เมื่อ GC มีพีคประหลาด (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๔๕) MO Memoir : Wednesday 27 March 2556

เมื่อวานตอนเกือบ ๔ โมงเย็น สาวน้อยเมืองโอ่งโทรมาหาผมเรื่องมีคนอยากถอด detector เครื่อง GC ของเราออกมาทำความสะอาด ผมก็แปลกใจเพราะผมไม่เห็นว่ามันมีปัญหาอะไร แล้วเขานึกอย่างไรจึงจะมารื้อเครื่องมือเล่น

เรื่องมันเริ่มจากตอนที่สาวน้อยเมืองโอ่งและสาวน้อยเมืองขุนแผนทดลองฉีดสารละลายฟีนอลเจือจางในน้ำ แล้วพบพีคประหลาดที่ไม่ควรจะเป็นพีคฟีนอล เครื่อง GC ที่เราใช้คือ Shimadzu 8A ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด FID (Flame ionisation detector) ซึ่งตรวจวัดเฉพาะสารอินทรีย์เท่านั้น
  

ลักษณะการออกมาของพีคดังกล่าวจะออกมาที่เวลาคงที่หลังการฉีดตัวอย่างแต่ละครั้ง คือออกมาที่เวลาประมาณ 1 นาที และถ้าไม่มีการฉีดสารตัวอย่างก็จะไม่มีพีคออกมา ด้วยข้อมูลนี้ทำให้ผมสงสัยว่าสารละลายที่เขาเตรียมนั้นมีการปนเปื้อน ก็เลยแนะนำให้เขาไปเอาน้ำกลั่นมาฉีด ซึ่งมันไม่ควรมีพีคใดปรากฏ
  

แต่ปรากฏว่ามันมีพีคออกมาที่เวลาประมาณ 1 นาทีเช่นเดิม
  

ผมก็เลยบอกให้เขาไปเอาน้ำ DI ในอีกถังมาลองฉีดดู ก็พบว่ามันก็มีพีคออกมาที่เวลาประมาณ 1 นาทีอีก (รูปที่ ๑)

ตรงนี้ผมอธิบายให้เขาฟังว่าจุดที่อาจเกิดการปนเปื้อนนั้นมันมีอยู่ด้วยกัน ๓ ที่ คือ

(๑) ตัวน้ำกลั่นและน้ำ DI มีการปนเปื้อน

(๒) บีกเกอร์ที่เราไปเอาน้ำมามีการปนเปื้อน และ

(๓) Syringe ที่ใช้ฉีดตัวอย่างนั้นมีการปนเปื้อน

ในกรณีที่การปนเปื้อนเกิดที่ syringe นั้น สิ่งที่เราควรจะเห็นก็คือเมื่อฉีดตัวอย่างไปเรื่อย ๆ พีคที่แปลกปลอมที่เห็นควรจะเล็กลง เนื่องจากมันถูกตัวอย่างชะล้างเอาออกไป แต่เนื่องจากสิ่งที่เห็นคือขนาดของพีคค่อนข้างคงที่ ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ว่าสารปนเปื้อนนั้นอยู่ในน้ำตัวอย่างที่เราเอามาฉีด ซึ่งสารปนเปื้อนนั้นอาจเปื้อนบีกเกอร์ที่ไปรองน้ำมา หรือละลายอยู่ในน้ำแต่แรกแล้ว ตรงนี้เราทดสอบได้ด้วยการนำบีกเกอร์ใบใหม่ไปรองน้ำมาใหม่ แล้วทดลองฉีดดูใหม่ ถ้าพีคมันหายไปก็แสดงว่าสารปนเปื้อนนั้นอยู่ที่บีกเกอร์ แต่ถ้ามันอยู่เหมือนเดิมก็แสดงว่ามันอยู่ในน้ำมาแต่แรก และหลังจากที่เขาได้ทดสอบโดยการเปลี่ยนบีกเกอร์แล้วก็พบว่าพีคยังคงมีอยู่เหมือนเดิม นั่นแสดงว่าทั้งน้ำกลั่นและน้ำ DI ที่ใช้อยู่ในแลปเรานั้นมีการปนเปื้อนทั้งสองถัง

นั่นเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนที่จะมีคนมาขอทำความสะอาด FID

