แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๗ (ตอนที่ ๓๖) MO Memoir : Saturday 30 April 2559

เอกสารฉบับนี้นำเนื้อหาลง blog บางส่วน

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นบันทึกการประชุมกลุ่มเมื่อบ่ายวันวาน

๑. การวัดความเป็นกรดบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา

๑.๑ เพื่อความเข้าใจในเรื่องนี้ที่ดีขึ้น ขอให้ไปอ่านทบทวน Memoir ตามรายชื่อข้างล่าง (และที่มีการอ้างถึงใน Memoir เหล่านั้น) 
  

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๐๓ วันพุธที่ ๒๐ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๓ เรื่อง "การวัดปริมาณ-ความแรงของตำแหน่งที่เป็นกรดบนพื้นผิว"

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๕ วันศุกร์ที่ ๒๖ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๓ เรื่อง "การวัด NH3 adsorption" (ฉบับนี้คงต้องไปอ่านจากไฟล์ pdf เพราะไม่ได้นำลง blog)

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๓๖ วันอาทิตย์ที่ ๑๘ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๕๕๕ เรื่อง "ความเข้มข้นของแก๊สที่ใช้ในการดูดซับ"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๔๐ วันเสาร์ที่ ๑ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๗ เรื่อง "การวัดปริมาณตำแหน่งที่เป็นกรด-เบสบนพื้นผิวของแข็งด้วย GC" (สำคัญ เพราะเป็นสิ่งที่กำลังจะให้พวกคุณทำ)

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๔๓ วันพุธที่ ๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๗ เรื่อง "NH₃-TPD ตอน ตัวอย่างผลการวิเคราะห์ ๑"

๑.๒ สิ่งที่เราต้องการทราบก็คือ

(ก) ปริมาณหรือจำนวนของตำแหน่งที่เป็นกรดบนพื้นผิว (concentration)

(ข) ความแรง (strength)

๑.๓ การวัดปริมาณตำแหน่งกรดบนพื้นผิว (ข้อ ๑.๒ (ก)) สามารถทำได้ด้วยการ

(ก) ค่อย ๆ เติมเบสให้พื้นผิวดูดซับจนอิ่มตัว จากนั้นวัดปริมาณเบสที่เติมได้

(ข) ให้พื้นผิวดูดซับเบสจนอิ่มตัวก่อน จากนั้นจึงค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิให้กับตัวอย่างเพื่อไล่เบสออกมา จากนั้นวัดปริมาณเบสที่ไล่ออกมาได้

๑.๔ การวัดด้วยการค่อย ๆ เติม (ข้อ ๑.๓ (ก)) อาจมีปัญหาในกรณีที่พื้นผิวดูดซับเบสได้น้อยเมื่อเทียบกับปริมาณของเบสที่เราเติมให้กับพื้นผิวแต่ละครั้ง เพราะถ้าปริมาณเบสที่เติมแต่ละครั้งมีขนาดมากเมื่อเทียบกับความสามารถที่พื้นผิวจะดูดซับเอาไว้ได้ เราจะมองไม่เห็นปริมาณเบสที่หายไปในการเติมครั้งแรก หรือหายไปน้อยมากจนไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความคลาดเคลื่อนจากการฉีดเบสหรือไม่ การแก้ปัญหาตรงจุดนี้อาจทำได้ด้วยการ 
  

(ก) ลดปริมาณเบสที่ฉีดแต่ละครั้ง (ด้วยการลดปริมาตรหรือความเข้มข้น) หรือ

(ข) เพิ่มน้ำหนักตัวอย่างที่ใช้ในการวิเคราะห์
 

ในกรณีที่ใช้เบสเป็นแก๊ส NH₃ ปริมาณเบสที่เติมให้แต่ละครั้งขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและปริมาตรแก๊ส NH₃ ที่ฉีดเข้าไป ในกรณีที่ใช้เบสเป็น pyridine (ของเหลว) ปริมาณเบสที่เติมก็ขึ้นอยู่กับปริมาตรของ pyridine ที่ฉีดเข้าไป

๑.๕ การวัดปริมาณด้วยการใช้อุณหภูมิไล่เบสที่ถูกพื้นผิวดูดซับเอาไว้ออกมา (ข้อ ๑.๓ (ข)) มีปัญหาตรงนี้ เราไม่รู้ว่า ณ อุณหภูมิสูงสุดที่เราใช้นั้น เราสามารถไล่เบสออกจากพื้นผิวได้หมดหรือยัง ตรงนี้ก่อให้เกิดปัญหาในการแปลผลได้ เช่น
 

