ผลกระทบของน้ำที่มีต่อการวัดคาร์บอนไดออกไซด์ ตอนที่ ๓ (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๗๖) MO Memoir 2558 Nov 26 Thu

สิ่งหนึ่งที่พบระหว่างการสร้าง calibration curve ของ CO₂ ก็คือน้ำที่สะสมอยู่ในคอลัมน์ที่เราใช้วิเคราะห์นั้นส่งผลให้ขนาดพีค CO₂ ลดลง ผลกระทบนี้เห็นได้ชัดเมื่อความเข้มข้น CO₂ ในตัวอย่างนั้นต่ำมาก ดังเช่นรูปที่ ๑ และรูปที่ ๒ ที่เป็นการฉีดตัวอย่างเดียวกันที่ปริมาตรเท่ากัน จะเห็นว่าเมื่อทำการไล่น้ำที่ค้างอยู่ในคอลัมน์ออกไป พื้นที่พีค CO₂ ที่ได้นั้น (รูปที่ ๒) เพิ่มขึ้นมาประมาณเท่าตัวก่อนการไล่น้ำ (รูปที่ ๑) ดังนั้นจึงจำเป็นที่เราต้องหาอุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์ที่ไม่เกิดผลกระทบจากน้ำ และอุณหภูมิต่ำสุดที่พบว่าสำหรับคอลัมน์ที่เราใช้นั้นจะไม่เกิดผลกระทบจากน้ำคือที่ประมาณ 230ºC
  

เรื่องถัดมาที่ต้องพิจารณาคือความสัมพันธ์ระหว่างความแรงสัญญาณกับปริมาณ CO₂ ในตัวอย่าง จากการฉีดตัวอย่างปริมาตรต่าง ๆ กันพบว่าค่าที่ปริมาตรใดปริมาตรหนึ่งนั้นใกล้เคียงกัน (แสดงว่าการฉีดตัวอย่างมีความน่าเชื่อถือในระดับที่สูง) แต่ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่พีคที่วัดได้กับปริมาณ CO₂ นั้นไม่ใช่เส้นตรง ดังนั้นการสร้าง calibration curve จึงควรต้องมีจุดข้อมูลที่ปริมาณ CO₂ ต่าง ๆ กันหลายจุด ตัวอย่างผลการวิเคราะห์ที่ได้จากการฉีดตัวอย่างความเข้มข้นสูง (1.0 mol/l) แสดงไว้ในรูปที่ ๒-๕ แต่ช่วงความเข้มข้นที่เราจะวัดนั้นจะต่ำกว่านี้อีกประมาณ 10 เท่า
 

รูปที่ ๖ และ ๗ เป็นตัวอย่างผลการวัดที่ได้จากการฉีดตัวอย่างความเข้มข้นต่ำ (0.1 mol/l) พบว่าพีคที่เครื่องอินทิเกรเตอร์พิมพ์ออกมานั้นมีขนาดเล็กมาก และแม้ว่าจะพยายามปรับแต่งพารามิเตอร์การระบุพีคของเครื่องให้อ่านพีคขนาดเล็กแล้วก็พบว่าเครื่องยังไม่สามารถอ่านได้ ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีการดึงเอาข้อมูลที่วัดได้ออกมาและทำการประมวลผลใหม่ด้วยโปรแกรม fityk 0.9.8 (วิธีการดึงข้อมูลออกจากเครื่องอินทิเกรเตอร์อยู่ใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๘๓ วันพุธที่ ๑๔ กรกฎาคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การบันทึกโครมาโทแกรมลงแผ่นดิสก์")
  

อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจก็คือแม้ว่าพื้นที่พีคที่พิจารณาจากรูปร่างของพีคนั้นดูใกล้เคียงกัน แต่ค่าพื้นที่พีคที่เครื่องอินทิเกรเตอร์คำนวณออกมาให้นั้นแตกต่างกันมาก สาเหตุคาดว่าเกิดจากการกำหนดตำแหน่งสิ้นสุดของพีคที่เปลี่ยนแปลงไปตามการ drift ของ base line เพราะจากการทดสอบเมื่อวาน (ผลอาจนำมาแสดงในตอนต่อไป) พบว่าค่าพื้นที่ที่คำนวณได้จากการใช้โปรแกรม fityk (โดยกำหนดจุดเริ่มเกิดพีคและจุดสิ้นสุดพีคที่ตำแหน่งเดียวกัน) นั้นออกมาใกล้เคียงกัน แม้ว่าเครื่องอินทิเกรเตอร์จะคำนวณค่าออกมาแตกต่างกันมาก

สารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 0.1 mol/l ปริมาตร 0.3 microlitre เมื่อสลายตัวจะให้แก๊ส CO₂ 0.015 micromol ถ้าเราเก็บแก๊สตัวอย่างมาเป็นปริมาตร 2 ml ที่ 28ºC 1 atm จำนวนโมลของแก๊สนี้ก็คือ 80.984 micromol ดังนั้นถ้าแก๊สตัวอย่างนี้มี CO₂ อยู่ 0.015 micromol ความเข้มข้นของ CO₂ ในแก๊สตัวอย่างดังกล่าวก็จะเท่ากับ 0.0185 mol% หรือ 185 ppm
 

แต่ถ้าเราเปลี่ยนปริมาตรแก๊สตัวอย่างที่จะเก็บมาวิเคราะห์เป็น 2.5 ml (เต็มความจุของเข็ม syringe ที่มีอยู่) จำนวนโมลของแก๊สนี้ก็คือ 101.23 micromol ดังนั้นถ้าแก๊สตัวอย่างนี้มี CO₂ อยู่ 0.015 micromol ความเข้มข้นของ CO₂ ในแก๊สตัวอย่างดังกล่าวก็จะเท่ากับ 0.0148 mol% หรือ 148 ppm และนี่คือขอบเขตต่ำสุดที่อุปกรณ์ที่เรามีอยู่ในขณะนี้ที่พอจะวัดได้
 

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1.0 mol/l ปริมาตร 0.3 microlitre ในช่วงบ่ายวันศุกร์ที่ ๒๐ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (ก่อนทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ โดยคงอุณหภูมิคอลัมน์ไว้ที่ 210ºC)
  

รูปที่ ๒ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1.0 mol/l ปริมาตร 0.3 microlitre ในช่วงบ่ายวันจันทร์ที่ ๒๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ โดยคงอุณหภูมิคอลัมน์ไว้ที่ 210ºC) จะเห็นว่าพื้นที่พีคที่ได้นั้นเพิ่มสูงขึ้นกว่าของรูปที่ ๑ ประมาณเท่าตัว

รูปที่ ๓ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1.0 mol/l ปริมาตร 0.5 microlitre ในช่วงบ่ายวันจันทร์ที่ ๒๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ โดยคงอุณหภูมิคอลัมน์ไว้ที่ 210ºC)
 

รูปที่ ๔ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1.0 mol/l ปริมาตร 0.3 microlitre ในช่วงบ่ายวันอังคารที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ และเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์เป็น 230ºC)
 

รูปที่ ๕ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1.0 mol/l ปริมาตร 0.7 microlitre ในช่วงเช้าวันอังคารที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ และเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์เป็น 225ºC)

รูปที่ ๖ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 0.1 mol/l ปริมาตร 0.3 microlitre ในช่วงบ่ายวันอังคารที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ และเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์เป็น 225ºC)
  

รูปที่ ๗ โครมาโทแกรมการฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 0.1 mol/l ปริมาตร 0.5 microlitre ในช่วงบ่ายวันอังคารที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ (หลังทำการไล่น้ำจากคอลัมน์ และเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์เป็น 225ºC)