เมื่อวานตอนเย็นผมก็ได้คุยกับสาวน้อยเมืองโอ่ง (ทราบว่ามีสาวน้อยเมืองขุนแผนนั่งฟังอยู่ด้วย) ว่าเราอาจทดสอบเพิ่มเติมเพื่อยืนยันได้อีกด้วยการทดลองฉีดโทลูอีนเข้าไป (โทลูอีนจะออกมาที่เวลาประมาณ 4 นาที) ถ้าไม่ปรากฏว่ามีพีคที่เวลา 1 นาทีก็แสดงว่าการปนเปื้อนนั้นอยู่ที่น้ำ แต่เนื่องจากเขาได้ปิดเครื่อง GC ไปแล้วก็เลยได้มาทดลองทำกันเช้าวันนี้

รูปที่ ๑ เส้นบนคือโครมาโทแกรมที่ได้จากการฉีดน้ำกลั่น เส้นล่างคือโครมาโทแกรมที่ได้จากการฉีดน้ำ DI

ผลที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป จะเห็นว่าพีคที่เวลา ๑ นาทีหายไป นั่นแสดงว่าทั้งน้ำกลั่นและน้ำ DI ที่ใช้ในแลปเราในขณะนี้มีปัญหาปนเปื้อน
  

จากนั้นผมก็ได้ให้สาวน้อยเมืองขุนแผนไปขอน้ำกลั่นจากห้องปฏิบัติการเคมีพื้นฐานมาทดลองฉีด ผลออกมาก็คือไม่มีพีคที่เวลา 1 นาทีปรากฏ แต่มีพีคของโทลูอีนปรากฏ
  

กรณีนี้สรุปได้ว่าเป็นการปนเปื้อนที่ syringe ที่ใช้ฉีด เพราะ syringe ที่ใช้ฉีดน้ำกลั่นเป็นตัวเดียวกันกับที่ใช้ฉีดโทลูอีนก่อนหน้า พีคที่เห็นจึงมีลักษณะที่ค่อย ๆ เล็กลงเมื่อทำการฉีดซ้ำ เพราะโทลูอีนถูกน้ำชะไปจาก syringe อย่างช้า ๆ สาเหตุก็เพราะโทลูอีนละลายน้ำได้น้อยมาก
  

การแก้ปัญหาดังกล่าวทำได้โดยการล้าง syringe ให้มากครั้งขึ้น แต่อาจใช้ acetone หรือเอทานอลเป็นตัวล้าง เพราะโทลูอีนละลายใน acetone และเอทานอลได้ดีกว่าน้ำ จากนั้นจึงค่อยใช้น้ำ (หรือตัวอย่างของเราที่เป็นสารละลายในน้ำ)ล้างเอา acetone หรือเอทานอลออก ก่อนที่จะทำการฉีดตัวอย่าง

รูปที่ ๒ โครมาโทแกรมที่ได้จากการฉีดโทลูอีนสองครั้งเมื่อช่วงเช้าวันนี้ จะเห็นว่าพีคที่เวลาประมาณ 1 นาทีนั้นหายไป

การปนเปื้อนที่ detector หรือที่ปนมากับแก๊สที่ใช้จุดเปลวไฟของ FID นั้นจะมีสัญญาณออกมาตลอดเวลา มีลักษณะที่เป็นสัญญาณรบกวน (noise) มากกว่าที่จะเป็นพีค และไม่ขึ้นกับการเกิดพีค อุณหภูมิคอลัมน์ การฉีดสารตัวอย่างหรือการเคลื่อนตัวของเส้น base line กล่าวคือระดับเส้น base line อาจคงที่ แต่สัญญาณมีการเต้นไปมารอบ ๆ ค่าเฉลี่ยค่าหนึ่งค่อนข้างมาก
  

ถ้าเป็นการปนเปื้อนที่คอลัมน์ มักจะมีพีคปรากฏในเวลาที่เอาแน่เอานอนไม่ได้ และมักขึ้นกับอุณหภูมิ พวกนี้เรามักเห็นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์ให้สูงขึ้น (เช่นตอนทำ temperature programmed) เพราะมันมักเป็นองค์ประกอบที่ฉีดเข้าไปแล้วไม่หลุดออกมาจากคอลัมน์เนื่องจากตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ไม่สูงมากพอหรือไม่ให้เวลานานพอ ก่อนที่จะลดอุณหภูมิคอลัมน์ให้ต่ำลง นี่คือสิ่งที่พวกคุณได้เห็นกันเมื่อสัปดาห์ที่แล้วที่ผมให้คุณตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ค้างไว้ที่ 230ºC แล้วก็ได้เห็นอะไรต่อมิอะไรออกมาเยอะแยะไปหมด