ใด ๆ เข้าไปยังแท่นสำหรับติดตั้งแท่นวางตัวอย่าง ความแรงของสัญญาณ interferogram ก็จะมีค่ามากที่สุด

จากนั้นให้นำแท่นวางตัวอย่างเสียบลงไป และวางแม่แบบที่ใช้สำหรับอัดตัวอย่างเสียบลงไป ถ้าหากอุปกรณ์สองตัวนี้เข้าไปบดบังทิศทางเดินของแสง IR เราจะเห็นความแรงของสัญญาณ interferogram ลดลง ถ้าพบปัญหาดังกล่าวก็ให้ใช้มือหมุนปรับสกรูเพื่อปรับระดับความสูงของแท่นวางตัวอย่าง และคอยสังเกต interferogram ด้วยว่าตำแหน่งใดที่ให้ค่าความแรงของสัญญาณมากที่สุด ซึ่งจะเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมในการวางแม่แบบที่ใช้สำหรับอัดสารตัวอย่าง


รูปที่ ๒ หน้า Optical bench setup ที่ใช้ในการตรวจสอบความเข้มของรังสี IR ที่มาถึง detector


แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดนั้นให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาในช่วงอินฟราเรดและแสงสีแดง ตัวที่เราสนใจคือช่วงแสงอินฟราเรดที่เรามอง "ไม่เห็น" ด้วยตาเปล่า ดังนั้นเราจึงไม่สามารถใช้สายตาบอกได้ว่าตัวอุปกรณ์ที่เราวางเข้าไปนั้นเข้าไปขวางแนวลำแสงหรือไม่ ที่ต้องกล่าวย้ำตรงนี้ก็เพราะเจอเป็นประจำที่ผู้ปรับแต่งเครื่องมุ่งเน้นไปที่การทำให้แนวลำแสงที่แดงที่เห็นด้วยตาเปล่านั้นตรงไปยัง detector ให้มากที่สุด โดยลืมไปว่าสิ่งที่เราต้องการวัดนั้นคือแสดง IR ไม่ใช่ visible light ในช่วงสีแดง

อีกเรื่องที่ต้องขอกล่าวไว้ในที่นี้คือค่า resolution (ความสามารถในการแยก) ที่ใช้ในการวิเคราะห์ ซึ่งปรกติมักจะไม่สนใจจะดูว่าตั้งไว้ที่ค่าเท่าไร มักจะสนใจกันว่าสแกนกี่รอบ ทั้ง ๆ ที่ในการอ่านผลการวิเคราะห์นั้น ค่า resolution มันสำคัญกว่าจำนวนรอบการสแกน

จำนวนรอบการสแกนควรจะมีค่าเท่าใดนั้นดูได้จากความเรียบของสัญญาณที่ได้ ยิ่งเราสแกนด้วยจำนวนรอบมากขึ้น ขนาดสัญญาณรบกวน (noise) ก็จะลดลง แต่จะลดลงได้ถึงระดับหนึ่งเท่านั้น การสแกนมากขึ้นไปอีกก็ไม่ทำให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ดีขึ้น ดังนั้นในระหว่างการวิเคราะห์ควรเฝ้ามองผลไปด้วยว่าเส้นกราฟมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร ตัวอย่างเช่นถ้าเราตั้งจำนวนรอบการสแกนเอาไว้ 100 รอบ แต่พบว่าเมื่อสแกนไปเพียงแค่ 50 รอบรูปกราฟที่ปรากฏบนหน้าจอก็ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ แล้ว การวิเคราะห์ (ตัวอย่างเดิม) ในครั้งต่อไปก็ทำเพียงแค่ 50 รอบหรือมากกว่าเล็กน้อยก็พอ

ความสำคัญของการตั้งค่า resolution อยู่ตรงที่จะทำให้เราบอกว่าความแตกต่างขนาดไหนจึงจะถือว่ามีนัยสำคัญ เช่นถ้าเราตั้งค่า resolution ไว้ที่ 2 cm-1 ความแตกต่างที่มากกว่า 2 cm-1 จะถือว่ามีนัยสำคัญแต่ถ้าน้อยกว่า 2 cm-1 จะถือว่าไม่มีนัยสำคัญ ถ้าตั้งค่า resolution ไว้ที่ 16 cm-1 จะถือว่าความแตกต่างที่มากกว่า 16 cm-1 จะถือว่ามีนัยสำคัญแต่ถ้าน้อยกว่า 16 cm-1 จะถือว่าไม่มีนัยสำคัญ ที่ผ่านมานั้นพบว่าหลายรายพยายามบอกว่าผลการวิเคราะห์ที่ได้นั้นมีความแตกต่างกันอยู่ แต่พอถามว่าในการวิเคราะห์ตั้งค่า resolution เอาไว้เท่าใดก็ตอบไม่ได้ การตั้งค่า resolution ไว้ที่ค่า wave number น้อย ๆ จะเสียเวลาในการสแกนมากกว่าเมื่อตั้งไว้ที่ค่า wave number สูง แต่การตั้งค่า resolution ไว้ที่ค่า wave number น้อย ๆ ก็ทำให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงในปริมาณเล็กน้อยได้

แต่ถ้าต้องการวัดการเปลี่ยนแปลงในปริมาณน้อย ๆ แล้ว ไม่ควรทำเพียงแค่ตั้งค่า resolution ไว้ที่ค่า wave number น้อย ๆ แต่ควรลดความเร็วของกระจกลงด้วยเพื่อให้ได้ผลการวิเคราะห์ดีขึ้น (ความเร็วกระจกปรับตั้งได้ที่ช่อง velocity ที่อยู่ในกรอบสีเขียวในรูปที่ ๒)

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๓ การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น MO Memoir : Wednesday 22 June 2554


เมื่อเช้าวันจันทร์ที่ผ่านมามีคนมาบอกว่าวาล์วที่หัวถังแก๊สไนโตรเจนที่พึ่งได้มาใหม่มันปิดแน่นมาก พยายามหมุนกันตั้งหลายคนแล้วก็ไม่สำเร็จ และก็มีคนมาบอกว่าถ้ามีเจ้าหน้าที่ของบริษัทมาส่งแก๊สก็ให้เขาเปิดให้ ถ้าเปิดไม่ได้ก็ขอเขาเปลี่ยนถังใหม่

พอเขามาบอกผมผมก็เลยบอกให้ไปหาประแจสำหรับเปิดวาล์วที่ปิดแน่นมาไขหมุนวาล์วดังกล่าว (จะว่าไปแล้ว อันที่จริงผมก็ไม่เคยเห็นว่าแลปเราเคยมีประแจดังกล่าว แต่ก็ดันบอกให้เขาไปหา ซึ่งคนที่ไปหาก็ไม่รู้เหมือนกันว่าหน้าตาที่แท้จริงมันเป็นอย่างไร) พอตกตอนสายกลับมาที่แลปอีกทีพบว่ามีคนเอาประแจดังกล่าวมาวางไว้บนโต๊ะ และวาล์วหัวถังแก๊สที่มีปัญหาก็ถูกไขเปิดเรียบร้อยแล้ว


รูปที่ ๑ (ซ้าย) ประแจที่ใช้เปิดวาล์วหัวถังแก๊ส วางให้เห็นเทียบกับประแจขนาด 3/4 นิ้ว (ขวา) การใช้งานก็เพียงแค่สวมลงไปบนตัววาล์ว


รูปที่ ๑ ข้างบนตัวสีฟ้าคือประแจสำหรับเปิดวาล์วที่ปิดแน่น ทำขึ้นเองจากเหล็กแผ่นและเหล็กแท่งที่เอามาเชื่อมติดกัน เวลาใช้งานก็เอามันครอบลงไปที่มือจับหมุนวาล์วแล้วก็บิด ตัวที่แสดงในรูปเป็นตัวสำหรับมือจับหมุนที่มีร่องให้จับ 5 ร่อง (วาล์วถังแก๊สบางถังมันมีมากกว่านั้น ไม่สามารถใช้ประแจตัวนี้ได้)

ผมทราบมาว่าบังเอิญเช้าวันนั้นมีเจ้าหน้าที่ทางบริษัทมาส่งแก๊สพอดี ก็เลยมีคนไปขอยืมประแจดังกล่าวมาเปิดวาล์วหัวถังแก๊ส ผมก็เลยถือโอกาสถ่ายรูปมาให้ดู จะได้รู้จักกันว่าอุปกรณ์ใช้งานทางช่างนั้นมันมีอะไรกันบ้าง บางชนิดก็ไม่มีวางขายทั่วไป ต้องทำขึ้นเอง

วันอังคารที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2554

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๓๑) MO Memoir : Tuesday 21 June 2554


