พีคที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับ packing ในคอลัมน์ GC MO Memoir : Sunday 25 January 2558

Memoir ฉบับนี้เป็นเหตุการณ์ต่อเนื่องจากที่กล่าวไว้ใน Memoir เมื่อสัปดาห์ที่แล้วคือ ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๙๒๕ วันอาทิตย์ที่ ๑๘ มกราคม ๒๕๕๘ เรื่อง "สิ่งปนเปื้อนในน้ำDI" โดยฉบับนี้เป็นการวิเคราะห์หาสาเหตุที่อาจเป็นไปได้ที่ทำให้เกิดพีคประหลาดที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๙๒๕
  

โดยในช่วงวันพฤหัสบดีที่ ๒๒ ผ่านมา ได้ทดลองนำเอาน้ำ DI ที่เคยพบพีคประหลาด น้ำกลั่นที่ผลิตจากห้องปฏิบัติการที่อยู่ต่างอาคารกัน และน้ำดื่มบรรจุขวด (ยี่ห้อหนึ่งที่ขายกันทั่วไป) มาทดลองฉีดเพื่อที่จะทดสอบดูว่ายังมีพีคประหลาดปรากฏให้เห็นหรือไม่ (ตรงนี้ขอย้ำนิดนึงว่าตัวตรวจวัดชนิด FID นั้นจะมองไม่เห็นน้ำ ดังนั้นสิ่งที่คาดหวังไว้เมื่อฉีดน้ำเข้าไปก็คือไม่ควรมีพีคใด ๆ ปรากฏ)

ผลออกมาก็คือยังคงปรากฏพีคประหลาดนั้นให้เห็น โดยพีคนั้นมีขนาดประมาณเดียวกัน ไม่ขึ้นกับแหล่งที่มาของน้ำตัวอย่างที่นำมาฉีด

เมื่อวันศุกร์ที่ ๒๓ ที่ผ่านมาจึงได้ทำการทดลองใหม่อีกครั้ง โดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟระบบเดิมที่ใช้ในการทดลองก่อนหน้าคือเครื่อง Shimadzu GC-8A ติดตั้ง packed column ชนิดแก้วที่บรรจุ GP10% SP2100 พร้อมตัวตรวจวัดชนิด Flame Ionisation Detetor (FID) และบันทึกผลด้วยเครื่องอินทิเกรเตอร์ Shimadzu CR-8A ตั้งอุณหภูมิตัวตรวจวัดไว้ที่ 130ºC ความดัน carrier gas ขาเข้าคอลัมน์ตั้งไว้ที่ 60 kPa ค่า Range ของสัญญาณตั้งไว้ที่ 10¹ (ตั้งที่ตัวเครื่อง GC) ส่วนอุณหภูมิคอลัมน์นั้นได้ทำการทดลองที่อุณหภูมิต่าง ๆ กัน คือ 110ºC 130ºC และ 150ºC
  

แต่ก่อนอื่นได้ทำการเปลี่ยน septum ที่ injection port และใช้ syringe ตัวใหม่ในการฉีด เพื่อหาว่าพีคดังกล่าวมาจาก septum หรือการปนเปื้อนใน syringe หรือไม่ แต่ก็พบว่ายังมีพีคประหลาดปรากฏอยู่ที่เดิม ที่มีขนาดประมาณเดิม แสดงว่าพีคดังกล่าวไม่น่าจะเกี่ยวข้องกับ syringe หรือ septum
  

การทดสอบในขั้นต่อไปเป็นการนำเอาน้ำดื่มบรรจุขวดยี่ห้อหนึ่งมาฉีดทดสอบ (ครั้งละ 0.5 ไมโครลิตร) โดยแต่ละอุณหภูมิคอลัมน์ทำการฉีด ๓ ครั้งเปรียบเทียบกัน โครมาโทแกรมที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๑-๓ สิ่งที่พบก็คือตัวตรวจวัด FID ตรวจพบว่ามีบางสิ่งออกมาจากคอลัมน์ และสิ่งที่ออกมานั้นจะปรากฏเมื่อทำการฉีดน้ำตัวอย่างเข้าไป หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือถ้าไม่มีการฉีดน้ำตัวอย่างก็จะไม่มีพีคปรากฏ
  

และอีกสิ่งหนึ่งที่เห็นก็คือขนาดของพีคประหลาดนั้นเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้ แม้ว่าจะฉีดน้ำตัวอย่างในปริมาณเท่าเดิมก็ตาม ซึ่งเป็นเรื่องน่าแปลก เพราะปรกติถ้าเราฉีดตัวอย่างที่เป็นสารอินทรีย์เข้าไป พื้นที่พีคที่ตัวตรวจวัดชนิด FID วัดได้จะขึ้นอยู่กับปริมาณของสารที่ฉีดเข้าไปในคอลัมน์ ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์ (อุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์ส่งผลต่อรูปร่างพีคและเวลาที่ออกมาพ้นคอลัมน์ แต่ไม่ส่งผลต่อพื้นที่พีค (ที่ถูกใช้เป็นตัวบ่งบอกปริมาณ) ที่วัดได้) แต่ในกรณีนี้กลับพบว่าเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้
  