(ก) ในกรณีที่พื้นผิวเต็มไปด้วย strong acid site ที่ต้องใช้อุณหภูมิสูงในการไล่เบสที่พื้นผิวดูดซับเอาไว้ออก แต่เราใช้อุณหภูมิในการไล่เบสที่ต่ำเกินไป ทำให้มีเบสเพียงแค่ส่วนน้อยที่เกาะอยู่บน weak acid site หลุดออกมา เราก็จะแปลผลผิดได้ว่าตัวอย่างนี้มีแต่ weak acid site ในปริมาณน้อย
 

(ข) ถ้าใช้อุณหภูมิในการไล่เบสสูงกว่าอุณหภูมิที่ตัวอย่างทนได้ จะทำให้ตัวอย่างเกิดการเปลี่ยนโครงสร้างในระหว่างการวิเคราะห์ และผลที่เห็นนั้นไม่ได้เป็นตัวแทนของตัวอย่างที่ใช้เมื่อเริ่มต้นการวิเคราะห์ เช่นในกรณีของ TiO₂ (anatase) ที่เราใช้นั้น จะเริ่มเปลี่ยนโครงสร้างไปเป็น rutile ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 550ºC ขึ้นไป และจะเปลี่ยนได้รวดเร็วขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 600ºC ดังนั้นถ้าเราใช้อุณหภูมิไล่เบสไปจนถึง 800ºC เบสที่เราเห็นหลุดออกมาที่อุณหภูมิเกินกว่า 600ºC นั้นมันไม่ใช่เบสที่หลุดออกมาจาก anatase ที่เป็นตัวอย่างเริ่มต้น แต่เป็นเบสที่หลุดออกมาจาก rutile ที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟสของ anatase ด้วยเหตุนี้ในกรณีที่เรากำลังทำการทดลองอยู่นี้ จึงได้จำกัดอุณหภูมิสูงสุดของการวิเคราะห์เอาไว้ที่ 500ºC (ซึ่งก็ยังคงต่ำกว่าอุณหภูมิการใช้งานจริง)

๑.๖ ปริมาณเบสที่พื้นผิวดูดซับเอาไว้ได้ ณ อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่งนั้น ซึ่งคำนวณได้จากค่า ปริมาณเบสทั้งหมดที่พื้นผิวดูดซับเอาไว้ได้ (จากข้อ ๑.๓) หักลบด้วยปริมาณเบสที่พื้นผิวคายออกมา ณ อุณหภูมินั้น (พื้นที่ใต้กราฟ TPD จากจุดเริ่มต้นมาจนถึงอุณหภูมินั้น) อาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ใช้เป็นตัวบอกความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำปฏิกิริยาได้ เพราะในปฏิกิริยาที่เรากำลังศึกษาอยู่นั้น จำเป็นต้องมีการดูดซับสารตั้งต้นที่เป็นเบสบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาก่อน ดังนั้นปริมาณเบสที่พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาดูดซับไว้ได้ ณ อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาใด ๆ อาจมีความสัมพันธ์กับความว่องไวในการทำปฏิกิริยาได้ ประเด็นตรงนี้ขอให้นำไปพิจารณาด้วยเมื่อทำการวิเคราะห์ผลการทดลอง

๒. การ calcination ตัวเร่งปฏิกิริยา

๒.๑ ตรงนี้ขอให้ไปอ่าน Memoirปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๖๒ วันพฤหัสบดีที่ ๑๓ ตุลาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "เผาในเตาแบบไหนดี (Calciantion)" เพิ่มเติมด้วย

๒.๒ ในกรณีของการใช้เกลือที่ต้องการออกซิเจนในการทำให้มันกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ (เช่นเกลือที่มีหมู่ของสารอินทรีย์) การเผาในรูปแบบ fixed-bed จะดีที่สุด เพราะมั่นใจว่าทุกอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยานั้นมีแก๊สออกซิเจนไหลผ่าน ส่วนการเผาในรูปแบบที่ใช้ boat หรือ crucible นั้น ต้องระวังเรื่องความหนาของชั้นสารที่เผาและขนาดพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับแก๊สด้านบน เพราะถ้าชั้นสารที่เผามีความหนามากเกินไปและ/หรือพื้นผิวสัมผัสกับแก๊สน้อยเกินไป พวกที่อยู่ทางด้านล่างจะไม่ได้รับออกซิเจนเพียงพอ จะกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ไม่สมบูรณ์