เนื้อหาใน Memoir ฉบับนี้นำลง blog โดยมีการตัดทอนบางส่วนออกไป

เรื่องนี้เกี่ยวพันกับงานของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯโดยตรง คนที่จะรับช่วงงานต่อ (หวังว่าคงจะมีต่อ) ก็ขอให้อ่านให้ดีด้วย ส่วนใครอ่านแล้วไม่เข้าใจก็แวะเข้ามาที่แลปแล้วคอยฟังเอาก็แล้วกันว่ามีใครเขาทำอะไรกันบ้าง


. การวัดปริมาณ NH3 ด้วยการไทเทรต

เทคนิคนี้มีที่มาที่ไปอย่างไรก็ลองไปอ่าน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๔๗ วันเสาร์ที่ ๑ สิงหาคม ๒๕๕๒ เรื่อง "Kjeldahl nitrogen determination method" และในไฟล์ "A guide to Kjeldahl nitrogen determination" ที่แนบมาด้วยเอาเองก็แล้วกัน

สิ่งที่อยากให้อ่านคือการดักจับ NH3 ซึ่งอาจทำได้โดยใช้สารละลาย boric acid (H3BO3) (ในกรณีของ direct titration) หรือสารละลายกรด H2SO4 (ในกรณีของ back titration)

สิ่งสำคัญคือต้องมั่นใจว่าสามารถดักจับ NH3 ที่อยู่ในฟองแก๊สที่ลอยผ่านสารละลายได้หมด ไม่เช่นนั้นจะได้ปริมาณ NH3 ที่น้อยกว่าความเป็นจริงมาก ยิ่งแก๊สไหลผ่านเร็วเท่าไร โอกาสที่ NH3 จะหลุดรอดออกไปก็จะมากขึ้น ในความเห็นผมการดักเก็บโดยเอาปลายท่อจุ่มลงในสารละลายกรดนั้นไม่น่าจะให้ผลดี เพราะเราใช้อัตราการไหลของแก๊สที่สูงเมื่อเทียบกับระดับความลึกของปลายท่อที่จุ่มอยู่ในสารละลายกรด


. สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 7,316,988 วันที่ 8 มกราคม 2008 (.. ๒๕๕๑) เรื่อง "Gas turbine single plant modifying method, a catalyst re-using method and a re-produced catalyst"

สิทธิบัตรนี้กล่าวถึงตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกำจัด NOx ที่อุณหภูมิสูง โดยเน้นไปที่แก๊สไอเสียที่ออกมาจากโรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส โดยจดสิทธิบัตรตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยออกไซด์ WO3 และ MoO3 อย่างน้อยหนึ่งชนิดบน TiO2 และมี V2O5 ในปริมาณที่ไม่เกิน 0.5 wt% หรือต่ำกว่า โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมควรมี V2O5 ในปริมาณที่ไม่เกิน 0.2 wt% หรือต่ำกว่า หรือไม่ก็ไม่มี V2O5 อยู่เลย

คอลัมน์ที่ 1 ของสิทธิบัตรในหัวข้อ 2 Description of the Prior Art กล่าวถึงที่มาที่ไปของปัญหาคือ โรงไฟฟ้ากังหันแก๊สเป็นโรงไฟฟ้าที่สร้างและดำเนินการได้ง่าย ซึ่งสำหรับระยะเวลาสั้น ๆ แล้วจะมีความเหมาะสม (เงินลงทุนต่ำ สร้างได้เร็ว แต่ประสิทธิภาพต่ำ) แต่ในระยะยาวแล้วจะมีข้อเสียด้านประสิทธิภาพและมักต้องปรับเป็นระบบ combined cycle (วัฏจักรร่วมที่ประกอบด้วยกังหันแก๊สและกังหันไอน้ำซึ่งต้องใช้เงินลงทุนสูงกว่า และใช้เวลาสร้างนานกว่า แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่า ดู Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๙๔ วันอาทิตย์ที่ ๒๗ ธันวาคม ๒๕๕๒ เรื่อง "การเผาแก๊สธรรมชาติ")

ตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูล V2O5 นั้นเหมาะสมสำหรับการทำงานในช่วงอุณหภูมิ 200-450ºC และในช่วงอุณหภูมิสูงกว่า 450ºC จะถูกทำลายได้ง่าย ดังนั้นสิทธิบัตรฉบับนี้จึงได้นำเสนอตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการทำงานกับแก๊สร้อนที่ออกจากกังหันแก๊สที่มีอุณหภูมิในช่วง 450-600ºC

ดังนั้นสำหรับโรงไฟฟ้ากังหันแก๊สที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง (ช่วง 450-600ºC) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 อยู่น้อยมากหรือไม่มีเลย เมื่อปรับปรุงเป็นระบบ combined cycle จะทำให้แก๊สที่ออกมามีอุณหภูมิลดลง (อยู่ในช่วง 200-450ºC) ตัวเร่งปฏิกิริยาเดิม (ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 อยู่น้อยมากหรือไม่มีเลย) จะทำงานไม่ได้ ทำให้ต้องมีการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่

ดังนั้นเพื่อลดการสิ้นเปลือง สิทธิบัตรฉบับนี้จึงได้นำเสนอให้นำเอาตัวเร่งปฏิกิริยาอุณหภูมิสูงที่ผ่านการใช้งานมาแล้ว มาทำการเติม V2O5 เข้าไป (ในปริมาณตั้งแต่ 0.5 wt% ขึ้นไป) ซึ่งก็จะทำให้ได้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำงานในช่วงอุณหภูมิปานกลาง (ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ ... a catalyst re-using method and a re-produced catalyst.)

ดังนั้นตอนนี้คงเข้าใจแล้วว่าทำไมเราจึงยืนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ V2O5 เป็นตัวหลัก


. สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 5,827,489 วันที่ 27 ตุลาคม 1998 (.. ๒๕๔๑) เรื่อง "V/Mo/W catalysts for the selective reduction of nitrogen oxides"

สิทธิบัตรฉบับนี้อ้างสิทธิตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx ที่ประกอบด้วย

(ก) support ที่เป็นสารประกอบ inorganic oxide ที่ประกอบด้วย alumina, aluminate, titanium dioxide และ/หรือ zirconium dioxide อย่างน้อยหนึ่งชนิด และ

(ข) catalytically active phase ที่ประกอบด้วย vanadium oxide และ/หรือ molybdenum oxide และ/หรือ tungsten oxide อีกอย่างน้อยหนึ่งชนิด

โดยที่พื้นผิวของ support มีการสร้างพันธะทางเคมีกับอะตอมโลหะ V และ/หรือ Mo และ/หรือ W

และตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่มีโครงสร้างผลึกที่เป็น V2O5 และ/หรือ MoO3 และ/หรือ WO3

ทั้งนี้เพื่อลดการเกิด N2O ที่เกิดจากการออกซิไดซ์ NH3 (ดูปฏิกิริยาที่เกิดในคอลัมน์ที่ 2 ของสิทธิบัตร)

ตัวเร่งปฏิกิริยาของสิทธิบัตรนี้สามารถทำงานที่อุณหภูมิตั้งแต่ 300ºC ขึ้นไป

สาเหตุที่ต้องการลดการเกิด N2O ก็เพราะเชื่อกันว่า N2O ส่งผลกระทบที่รุนแรงกว่าในฐานะที่เป็นแก๊สเรือนกระจก (greenhouse gas) และมีส่วนสำคัญในการทำลายโอโซน (คงเห็นเหตุผลแล้วนะว่าทำไปเขาจึงต้องการทราบการเกิด N2O และทำไมเราถึงต้องจัดการเรื่อง GC-2014 ECD ให้ได้ - เราในที่นี้หมายถึงกลุ่ม metal oxide นะ อย่าไปคาดหวังว่าผมจะไปให้คนอื่นมาทำให้)

ที่ทำให้ปวดหัวก็คือสิทธิบัตรฉบับนี้ไม่ได้บอกตรง ๆ ว่าควรมี V และ/หรือ Mo และ/หรือ W ในปริมาณ wt% เท่าใด แต่ดันบอกในรูปแบบว่าควรมีสัดส่วนโดยอะตอมเท่าไร ซึ่งสัดส่วนดังกล่าวบอกไว้ในข้อขอถือสิทธิข้อ 14 ที่อยู่ในคอลัมน์ 12 ของสิทธิบัตร

อนึ่งเวลาอ่านสิทธิบัตรเรามักจะเจอคำว่า "...และ/หรือ... อย่างน้อยหนึ่งชนิด" เป็นประจำ การเขียนอย่างนี้เป็นเทคนิคการเขียนเพื่อให้ครอบคลุมให้กว้างที่สุด ตัวอย่างเช่นในข้อ (ข) ข้างบนจะครอบคลุมถึงการ