ด้วยเหตุนี้จึงได้ทำการทดลองเพิ่มเติมโดยนำน้ำประปา (รองมาจากก๊อกน้ำ) มาทดลองฉีดดูบ้างที่ภาวะต่าง ๆ เหมือนกันหมดเว้นแต่ใช้อุณหภูมิคอลัมน์ 130ºC และ 110ºC ซึ่งได้โครมาโทแกรมดังแสดงในรูปที่ ๔ และ ๕ ซึ่งจะเห็นว่ายังคงมีพีคประหลาดนั้นปรากฏให้เห็น โดยตำแหน่งเวลาที่พีคนั้นปรากฏและพื้นที่พีคนั้นไม่ขึ้นกับชนิดของน้ำที่ฉีดเข้าไป แม้ว่าจะทำการฉีดน้ำตัวอย่างต่างชนิดกัน แต่ที่อุณหภูมิคอลัมน์เดียวกันกลับได้พีคที่มีขนาดพอ ๆ กัน

รูปที่ ๑ น้ำดื่มบรรจุขวด 0.5 ไมโครลิตร อุณหภูมิคอลัมน์ 110ºC
  

รูปที่ ๒ น้ำดื่มบรรจุขวด 0.5 ไมโครลิตร อุณหภูมิคอลัมน์ 130ºC
  

รูปที่ ๓ น้ำดื่มบรรจุขวด 0.5 ไมโครลิตร อุณหภูมิคอลัมน์ 150ºC
  

รูปที่ ๔ น้ำประปา 0.5 ไมโครลิตร อุณหภูมิคอลัมน์ 130ºC
  

รูปที่ ๕ น้ำประปา 0.5 ไมโครลิตร อุณหภูมิคอลัมน์ 110ºC
  

ตรงนี้ต้องของบันทึกข้อมูลเพิ่มเติมนิดนึงว่า ค่า Range ของเครื่อง GC ที่ใช้นั้นบ่งบอกถึงขนาดเต็มสเกลของสัญญาณที่วัด ถ้าตั้งค่า Range ไว้ต่ำจะสามารถมองเห็นการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยได้ดี (ค่าต่ำสุดที่เครื่องยอมให้ตั้งได้คือ 10⁰) แต่ถ้าตัวอย่างมีปริมาณมากเกินไปจะทำให้ตัวตรวจวัดอิ่มตัวได้ง่าย (เปรียบเสมือนกับการตั้งมัลติมิเตอร์ไว้สำหรับวัดไฟ 2.5 V แต่นำไปวัดไฟ 250 V) ผลการทดลองที่นำมาแสดงนั้นตั้งค่า Range ไว้ที่ 10¹ และตั้งค่า Atttenuation ที่ตัวเครื่องอินทิเกรเตอร์ไว้ที่ 3 (ที่เขียนว่า ATTEN = 3 ในโครมาโทแกรม) เพื่อให้เห็นพีคชัดเจน (ค่า ATTEN เป็นตัวหารสัญญาณที่นำมาเขียนรูปกราฟ สำหรับเครื่องรุ่นนี้ตัวหารจะเพิ่มตาม 2ⁿ เมื่อ n คือตัวเลขที่เราป้อนเข้าไป ค่านี้ยิ่งมากตัวหารก็จะมากขึ้น พีคก็จะเห็นเล็กลง)
  

ผลการทดลองนี้ทำให้สงสัยว่า "น้ำ" ที่ฉีดเข้าไปนั้นอาจเข้าไปทำปฏิกิริยาอะไรบางอย่างกับ packing ที่บรรจุอยู่ในคอลัมน์ เกิดเป็นสารที่ระเหยง่ายหลุดออกมาจากคอลัมน์ และปริมาณการเกิดนั้นเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิคอลัมน์ที่เพิ่มมากขึ้น สิ่งที่พบนี้เป็นการแสดงให้เห็นความสำคัญของการทดสอบระบบก่อนว่าในการวัดของเรานั้นมีปัจจัยใดบ้างที่จะส่งผลต่อผลการวัดที่ได้ ด้วยการทำสิ่งที่เรียกว่า Blank test (ทดสอบในสภาพเหมือนจริง เว้นแต่ไม่มีการฉีดสารตัวที่ต้องการวัดเข้าไป) เพื่อทดสอบหาพีคแปลกปลอมที่อาจเกิดขึ้นจากตัวอุปกรณ์เอง การฉีดสาร หรือตัวทำละลายที่ใช้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการตรวจหาสัญญาณที่มีขนาดต่ำ (เช่นกรณีของการวัดค่าการละลายของไฮโดรคาร์บอนในน้ำที่เราจะทำการทดลองต่อไป)

ท้ายนี้ก็ขอปิดท้ายด้วยรูปบรรยากาศการฝึกการใช้ GC เครื่องดังกล่าวเมื่อวันพุธที่ ๒๔ ธันวาคม ๒๕๕๗ ที่ผ่านมา

อันที่จริงทั้งสามคนนั้นเขาสูงพอ ๆ กัน ที่เห็นคนที่กำลังฉีดสารนั้นตัวสูงกว่าคนอื่นเขาก็เพราะเขายืนเขย่งเต็มที่แล้วเพื่อจะได้ฉีดสารได้ถนัด