๒.๓ ตรงจุดนี้อาจเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เห็นว่าเมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยามาใช้ครั้งแรก มันมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเมื่อนำมาใช้ซ้ำ เพราะในขณะที่นำมาใช้ครั้งแรก มันถูก calcine ซ้ำอีกครั้งที่อุณหภูมิทำปฏิกิริยาที่สูง มันเลยมีการเปลี่ยนเป็นโครงสร้างออกไซด์ที่สมบูรณ์ โครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาในการทดสอบครั้งที่สองจึงไม่เหมือนกับครั้งแรก
 

๒.๔ การป้องกันปัญหาดังกล่าวเราทำได้ด้วยการ calcine ตัวเร่งปฏิกิริยาซ้ำอีกครั้งก่อนใช้งาน เช่นก่อนที่จะเริ่มทำการทดลองก็ให้เผาตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 450ºC ก่อน (ผมว่าน่าจะสัก ๑ - ๓ ชั่วโมง เลือกเอาเองก็แล้วกัน) ด้วยแก๊สที่เราใช้ในการทำปฏิกิริยา SCR (ยังไม่ต้องป้อนเบนซีนเข้าไป) ซึ่งจะเป็นการรอให้ระบบเข้าที่ด้วย 
  

จากนั้นจึงลดอุณภูมิของ reactor ลง แล้วจึงค่อยเริ่มทำการวัดความว่องไวในการทำปฏิกิริยา

๓. ค่า conversion

๓.๑ การใช้ค่า conversion เปรียบเทียบความว่องไวในการทำปฏิกิริยา ในบางครั้งอาจมีปัญหาในการแปลผล เช่นในกรณีที่สารตั้งต้นมีความเข้มข้นแตกต่างกัน ถ้าหากว่า "จำนวนของ active site" ที่สามารถทำปฏิกิริยานั้น ถูกใช้ไปในการทำปฏิกิริยาจนหมดแล้ว

๓.๒ เช่นสมมุติว่าเรามีจำนวน acitve site อยู่ 1000 แต่ป้อนสารตั้งต้นเข้ามา 2000 สารตั้งต้นสามารถทำปฏิกิริยาไปได้เพียงแค่ 1000 (ตามจำนวน active site) ทำให้ได้ค่า conversion 50% พอเราป้อนสารตั้งต้นเข้ามา 4000 มันก็เกิดปฏิกิริยาไปได้เพียงแค่ 1000 (ตามจำนวน active site) เช่นเดิม แต่เราจะได้ค่า conversion 25%
 

แต่ถ้าเราคิดจาก "ปริมาณสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาไป" เราจะเห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีความว่องไวเหมือนเดิม

๓.๓ ด้วยเหตุนี้ผมจึงได้บอกว่า สำหรับกรณีที่ความเข้มข้นสารตั้งต้นมีการแกว่งไปมาอยู่นั้น (เช่นในกรณีของเบนซีนและโทลูอีน) อาจต้องพิจารณาประเด็นนี้เอาไว้ด้วยในการแปลผล และการรายงานผลจะอยู่ในรูปของ "อัตราการเกิดปฏิกิริยา" (ปริมาณสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาไปต่อหน่วยน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยา) แทนค่า %conversion

๓.๔ สำหรับเบดที่มีขนาดเตี้ยและ/หรืออนุภาคมีขนาดใหญ่นั้น อาจมีแก๊สบางส่วนไหลผ่านไประหว่างผนังด้านข้าง reactor กับตัวเบด (เกิด channelling) ซึ่งแก๊สส่วนนี้ไม่สัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยา จึงไม่เกิดปฏิกิริยา ดังนั้นในกรณีที่พบว่าค่า %conversion นั้นเพิ่มขึ้นถึงระดับใกล้ 100% แต่ก็ไปไม่ถึง 100% แม้ว่าจะเพิ่มอุณหภูมิสูงขึ้นอีก โดยไปนิ่งอยู่ที่ระดับใดระดับหนึ่ง อาจเกิดจากสาเหตุ channelling นี้ได้

ข้อ ๔. ๕. และ ๖. ดูรายละเอียดในฉบับที่ส่งให้ทางอีเมล์

 

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๗ (ตอนที่ ๓๕) MO Memoir : Thursday 28 April 2559

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นภาพบันทึกโมโนลิทก่อนทำการทดสอบ

อันตรายจากแก๊สเฉื่อย (ตอนที่ ๔) MO Memoir : Wednesday 27 April 2559

เป็นอีก ๒ เหตุการณ์จากบทความเรื่อง "Asphyxiatation hazards of inert gas" ที่ปรากฏในวารสาร Loss Prevention Bulleting ฉบับที่ ๙๗ ปีค.ศ. ๑๙๙๑