- มีเพียง vanadium oxide อย่างเดียว หรือ

- มีเพียง molybdenum oxide อย่างเดียว หรือ

- มีเพียง tungsten oxide อย่างเดียว หรือ

- มี vanadium oxide ร่วมกับ molybdenum oxide หรือ

- มี vanadium oxide ร่วมกับ tungsten oxide หรือ

- มี molybdenum oxide ร่วมกับ molybdenum oxide หรือ

- มีออกไซด์ทั้งสามชนิดร่วมกัน


. สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 7,585,807 วันที่ 8 กันยายน 2009 (.. ๒๕๕๒) เรื่อง "Production of catalyst for removal of nitrogen oxides"

สิทธิบัตรฉบับนี้กล่าวถึงตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx ที่ใช้ TiO2 ที่เตรียมจาก hydrated titanium dioxide โดยมี WO3 และ CeO2 (cerium dioxide) เป็น active phase

ในส่วน Background art กล่าวไว้ว่าต้องการหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง (450-600ºC) เพื่อใช้กับแก๊สร้อนที่ออกมาจากกังหันแก๊ส และในรูปที่ 3 ของสิทธิบัตร (ที่นำมาแสดงข้างล่าง) ก็แสดงให้เห็นการทำงานในช่วงอุณหภูมิ 350-600ºC และเห็นได้ชัดว่าที่ช่วงอุณหภูมิต่ำนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาจะทำงานได้ไม่ดี


รูปที่ ๑ รูปแสดงความสามารถในการกำจัด NO เข้มข้น 200 ppm โดยใช้ NH3 เข้มข้น 240 ppm (รูปที่ 3 ของสิทธิบัตรเลขที่ 7,585,807) ออกซิเจน 10% และน้ำ 5%


อีกจุดที่น่าสังเกตคือการทดลองกำจัด NO นั้นใช้ NH3 มากกว่า NO อยู่ 20% กล่าวคือใช้แก๊สที่มี NO 200 ppm แต่มี NH3 240 ppm ซึ่งตรงจุดนี้ผมไม่แน่ใจว่าทำไปเพื่อให้ผลออกมาดูดีหรือต้องใส่มากเกินพอเพื่อเข้าไปชดเชย NH3 ที่สูญเสียไปกับปฏิกิริยากับออกซิเจน

ตรงหัวข้อ ii) ของคอลัมน์ 3 และต่อไปยังส่วนต้นของคอลัมน์ 4 ยังได้กล่าวถึงผลของ Ce ที่มีต่อโครงสร้าง TiO2 โดย Ce สามารถไปเร่งการเกิด sintering ของ TiO2 ได้ และดูเหมือนว่าจะไม่มีการกล่าวว่า TiO2 อยู่ในเฟสไหน


ทีนี้คงเห็นภาพแล้วนะว่าทำไมทางกลุ่มเราถึงไม่มุ่งไปทางการลดปริมาณ V ที่ใช้ให้เหลือน้อยที่สุด และทำไมเราไม่คิดที่จะเติม Ce เข้าไปในตัวเร่งปฏิกิริยาของเรา


คงจะเห็นแล้วว่าทำไปเวลาอ่านบทความพวกนี้ผมถึงบอกให้อ่านให้ดี อย่าอ่านแบบฉาบฉวยหรืออ่านเฉพาะบทสรุปโดยไม่ดูที่มาที่ไปของปัญหา การที่ผมไม่เพียงแต่จะต้องการให้พวกคุณอ่านเอง ผมยังต้องเอามาอ่านเองด้วยก็เพื่อเป็นการตรวจสอบว่าความเข้าใจภาษาของพวกคุณใช้ได้ ดังนั้นอย่าไปคิดว่าเมื่ออาจารย์อ่านและสรุปให้แล้วก็ไม่ต้องไปอ่านเอง รอสรุปจากอาจารย์ก็แล้วกัน

วันเสาร์ที่ 18 มิถุนายน พ.ศ. 2554

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๒ Make up air ราคาถูก MO Memoir : Saturday 18 June 2554


เครื่อง NOA-7000 ต้องการแก๊สตัวอย่างไหลเข้าเครื่องด้วยอัตราการไหลไม่ต่ำกว่า 1200 ml/min แต่เนื่องจากในการทดลองของเราเราใช้อัตราการไหลรวมเพียงแค่ 200 ml/min ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเติม make up gas (โดยใช้อากาศหรือแก๊สอื่นก็ได้ที่ไม่รบกวนการวิเคราะห์) เข้าไปผสมกับแก๊สขาออกจากจาก reactor ด้วยอัตราไม่ต่ำกว่า 1000 ml/min make up gas ที่เราใช้อยู่คืออากาศที่ผสมเข้าไปในอัตรา 1200 ml/min

รูปที่ ๑ ปั๊มอากาศสำหรับตู้ปลาที่เอามาใช้แทนอากาศจากถัง Air zero


เดิมทีนั้น make up gas เราใช้อากาศเกรด Air zero จากถังขนาด 6 Nm3 ด้วยอัตราการไหล 1200 ml/min เทียบเท่ากับ 72 l/hr ดังนั้นในการทดลองแต่ละครั้งจะใช้อากาศราว ๆ 0.6-0.8 Nm3 ซึ่งถ้าดูตามตัวเลขนี้จะเห็นว่า Air zero ถังหนึ่งนั้นจะใช้ได้ไม่ถึง 10 วันความดันในถังก็จะต่ำลงจนไม่สามารถดึงแก๊สออกมาใช้งานได้

ตอนแรกก็บอกให้คนที่ใช้เครื่องหาทางต่อท่อแยกจาก air compressor ที่จ่ายอากาศให้กับ GC แต่ก็ไม่มีใครทำสักที ในที่สุดก็เลยไปเอาปั๊มอากาศสำหรับตู้ปลาที่บ้าน (เสียงมันดังมากจนต้องหาตัวใหม่ที่เงียบกว่ามาใช้) มาบอกให้ทดลองต่อดู เพราะเห็นข้างกล่องมันเขียนว่าสามารถจ่ายอากาศได้สูงสุดถึง 4 Nm3/hr (ถ้าปล่อยออกสู่อากาศ)

หลังจากที่เช้าวันวานต้องคอยกำกับให้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯ ทดลองต่อปั๊มออกซิเจนเข้าแทน Air zero แล้ว (ที่ต้องคอยกำกับเพราะคิดว่าถ้าไม่ยืนเฝ้าคงไม่มีใครทดลองทำกันสักที) ก็พบว่าปั๊มดังกล่าวสามารถจ่ายอากาศด้วยอัตราการไหลเฉลี่ย 1200 ml/min ได้ ที่ต้องบอกว่าด้วยอัตราการไหลเฉลี่ยก็เพราะลักษณะการทำงานของปั๊มที่เป็นแบบไดอะแฟรมทำให้การไหลมีลักษณะที่สั่นเล็กน้อย ซึ่งสังเกตได้จากลูกลอยที่มีการเต้นขึ้นลง แต่เมื่ออากาศดังกล่าวผ่านเข้าไปผสมกับแก๊สขาออกจาก reactor แล้วก็พบว่าค่าความเข้มข้นของ NO และออกซิเจนที่เครื่อง NOA-7000 วัดได้ก็นิ่งเหมือนตอนที่ใช้ Air zero จากถัง

เรื่องวิธีการทำให้การไหลของอากาศจากปั๊มนิ่งขึ้นนั้นเรามีวิธีทำแล้ว และเมื่อวานก็ได้ทดลองทำไปแล้วด้วย ซึ่งก็พบว่าได้ผล ตอนนี้ก็เหลือแต่การหาตัวอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งแบบถาวรมาติดตั้งเข้าไปเท่านั้นเอง เอาไว้ทำเสร็จเมื่อไรจะเขียนมาเล่าให้ฟังกันอีกที

วันศุกร์ที่ 17 มิถุนายน พ.ศ. 2554

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๗ ข้อสังเกตเกี่ยวกับ ECD (Electron Capture Detector) MO Memoir : Friday 17 June 2554


ในที่สุดผมคิดว่าได้ฤกษ์แล้วที่เราจะต้องลงมือจัดการกับ ECD (Electron Capture Detector) กันสักที เนื่องจากตอนนี้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนๆ ได้หายป่วยจากการเป็นหวัดที่เป็นกันมายกฝูง (ฝูงสาวโสดที่ไปกินเหล้าแล้วถ่ายรูปมาโชว์ใน facebook) และกลับมาทำงานได้อีกครั้ง

ในส่วนของ PDD นั้นผมคิดว่าถ้าได้เปลี่ยนตัว packed column adapter เมื่อไร ปัญหาก็คงจะหายไป และจะได้ทำการสร้าง calibration curve ของ NH3 กันสักที แล้วเราก็จะได้เริ่มทำการวิเคราะห์หาปริมาณ NH3 slip ซึ่งตอนนี้ก็รู้สึกว่าจะมีอยู่หลายรายที่คงภาวนาอยู่ในใจให้พวกเราช่วยทำให้ PDD ใช้งานได้สักที เพื่อที่พวกเขาจะได้ไม่ต้องไปทำการไทเทรตกัน (ถ้าใครไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้น ก็ลองไปสืบถามเอาเองว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อเย็นวันจันทร์ที่ผ่านมา)


สิ่งที่จะเขียนต่อไปนี้ผมสรุปเนื้อหามาจากเอกสาร Electron Capture Detector ECD-2104 User's manual ซึ่งเป็นคู่มือของ ECD ตัวที่ทางบริษัทติดตั้งมากับเครื่อง GC-2014 ของเรา การสรุปเนื้อหาในที่นี้ไม่ได้หมายความว่าพวกคุณไม่ต้องไปอ่านคู่มือฉบับดังกล่าว แต่ผมเพียงแค่ต้องการย้ำเน้นบางส่วนที่มีความสำคัญ และใครที่ต้องไปใช้เครื่องดังกล่าวก็ควรต้องไปอ่านคู่มือการทำงานให้ละเอียดด้วย

เลขที่หน้า (ถ้ามีการกล่าวถึง) หมายถึงเลขที่หน้าตามหนังสือคู่มือ ไม่ใช่เลขที่หน้าตามไฟล์ .pdf และถ้าสิ่งที่เขียนในที่นี้ (ที่ไม่ได้ระบุเอาไว้ชัดเจนว่าเป็นความเห็นของผม) ขัดแย้งกับสิ่งที่ปรากฏในหนังสือคู่มือ ก็ให้ใช้ข้อความที่ปรากฏในหนังสือคู่มือเป็นหลัก


รูปที่ ๑ โครงสร้างของ ECD cell ที่มากับ GC-2014 ของเรา (จากหนังสือคู่มือหน้า 61)


. หลักการทำงาน

ECD อาศัยรังสีเบตา (Beta ray) ที่เปล่งออกมาจากแร่กัมมันตภาพรังสี 63Ni ที่บรรจุอยู่ใน ECD cell ไปทำให้แก๊ส N2 ที่ไหลผ่าน ECD cell เกิดการแตกตัวเป็นไอออนบวกและไอออนลบ (อิเล็กตรอน)

ในตัว ECD cell นั้นจะมีขั้วไฟฟ้าที่เป็นขั้วบวกและขั้วลบอยู่ (ดูรูปที่ ๒) ดังนั้นถ้ามีการป้อนความต่างศักย์ให้แก่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง (ในตัว cell จะป้อนแบบเป็น pulse คือจ่ายเป็นจังหวะ ไม่ต่อเนื่อง) ไอออนที่เกิดขึ้นก็จะวิ่งตรงไปยังขั้วไฟฟ้า ทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า


รูปที่ ๒ การทำงานของ ECD cell


แต่ถ้าในแก๊สไนโตรเจนที่ไหลผ่าน ECD cell มีโมเลกุลที่สามารถจับอิเล็กตรอนที่เกิดจากการแตกตัวของแก๊ส N2 เอาไว้ได้ จะทำให้โมเลกุลนั้นมีประจุเป็นลบ และเนื่องจากโมเลกุลนั้นมีมวลมากกว่ามวลของอิเล็กตรอน การเคลื่อนที่ของประจุลบไปยังขั้วบวกก็จะช้าลง ทำให้เห็นกระแสไฟฟ้าที่ไหลไปยังขั้วไฟฟ้าลดลง ECD ใช้หลักการนี้ในการตรวจจับการมีอยู่ของโมเลกุลอื่นในแก๊ส N2 ที่ไหลผ่านตัว cell

ECD มีความว่องไวในการตรวจวัดสารประกอบ organic halide (พวกที่มีธาตุหมู่ 7 อยู่ในโครงสร้าง) สูงมาก (ดูความว่องไวเปรียบเทียบได้จากตารางในหน้า 2 และ 3 ของหนังสือคู่มือ) ทั้งนี้เป็นเพราะธาตุหมู่ 7 ทำให้เกิดตำแหน่งอะตอมคาร์บอนที่เป็นบวก (จับอิเล็กตรอนได้ง่าย) และยังทำให้โมเลกุลมีน้ำหนักโมเลกุลสูง (ทำให้เคลื่อนที่ช้าลง) ECD จึงถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายในการตรวจจับยากำจัดศัตรูพืช (เช่น ยาฆ่าแมลง ยาปราบวัชพืช)

แต่ในงานของเรา เราจะนำมาตรวจวัด NOx ซึ่งผลจะออกมาเป็นยังไงก็ยังไม่รู้


รูปที่ ๓ หน้าประตู oven ของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD จะมีป้ายเตือนว่ามีสารกัมมันตภาพรังสีติดอยู่


. carrier gas และ make up gas

ในหนังสือคู่มือหน้า 8 ระบุเอาไว้ว่า แก๊สที่มีความเหมาะสม "มากที่สุด" ที่จะนำมาใช้เป็น carrier gas คือ He ความบริสุทธิ์ 99.9999% (เลข9 หกตัว) หรือสูงกว่า แต่ก็สามารถใช้ He ความบริสุทธ์ 99.999% (9 ห้าตัว) หรือสูงกว่าได้

แก๊ส N2 ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์ตั้งแต่ 99.999% (9 ห้าตัว) ขึ้นไปก็สามารถนำมาใช้งานได้ แต่จะดียิ่งขึ้นถ้าเป็นแก๊ส N2 ความบริสุทธิ์ 99.9999% (9 หกตัว) ขึ้นไป

แก๊สที่เหมาะสมจะนำมาใช้เป็น make up gas มากที่สุดคือ N2 ความบริสุทธิ์ 99.9999% (9 หกตัว) ขึ้นไป แต่ก็สามารถใช้แก๊ส N2 ที่มีความบริสุทธิ์ตั้งแต่ 99.999% (9 ห้าตัว) ขึ้นไปได้

ถ้าดูตามคู่มือนี้ดูเหมือนว่า make up gas คือแก๊สตัวที่จะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน แต่ในกรณีของเรานั้นดูเหมือนว่าเราจะใช้ N2 99.999% เป็นทั้ง carrier gas และ make up gas

ในคู่มือหน้า 15 ระบุอัตราการไหลของ make up gas สำหรับ packed column ไว้ที่ประมาณ 2 ml/min หรือตั้งความดันไว้ที่ประมาณ 10 kPa

ในกรณีของเราที่เขาเลือกใช้ N2 เป็น carrier gas น่าจะเป็นเพราะในตัวอย่างของเรามี N2 อยู่ด้วย (อันที่จริงมีอยู่มากด้วย) ดังนั้นเราจึงไม่ควรจะเห็นสัญญาณพีค N2 จาก ECD ของเรา

ส่วน O2 และ SO2 นั้นผมไม่รู้เหมือนกันว่าผลจะออกมาเป็นอย่างไร คงต้องคอยดูกันต่อไป


รูปที่ ๔ กราฟความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลของ make up gas และความดัน เมื่อใช้ N2 เป็น make up gas (รูปจากหนังสือคู่มือหน้า 15) ส่วนปุ่มปรับความดันของ make up gas นั้นอยู่ในฝาครอบพลาสติกด้านบนของเครื่อง


. การเริ่มการทำงานของระบบ

ในเอกสารคู่มือหน้า 17 ในกล่องคำเตือนระบุไว้ว่า เพื่อป้องกันความเสียหายต่อ ECD cell ให้ตั้ง start time (ซึ่งเป็นเวลาที่จะให้อุณหภูมิของ ECD cell เพิ่มขึ้น) หลังจากที่ไล่อากาศออกจาก ECD cell ออกไปทั้งหมดและแทนที่ด้วย make up gas และ carrier gas เรียบร้อยแล้ว ดังนั้นควรตั้งอุณหภูมิของ oven และ injection port ไว้ที่อุณหภูมิห้อง

ในคู่มือไม่ได้บอกว่าอุณหภูมิต่ำสุดในการทำงานของ ECD นั้นมีหรือไม่ (ผมหาไม่เจอ พวกคุณใครหาเจอก็ช่วยบอกด้วย) บอกเพียงแต่ว่าเพื่อป้องกันการปนเปื้อนจึงควรตั้งอุณหภูมิของ ECD ให้สูงกว่าอุณหภูมิของ oven สัก 20ºC แต่ในคู่มือหน้า 44 หัวข้อ5.2 ข้อ 6 ระบุไว้ว่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของ ECD คือ 350ºC

ในคู่มือหน้า 18 หัวข้อ 3.8 นั้นเป็นวิธีตั้งอุณหภูมิการทำงานของ ECD ส่วนในคู่มือหน้า 19 หัวข้อ 3.9 บอกไว้ว่า "ต้องให้อุณหภูมิของ ECDสูงถึงอุณหภูมิทำงานก่อน และให้รอเป็นเวลา 10-20 นาทีเพื่อให้ระบบเข้าสู่สมดุล จากนั้นจึงค่อยตั้งอุณหภูมิของ oven และ injector port"


รูปที่ ๕ ภาพขยายของ ECD ที่ติดตั้งมากับเครื่อง GC ของเรา จะมีการตอกข้อความเตือนว่ามีสารกัมมันตรังสีอยู่


. การตั้งกระแส

สำหรับการใช้งานทั่วไป ตัวคู่มือในหน้า 21 หัวข้อ 3.11 แนะนำว่าควรตั้งค่ากระแสสูงสุดไม่เกิน 1 nA เว้นแต่ในงานที่ต้องการความว่องไวสูงมากซึ่งบางครั้งอาจตั้งให้สูงถึง 2 nA

ตรงจุดนี้ผมก็ไม่ทราบเหมือนกันว่าการตั้งค่ากระแสให้สูงไว้ (เช่นที่ 2A) ตลอดเวลานั้นจะก่อให้เกิดผลเสียอย่างไรบ้างเพราะในคู่มือก็ไม่ได้บอกอะไรไว้ สงสัยว่าคงจะเกี่ยวข้องกับอัตราการส่งสัญญาณ pulse ของ detector


รูปที่ ๖ แผนผังด้านบนของตัวเครื่อง จะมีท่อแก๊สระบายทิ้งจาก ECD (ลูกศรเขียว) และท่อ make up gas (ลูกศรแดง)


. Filter time constant

ในคู่มือหน้า 28 ซึ่งยังคงอยู่ในหัวข้อ 4.1.2 กล่าวไว้ว่าค่า Filter time constant นี้ส่งผลต่อขนาดสัญญาณรบกวน (noise) และความแรงสัญญาณ กล่าวคือถ้าใช้ ค่า Filter time constant มาก (เครื่องตั้ง default ไว้ที่ 200 ms) จะทำให้ขนาดสัญญาณรบกวนลดลง แต่ขนาดความสูงของพีคก็จะลดลงด้วย ดังนั้นในการวิเคราะห์ของเราจึงควรต้องจดไว้ด้วยว่าเราตั้งค่า Filter time constant นี้ไว้ที่เท่าใดด้วย


วันนี้คงพอแค่นี้ก่อน เอาไว้เริ่มเปิดใช้เครื่องเมื่อใดคงมีอะไรเล่าสู่กันฟังอีก

วันพุธที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2554

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๑ เมื่อความแรงของพีค GC ลดลง MO Memoir : Wednesday 15 June 2554


ปัญหาเรื่องสัญญาณพีค GC ที่ออกมาแตกต่างไปจากเดิมของเครื่อง Shimadzu GC-9Aนี่ผมเคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งใน Memoirปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๕ วันอังคารที่ ๑ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๕ เมื่อพีค GC ออกมาผิดเวลา" ซึ่งตอนนั้นพีคมันแตกต่างไปจากเดิมทั้งเวลาที่ออกมาและความแรงของสัญญาณที่ลดลง แต่คราวนี้เป็นเรื่องของพีคที่ออกมาตามเวลาเดิมแต่ความแรงของสัญญาณลดลงไป

สาวน้อยผมยาวนักแสดงละคร (ซึ่งตอนนี้ได้ข่าวว่ากำลังจะผันตัวไปเป็น pretty งานประชุมวิชาการ) นำเรื่องนี้มาถามผมหลายสัปดาห์แล้ว เรื่องที่ทำไมเขาตั้งภาวะการทำงานของเครื่อง GC-9A ที่ภาวะเดียวกันกับที่สาวน้อยหน้าใสจากบางละมุงเคยใช้ พีคที่ได้นั้นปรากฏออกมาในเวลาเดียวกัน แต่ความแรงของสัญญาณนั้นแตกต่างกันถึงเท่าตัว คือสัญญาณที่สาวน้อยนักแสดงได้นั้นมันต่ำกว่าที่สาวน้อยหน้าใสเคยทำได้ถึงครึ่งหนึ่ง

ตอนแรกผมก็คิดว่า sensitivity ของ FID (Flame Ionisation Detector) น่าจะมีการเปลี่ยนแปลง ก็เลยลองให้สาวน้อยนักแสดงลองปรับส่วนผสมระหว่างอากาศและไฮโดรเจน ก็ปรากฏว่ายังไม่ดีขึ้น

ในกรณีนี้เนื่องจากเวลาที่พีคปรากฏนั้นตรงกัน ผมจึงคิดว่าปัญหาไม่น่าจะอยู่ด้านก่อนถึงทางเข้าคอลัมน์ แต่ต้องเป็นด้านขาออกจากคอลัมน์ไปแล้ว ซึ่งที่ผ่านมาพบว่ามีความเป็นไปได้ ๒ จุดคือ (ก) ภาวะการทำงานของ detector นั้นแตกต่างกัน หรือ (ข) มีการรั่วของ carrier gas ด้านขาออกจากคอลัมน์

ซึ่งเมื่อทดลองปรับการทำงานของ FID แล้วก็ไม่พบว่าจะดีขึ้น ก็เลยลองมาตรวจสอบจุดเชื่อมต่อคอลัมน์ดู พอผมลองเอามือหมุนนอตตัวที่ใช้ยึดด้านขาออกของคอลัมน์เข้ากับจุดต่อเข้า FID ก็พบว่าผมสามารถใช้มือเปล่าหมุนคลายนอตตัวดังกล่าวออกมาได้ ก็เลยบอกให้สาวน้อยนักแสดงลองขันนอตตัวนี้กลับเข้าไปให้แน่น ทดสอบการรั่ว และทดลองฉีดสารตัวอย่างใหม่อีกครั้ง


รูปที่ ๑ ตำแหน่งนอตตัวที่พบว่าหลวมอยู่เล็กน้อย (วงกลมเหลือ) เพราะสามารถใช้มือหมุนคลายออกมาได้


ตอนนี้ก็ทราบว่าได้ความแรงของสัญญาณและเวลาที่ออกมาเหมือนก่อนหน้าแล้ว แต่สาเหตุที่ทำให้นอตดังกล่าวคลายตัวได้นั้นผมเองก็ไม่ทราบเหมือนกัน

วันอาทิตย์ที่ 12 มิถุนายน พ.ศ. 2554

วันเสาร์ที่ 11 มิถุนายน พ.ศ. 2554

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๖ Packed column adapter ของ PDD MO Memoir : Saturday 11 June 2554


ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๘ มิถุนายน ๒๕๕๔ นั้นผมได้กล่าวถึงปัญหาของ PDD ที่ให้พีคหัวกลับและสัญญาณมีความแรงต่ำลงผิดปรกติ (ต่ำกว่าที่เคยวัดได้ถึง ๑๐๐๐ เท่า)

เรื่องมันเกิดขึ้นหลังจากที่ผมได้ให้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯ ทำการ conditioning column ตามวิธีการที่คู่มือระบุเอาไว้ คือต้องมีการถอดปลดปลายคอลัมน์ด้านที่ต่อกับ detector ออก และใช้ plug (ที่มีมาให้กับเครื่อง) อุดปลายด้านขาเข้า detector เอาไว้ เพื่อป้องกันการปนเปื้อน

หลังจากที่ตรวจดูฟังก์ชันต่าง ๆ แล้วก็ไม่เห็นมีคำสั่งใด ๆ ที่จะทำการปรับ polarity ให้สัญญาณกลับมาเป็นตัวตั้งเหมือนเดิมได้ และที่สำคัญคือมันไม่มีคำตอบว่าทำไม sensitivity ของ PDD จึงลดลง

ในคู่มือ PDD หน้า ๑๘ เรื่อง Troubleshooting บอกไว้ว่าถ้าพบปัญหา Low sensitivity ก็แนะนำให้ตรวจ background current ก่อน แต่ในคู่มือก็ไม่มีรายละเอียดใด ๆ บอกว่าให้ตรวจอย่างไร (คู่มือมีเพียง ๒๕ หน้า) ผมก็เลยคิดว่าควรทดลองทำตามขั้นตอนต่อไปเลย คือถอดคอลัมน์ออกมาและติดตั้งเข้าไปใหม่

รูปที่ ๑ การตรวจแก้ปัญหา PDD ในกรณีที่พบว่า Sensitivity ต่ำผิดปรกติ จากคู่มือ Pulsed Discharge Detector model D-4I-SH17-R Instruction manual ของบริษัท Valco Instruments Co. Inc. ซึ่งเป็นรุ่นที่ติดตั้งมากับ GC-2014 ที่เราใช้งานอยู่


เมื่อวานตอนสาย ๆ ก็เลยถือโอกาสลองถอด Packed column adapter ออกมาก็เลยได้เห็นดังรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป

ดูเหมือนว่าการทำงานของ PDD จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งปลายท่อที่ต่อเข้ากับตัวตรวจวัดด้วย ตามคู่มือบอกเอาไว้ว่าตัว packed column adapter เมื่อติดตั้งแล้วต้องมีระยะจากตัว fitting ไปจนถึงปลายท่อเท่ากับ 9.8 cm (ตามคู่มือในรูปที่ ๒) แต่เมื่อถอดออกมาดูกลับพบว่ายาวประมาณ 8 cm


รูปที่ ๒ Packed column adapter ของ PDD ซึ่งตามคู่มือบอกว่าต่อยาว 9.8 cm ตรงที่วงสีเหลือเอาไว้คือสงสัยว่าตอนปลายจะหายไปเมื่อเทียบกับรูปที่เขาวาดเอาไว้ แต่ตรวจสอบใน oven ก็ไม่พบเศษชิ้นส่วนใด ๆ


ตอนนี้ก็ได้ให้ทางสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯ ติดต่อกับทางบริษัทแล้ว (ให้ส่งรูปถ่ายไปให้เขาดูด้วย) ว่าจะทำยังไงต่อไปดี ซึ่งก็ได้แต่หวังว่าปัญหาน่าจะเกิดจากเรื่องนี้ (เพราะถ้าไม่ใช่เพราะสาเหตุนี้ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าจะไปตรวจดูที่ไหนอีก)

สรุปก็คือในการเรียนรู้ก็ต้องมีการทำข้าวของพังบ้าง ใครไม่เคยทำข้าวของพังก็น่าจะเป็นเพราะไม่เคยทำอะไรด้วยตนเอง

วันศุกร์ที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2554

GC - peak fitting ตอนที่ ๑ การหาพื้นที่พีคที่เหลื่อมทับ MO Memoir : Friday 10 June 2554


หมายเหตุ
: แม้ว่าเรื่องนี้จะเขียนโดยใช้โครมาโทแกรมของ GC เป็นตัวอย่าง แต่ก็สามารถนำความรู้นี้ไปใช้กับโครมาโทแกรมของ HPLC ได้เช่นเดียวกัน


อันที่จริงผมก็ได้เตรียมเขียนเรื่องนี้เอาไว้สักเดือนแล้ว แต่พอสาวน้อยผมยาวจากจังหวัดชายแดนใต้ผู้มีความมั่นใจในตัวเองสูงมากว่าเป็นสาวสวย (ขอให้เป็นจริงอย่างที่คิดเหอะ) ถามมาเรื่องปัญหาการแยกพีค benzaldehyde และอะไรก็ไม่รู้อีกพีคหนึ่งที่ซ้อนทับกันอยู่ (ซึ่งผมสงสัยว่าอาจเป็น benzyl alcohol) ก็เลยถือโอกาสเอาเรื่องนี้ขึ้นมาเขียนต่อให้เสร็จสักที เพื่อที่พวกคุณจะได้หายสงสัย (เผื่อว่ามีอยู่) ว่าทำไมผมถึงบอกให้ดูรูปร่างของพีคและวิธีการที่เครื่องลากเส้น base line ก่อนที่จะอ่านตัวเลขพื้นที่ใต้พีคที่เครื่องอินทิเกรเตอร์มันคำนวณให้ และทำไมผมถึงมักกำชับให้พวกคุณบันทึกข้อมูลโครมาโทแกรมลงแผ่นดิสก์เอาไว้


ในการวิเคราะห์องค์ประกอบด้วยเครื่อง GC นั้น ผู้ใช้ต่างก็ทราบอยู่แล้วว่าเราสามารถหาปริมาณสารได้จากขนาดหรือความสูงของพื้นที่พีคที่ได้จากการวิเคราะห์ ในอดีตนั้นในสมัยที่ยังต้องใช้ recorder บันทึกสัญญาณเป็นรูปกราฟลงบนกระดาษ การวัดความสูงของพีคจะทำได้ง่ายกว่าการหาพื้นที่ใต้พีค การหาพื้นที่พีคในสมัยก่อนนั้นทำได้โดยการตัดพีคแต่ละพีคที่อยู่บนกระดาษ แล้วนำกระดาษของแต่ละพีคที่ตัดออกมานั้นไปชั่งน้ำหนัก พีคไหนมีพื้นที่มากก็จะให้น้ำหนักกระดาษที่มากกว่า

ในกรณีที่พีคเกิดการเหลื่อมทับกันนั้น (เช่นตัวอย่างในรูปที่ ๑) ต่างก็ทราบกันดีว่าพื้นที่ส่วนท้ายของพีค A นั้นและพื้นที่ส่วนต้นของพีค B นั้น อันที่จริงแล้วเป็นพื้นที่รวมระหว่างส่วนท้ายของพีค A และส่วนต้นของพีค B วิธีการที่ใช้กันมาแต่เดิม (สมัยที่ยังต้องตัดกระดาษบันทึกผล แล้วนำไปชั่งน้ำหนัก) คือการหาตำแหน่งจุดวกกลับระหว่างพีคสองพีค และลากเส้นแบ่ง (เส้นประสีแดง) ในแนวดิ่งจากตำแหน่งนั้นลงมายังเส้น base line


รูปที่ ๑ ตัวอย่างพีค GC ที่มีการเหลื่อมทับกัน และวิธีการแบ่งพีคที่ใช้กันมาตั้งแต่อดีต ซึ่งใช้วิธีหาตำแหน่งจุดวกกลับระหว่างพีคสองพีค (อยู่ที่ประมาณ 3.00) และลากเส้นแบ่งในแนวดิ่งที่ตำแหน่งนั้น


การแบ่งพีคด้วยเทคนิคดังกล่าว ถ้าแบ่งไม่ดีก็จะให้ผลการวิเคราะห์ที่มีความคลาดเคลื่อนสูงได้ แต่ปัจจุบันก็ยังเห็นมีการใช้กันอยู่ทั่วไปแม้ว่าจะมีการพัฒนาซอร์ฟแวร์บันทึกข้อมูลและประมวลผล แต่เทคนิคการประมวลผลกลับยังคงยึดติดกับวิธีการเดิม (ตัดกระดาษ) ไม่ได้พัฒนาไปตามความสามารถของคอมพิวเตอร์เทคนิคดังกล่าว

วิธีการที่เหมาะสมกว่าและให้พื้นที่พีคแต่ละพีคที่ถูกต้องกว่าคือการนำโครมาโทแกรมดังกล่าวมาทำการแยกพีค (peak deconvolution) พีคโครมาโทแกรมนั้นสามารถทำการ fitting ได้โดยใช้ฟังก์ชัน Gaussian ที่ไม่สมมาตร (ในโปรแกรม fityk เรียกฟังก์ชันดังกล่าวว่า SplitGaussian) คือฟังก์ชัน Gaussian ที่มีความกว้างของพีคด้านซ้ายและด้านขวาของจุดสูงสุดไม่เท่ากัน

อันที่จริงโครมาโทแกรมในรูปที่ ๑ ได้มาจากการรวมฟังก์ชัน Gaussian ที่ไม่สมมาตรสองฟังก์ชันเข้าด้วยกัน คือฟังก์ชันเส้นสีแดงและเส้นสีเขียวดังแสดงในรูปที่ ๒ ข้างล่าง


รูปที่ ๒ เส้นกราฟในรูปที่ ๑ นั้นได้มาจากการรวมฟังก์ชัน Gaussian ที่ไม่สมมาตรสองฟังก์ชันเข้าด้วยกัน เส้นประสีแดงคือรูปร่างของพีค A ส่วนเส้นประสีเขียวคือรูปร่างของพีค B เส้นทึบสีม่วงได้จากการรวมสัญญาณของพีค A และ B เข้าด้วยกัน


จากตัวอย่างในรูปที่ ๒ จะเห็นว่าความสูงที่แท้จริงของพีค A นั้นจะสูงเท่ากับพีคของโครมาโทแกรมที่ได้ ทั้งนี้เป็นเพราะในกรณีนี้พีค A ขึ้นถึงจุดสูงสุดก่อนที่พีค B จะปรากฏตัว ในกรณีของพีค B นั้นจะเห็นว่าความสูงที่แท้จริงของพีค B นั้นต่ำกว่าความสูงของโครมาโทแกรมอยู่เล็กน้อย ทั้งนี้เป็นเพราะในขณะที่สาร B หลุดออกมาจากคอลัมน์มากที่สุดนั้น สาร A ยังออกมาไม่หมด สัญญาณที่เห็นจึงเป็นสัญญาณรวมระหว่างส่วนท้ายของพีค A กับส่วนต้นของพีค B ดังนั้นในตัวอย่างนี้ถ้าเราหาปริมาณจากความสูงของพีคที่ปรากฏในโครมาโทแกรมโดยตรง เราจะหาปริมาณสาร A ได้ถูกต้องแต่จะได้ปริมาณสาร B ที่มากเกินจริงไปเล็กน้อย (ประมาณ 7%)

ทีนี้ถ้าเราหาปริมาณโดยคำนวณจากพื้นที่พีค การแบ่งตามรูปที่ ๑ นั้นจะได้พื้นที่พีค A ออกมา 0.975055 หน่วย และพื้นที่พีค B ออกมา 1.351319 หน่วย แต่ถ้าเราทำการแยกสัญญาณก่อนตามรูปที่ ๒ แล้วค่อยคำนวณพื้นที่ใต้พีคแต่ละพีคที่แยกออกมา จะได้พื้นที่พีค A ออกมา 1.073059 หน่วย และพื้นที่พีค B ออกมา 1.253314 หน่วย ซึ่งจะเห็นว่าเราได้พื้นที่ของพีค A ต่ำกว่าขนาดที่แท้จริงประมาณ 9.1% และได้พื้นที่ของพีค B สูงกว่าขนาดที่แท้จริงประมาณ 7.8%

ทีนี้ลองมาพิจารณาอีกกรณีหนึ่ง ซึ่งเป็นกรณีที่พีค B มีขนาดเล็กกว่าพีค A มาก เราจะมาลองดูกันว่าการแบ่งพื้นที่พีคแบบที่ใช้กันในอดีตนั้น (รูปที่ ๓) ให้ผลที่แตกต่างไปจากการนำฟังก์ชันไปแยกเป็นพีคย่อยก่อนและค่อยคำนวณพื้นที่พีคย่อยแต่ละพีค (รูปที่ ๔) อย่างไรบ้าง


รูปที่ ๓ การแบ่งพีคโดยใช้วิธีหาตำแหน่งจุดวกกลับระหว่างพีคสองพีค (อยู่ที่ประมาณ 3.10) และลากเส้นแบ่งในแนวดิ่งที่ตำแหน่งนั้น


รูปที่ ๔ เส้นกราฟในรูปที่ ๓ นั้นได้มาจากการรวมฟังก์ชัน Gaussian ที่ไม่สมมาตรสองฟังก์ชันเข้าด้วยกัน เส้นประสีแดงคือรูปร่างของพีค A (ใช้ฟังก์ชันเดียวกับของรูปที่ ๑) ส่วนเส้นประสีเขียวคือรูปร่างของพีค B (ใช้ฟังก์ชันเดียวกับของรูปที่ ๑ แต่มีความสูงเพียงแค่ 60% ของรูปที่ ๑) เส้นทึบสีม่วงได้จากการรวมสัญญาณของพีค A และ B เข้าด้วยกัน


ในกรณีหลังนี้ ความสูงที่แท้จริงของพีค A ในรูปที่ ๓ จะประมาณเท่ากับความสูงที่แท้จริงของพีค A แต่ความสูงของพีคที่สองที่ปรากฏในโครมาโทแกรมนั้นเป็นผลรวมระหว่างความสูงที่แท้จริงของพีค B และส่วนหางของพีค A ถ้าเราใช้ความสูงของพีคที่สองที่ปรากฏมาเป็นความสูงของพีค B เราจะได้ค่าความสูงของพีค B ที่สูงกว่าความเป็นจริงไปประมาณ 11.6%

ถ้าเราคำนวณพื้นที่ใต้พีคโดยใช้การแบ่งพีคแบบในรูปที่ ๓ เราจะได้พื้นที่ใต้พีค A เท่ากับ 1.006260 หน่วย ซึ่งจะต่ำกว่าพื้นที่จริง (ที่แสดงในรูปที่ ๔) อยู่ประมาณ 6.23% และจะได้พื้นที่พีค B เท่ากับ 0.818787 หน่วย ซึ่งสูงกว่าพื้นที่จริงของพีค B อยู่ประมาณ 8.9% (พื้นที่จริงของ B คือ 0.751988 หน่วย)

ตัวอย่างที่ยกมานั้นเป็นกรณีที่พีคทั้งสองมีการเหลื่อมซ้อนกันไม่มากและพีคตัวหน้าไม่มีการลากหางยาว และ base line อยู่ที่ระดับเดิมตลอดและไม่มีการเคลื่อน (drift) ของ base line ในกรณีที่พีคตัวหน้ามีการลากหางที่ยาวและพีคตัวหลังนั้นมีขนาดเล็กกว่ามาก (ดูรูปที่ ๕ และ ๖) และ/หรือมีการเคลื่อนของ base line การแบ่งพีคโดยการลากเส้นจากตำแหน่งจุดวกกลับลงมาถึง base line จะให้การคำนวณที่ผิดพลาดมากขึ้นไปอีก

รูปที่ ๕ กรณีที่พีคแรกมีการลากหางที่ยาว และพีคที่สองที่ตามหลังมามีขนาดเล็ก ถ้าทำการแบ่งพีคตามเทคนิคดั้งเดิมจะได้พื้นที่พีคสองส่วนดังรูป


รูปที่ ๖ ในความเป็นจริง โครมาโทแกรมในรูปที่ ๕ ได้มาจากผลรวมของพีคเส้นสีแดงและเส้นสีเขียว


จะเห็นว่าถ้าทำการแบ่งพีคตามวิธีในรูปที่ ๕ จะทำให้ได้ค่าพื้นที่พีคแรกต่ำกว่าพื้นที่จริงไปมาก และได้ค่าพื้นที่พีคของพีคที่สองที่สูงกว่าพื้นที่ที่แท้จริงไปมาก พื้นที่ที่แท้จริงของพีค A คือพื้นที่ใต้เส้นประสีแดงกับแกน x และพื้นที่ที่แท้จริงของพีค B คือพื้นที่ระหว่างเส้นประสีเขียวกับแกน x แต่ในบางครั้งโปรแกรมของเครื่อง GC หรือ integrator จะคำนวณว่าพื้นที่พีค B คือพื้นที่ที่อยู่ระหว่างเส้นทึบสีม่วงและเส้นประสีน้ำเงิน ซึ่งเรื่องนี้จะเอาไว้คุยกันต่อในตอนต่อไป


เรื่องการแยกพีคยังไม่จบแค่นี้ ยังมีอีกหลายเรื่องให้เล่าต่อไปอีก แต่ฉบับนี้คงพอแค่นี้ก่อน

สำหรับสมาชิกใหม่ของกลุ่มก็อย่ามัวแต่เรียนวิชาในห้องเรียนเพียงอย่างเดียว ให้มาเรียนวิชาความรู้ที่ต้องใช้ในการทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติด้วย และถ้าอ่าน Memoir ฉบับนี้แล้วยังไม่เข้าใจ ก็ขอให้ไปอ่าน Memoir ฉบับก่อนหน้านี้ ๓ ฉบับที่เกี่ยวข้องกับการทำ peak fitting ด้วย ได้แก่


ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๐ วันพุธที่ ๑๖ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๔ เรื่อง "Distribution functions"

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๑ วันศุกร์ ๑๘ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๔ เรื่อง "XRD - peak fitting"

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๓ วันอังคาร ๒๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๔ เรื่อง "UV-Vis - peak fitting"


ไฟล์ฉบับ pdf สามารถไปคัดสำเนาได้จากเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนกลางของกลุ่ม ผมเอาลงไว้ที่นั่นแล้ว ซึ่งเมื่อคุณได้อ่าน ๓ ฉบับที่ผมกล่าวไว้ข้างต้นก็คิดว่าคงจะยังไม่เข้าใจอยู่ดี แต่ก็น่าจะเห็นแล้วว่าในการทำงานภาคปฏิบัติเพื่อให้ได้ผลการทดลองที่ออกมาถูกต้องนั้น มันมีปัญหาอะไรบ้าง

วันพุธที่ 8 มิถุนายน พ.ศ. 2554

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๕ การทำ calibration curve ของ NH3 MO Memoir : Wednesday 8 June 2554


จากที่ได้เล่าไว้เมื่อวันพฤหัสบดีของสัปดาห์ที่แล้วว่าตอนนี้เราเจอปัญหาสัญญาณของ GC-2014 ในส่วนของ PDD ให้พีคกลับหัว

ที่ไม่เข้าใจก็คือมันเกิดขึ้นได้อย่างไร เพราะก่อนหน้านี้ที่ทดลองทำกันตอนฉีดอากาศหรือ NH3 เข้าไป มันก็ให้พีคหัวตั้ง แต่พอมาสัปดาห์ที่แล้วหลังจากที่ได้ให้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯทำการ conditioning คอลัมน์ ซึ่งก็ทำให้เราได้เส้น base line ที่นิ่งและเรียบ แต่กลับได้พีคหัวกลับ

ผมเอาตัวอย่าง chromatogram ก่อนและหลังเกิดปัญหามาแสดงให้ดูในรูปที่ ๑ ในหน้าถัดไป

ช่วงวันอาทิตย์ที่ ๕ มิถุนายนที่ผ่านมาก็มีเจ้าหน้าที่ของทางบริษัทมาดูให้ แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหาได้ ได้แต่บอกว่าขอกลับไปปรึกษาหัวหน้าก่อน

เมื่อวานผมก็ลองไปปรับแต่งดู ทั้งคำสั่งที่ตัวเครื่อง GC และตัวซอร์ฟแวร์ที่ใช้ในการบันทึกข้อมูล ลองปรับเปลี่ยนไปหลายคำสั่งแล้วก็ยังแก้ปัญหาพีคกลับหัวไม่ได้

งานนี้คิดว่าคงต้องอีเมล์ไปถามบริษัทแม่ที่ญี่ปุ่นซะแล้ว ไว้ว่าง ๆ ภายในสัปดาห์นี้จะหาโอกาสเขียนส่งไป

ได้ยินว่าวันนี้จะมีเจ้าหน้าที่จากทางบริษัทเข้ามาอีกที ผลจะเป็นอย่างไรก็ต้องคอยดูกัน


แต่เนื่องจากการทดลองยังคงต้องเดินหน้าต่อไป เราคงต้องพักเรื่องการแก้ปัญหาพีคกลับหัวเอาไว้ก่อน ดังนั้นสิ่งที่สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯต้องทำต่อไปคือการสร้าง calibration curve ของNH3 โดยให้ทำการวัดทั้ง ๆ ที่ได้พีคกลับหัว แล้วค่อยเอาซอร์ฟแวร์ประมวลผลพีคทำการกลับหัวพีคและคำนวณพื้นที่ใหม่

สิ่งที่สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯต้องทำมีดังนี้

๑. ทดลองฉีดN2 เข้าไป เพื่อดูสัญญาณของ N2 เนื่องจากแก๊สที่เราจะทำการวิเคราะห์นั้น N2 เป็นองค์ประกอบที่มีความเข้มข้นมากที่สุด ตรงจุดนี้ควรต้องบันทึกไว้ด้วยว่าสัญญาณของ N2 นั้นมีขนาดเท่าไร จะได้ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบการปรับตั้ง PDD

๒. ทดลองฉีดอากาศ (จากถัง) เข้าไป เพื่อหาตำแหน่งพีค O2 (เพราะในแก๊สตัวอย่างของเรามีพีค O2 อยู่ด้วย) ตำแหน่งพีค O2 หาได้จาก พีคที่เพิ่มขึ้นจากที่ได้ในข้อ ๑. (ถ้าเครื่องมันมองเห็นนะ)

๓. ทดลองฉีดอากาศในห้องเข้าไป เนื่องจากเมื่อวานผมยังสงสัยด้วยว่าจะมีพีค CO2 หรือของ Ar หรือไอน้ำด้วยหรือเปล่า (เมื่อวานเห็นพีคกว้าง ๆ ช่วงท้าย chromatogram สงสัยอยู่เหมือนกันว่าเป็นพีคของน้ำหรือเปล่า การระบุตำแหน่งสารตัวอื่นก็ต้องนำพีคที่ได้จากข้อ ๒. มาเปรียบเทียบ

๔. ทดลองฉีดแก๊สผสมระหว่าง NH3 และ N2 เพื่อหาตำแหน่งพีคของ NH3

๕. ทดลองฉีดแก๊สผสมระหว่าง NH3 N2 และ O2 โดยที่คงความเข้มข้นของ NH3 ไว้เท่ากับที่ใช้ในข้อ ๔. เพื่อตรวจสอบว่ามีการซ้อนทับกันของพีคและ O2 ส่งผลต่อสัญญาณที่วัดได้หรือไม่

๖. ทดลองฉีดแก๊สผสมระหว่าง NH3 N2 O2 และ H2O โดยที่คงความเข้มข้นของ NH3 ไว้เท่ากับที่ใช้ในข้อ ๔. เพื่อตรวจสอบว่ามีการซ้อนทับกันของพีคและไอน้ำส่งผลต่อสัญญาณที่วัดได้หรือไม่

๗. จากข้อ ๖. ให้ทดลองเพิ่ม SO2 เข้าไป แล้วดูว่าได้รับผลกระทบอะไรหรือไม่

๘. ถ้าหากพบว่าสัญญาณของ NH3 ไม่ได้รับการรบกวนจาก O2 SO2 หรือไอน้ำ ก็ให้ทำการสร้าง calibration curve ของ NH3 โดยการปรับอัตราส่วนการผสมระหว่าง N2 (100%) กับ NH3 จาก โดยในการผสมนั้นให้เลือกภาวะที่ mass flow ทำงานได้ดี ส่วนตัวเลขความเข้มข้นของแก๊สผสมที่ใช้ในการสร้าง calibration curve ไม่ใช่ตัวเลขลงตัวก็ไม่เป็นไร

๙. ในขั้นตอน ๕-๗ ถ้าพบปัญหาการรบกวนพีค NH3 ให้ติดต่อผมก่อนว่าจะทำอะไรต่อไป


รูปที่ ๑ (บน) สัญญาณ PDD ก่อนเกิดปัญหา (ล่าง) สัญญาณ PDD ที่เกิดปัญหาพีคกลับหัวหลังการ conditioning คอลัมน์ พึงสังเกตนะว่าแม้ว่าตำแหน่งพีคที่เกิดจะตรงกัน แต่ความแรงสัญญาณแตกต่างกันมากประมาณ 100-1000 เท่า ตรงนี้ทำให้ผมสงสัยว่ามันเกิดจากการที่เราติดตั้งคอลัมน์กลับคืนเดิมไม่เรียบร้อยหรือเปล่า

เหตุผลที่การสร้าง calibration curve ของ NH3 ค่อนข้างจะวุ่นวายไม่เหมือนของ SO2 ก็เพราะ PDD นั้นเป็นตัวตรวจวัดที่ไม่ selective กล่าวคือมันมองเห็นสารแทบทุกชนิด เราจึงต้องพิจารณาองค์ประกอบทุกชนิดในแก๊สตัวอย่างของเราว่าส่งผลต่อการวิเคราะห์หรือไม่ ปัญหาที่เกรงว่าจะเกิดคือการซ้อนทับกันของพีค ซึ่งถ้าพบปัญหานี้ก็คงต้องทำการปรับตั้งอุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์และอัตราการไหลของ carrier gas อีก

สิ่งที่เราต้องระมัดระวังในการปรับตั้งอุณหภูมิคอลัมน์คือใน GC ของเรานั้นมีอีกคอลัมน์หนึ่งที่ใช้ในการวิเคราะห์ NOx ซึ่งคอลัมน์ที่ใช้ในการวิเคราะห์ NOx นี้ทำงานที่อุณหภูมิเดียวกันกับคอลัมน์ที่ใช้ในการวิเคราะห์ NH3 การปรับเปลี่ยนอุณหภูมิการทำงานของ oven จะส่งผลต่อการทำงานของคอลัมน์ทั้งสอง ในขณะที่การปรับเปลี่ยนอัตราการไหลของ carrier gas จะส่งผลกระทบต่อการทำงานของคอลัมน์ที่เราทำการปรับเปลี่ยนเท่านั้น

หวังว่าเราคงจะแก้ปัญหานี้ได้ภายในสัปดาห์นี้


เพิ่มเติมนิดนึงเกี่ยวกับเรื่องการใช้โปรแกรม fityk ในการแยกพีค GC ที่ซ้อนทับกันที่ทำให้พวกคุณดูเมื่อตอนก่อนเที่ยง ที่ผมแสดงให้เห็นว่าด้วยกราฟรูปเดียวกันเราอาจได้พื้นที่จากการ fit curve (พีคที่สอง) ที่แตกต่างกันได้

วิธีที่จะทดสอบว่าวิธีใดถูกต้องนั้นทำได้โดยเริ่มจาก

(ก) ฉีดสารละลายที่มีสาร A เข้มข้น 1 หน่วย แล้วดูว่าได้พื้นที่พีคเท่าไร

(ข) ฉีดสารละลายที่มีสาร B เข้มข้น 1 หน่วย แล้วดูว่าได้พื้นที่พีคเท่าไร

(ค) ฉีดสารละลายที่มีสาร A เข้มข้น 1 หน่วยและสาร B เข้มข้น 1 หน่วย ซึ่งพื้นที่พีคที่ได้ควรเท่ากับพื้นที่ที่ได้จากข้อ (ก) และ (ข) รวมกัน

(ง) จากนั้นทำการแยกพีคที่ได้จากข้อ (ค) แล้วดูว่าวิธีการไหนทำให้ได้พีค A ที่มีพื้นที่เท่ากับที่ได้ในข้อ (ก) และได้พีค (B) ที่มีพื้นที่เท่ากับที่ได้ในข้อ (ข)

เรื่องการแยกพีคนี้ผมเตรียมเรื่องเอาไว้แล้วเหมือนกัน เพราะมันมีปัญหามากเวลาทำ mass balance แต่บังเอิญวันนี้พวกคุณถามมาก่อนก็เลยอธิบายไปก่อน ส่วนรายละเอียดปลีกย่อยต่าง ๆ นั้นค่อย ๆ เรียนรู้กันไปก็แล้วกัน