เรื่องที่ ๓ : ช่างซ่อมบำรุงเสียชีวิตเนื่องจากแก๊สไนโตรเจนใน vessel

มีการหยุดเดินเครื่องที่หน่วยผลิตหน่วยหนึ่งเพื่อการซ่อมบำรุงเป็นเวลาหลายวัน และใน vessel ตัวหนึ่งมีการเปิดให้แก๊สไนโตรเจนในปริมาณน้อย ๆ ไหลผ่านอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้าไปปนเปื้อนในระบบ (อันที่จริงคงป้องกันออกซิเจนจากอากาศ) เพราะส่งผลต่อตัวเร่งปฏิกิริยาได้ โดยแก๊สไนโตรเจนไหลเข้าจากวาล์วที่อยู่ทางด้านล่างของ vessel และไหลออกทาง manhole ที่อยู่ทางด้านบน
 

ในวันที่เกิดเหตุนนั้นมีช่าง ๒ คนเข้าไปทำงานใน vessel เพื่อซ่อมแซมตะแกรงรองรับเบด (เดาว่า vessel ตัวนี้คงเป็นพวก fixed-bed) โดยทั้งสองคนที่เข้าไปภายใน vessel นั้นมีการสวมอุปกรณ์ช่วยหายใจที่ใช้อากาศอัดความดัน และยังมีคนที่ ๓ เฝ้าดูอยู่ภายนอก (เผื่อมีอุบัติเหตุเกิดขึ้นกับสองคนที่เข้าไปทำงานข้างใน คนที่สามจะได้ไปตามคนอื่นมาช่วย เพราะถ้าเข้าไปช่วยเองโดยไม่ระวัง อาจมีสิทธิเป็นศพที่สามได้)
 

เมื่อถึงเวลาหยุดพักรับประทานน้ำชา ทั้งสามคนก็ไปหยุดพัก จากนั้นสองคนที่มีหน้าที่ที่ต้องเข้าไปทำงานใน vessel ก็ได้กลับมาทำงานต่อก่อน เพื่อทำงานต่อให้เสร็จ อีก ๒๕ นาทีให้หลังมีการพบช่างสองคนนี้นอนนิ่งอยู่ภายในโดยไม่มีใครสวมเครื่องช่วยหายใจหรือมีสายรัดเครื่องช่วยหายใจติดตัวอยู่ ทั้ง ๒ รายถูกรีบนำตัวออกมาจาก vessel ทันที แต่พบว่าทั้งคู่ได้เสียชีวิตแล้ว
 

ผลการชัณสูตรพบว่าทั้งคู่เสียชีวิตเนื่องจากการขาดอากาศ
 

ผลการสอบสวนอุบัติเหตุไม่สามารถระบุได้ว่าทำไมทั้งสองคนจึงเข้าไปใน vessel โดยไม่มีการสวมอุปกรณ์ป้องกัน ได้แต่คาดการณ์ว่าคงมีใครคนหนึ่งเข้าไปใน vessel ก่อนโดยที่สวมหน้ากากเครื่องช่วยหายใจแต่ไม่ได้รัดเอาไว้ พอรู้สึกเกิดอาการไม่ดีจึงถอดหน้ากากออก ส่วนอีกรายหนึ่งนั้นคงจะเข้าไปช่วยรายแรกโดยไม่ได้สวมหน้ากากเครื่องช่วยหายใจ

ประเด็นที่น่าสนใจก็คือ ทั้งสองรายรู้ดีว่าภายใน vessel นั้นไม่มีอากาศหายใจ แต่ทำไมจึงได้พลาดในเหตุการณ์เดียวกันทั้งสองคน ตรงนี้แสดงให้เห็นถึงประเด็นที่ว่า แม้ว่าจะมีการฝึกฝนหรือประสบการณ์กันมามากเท่าใด แต่เมื่อลงมือปฏิบัติจริง โดยตัวคนนั้นก็มีโอกาสพลาดกันได้ด้วยเหตุผลหลายอย่าง เช่นเผลอลืมไปชั่วขณะหนึ่ง หรือมีบางสิ่งมาดึงความสนใจจากงานที่กำลังทำอยู่ เป็นต้น และเมื่อเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นกับคนที่หนึ่ง คนที่สองที่อยู่ร่วมกันเมื่อเห็นสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นตรงหน้าจึงรีบเข้าไปช่วยโดยลืมนึกถึงอันตรายที่อยู่ตรงหน้า ทำให้เกิดความสูญเสียตามมา ดังเช่นกรณีของ เรื่องที่ ๑ ที่เป็นช่างเชื่อมที่เสียชีวิตจากแก๊สอาร์กอน และเกือบทำให้คนที่พอเหตุแล้วรีบลงไปช่วยนั้นเกือบเสียชีวิตตามมา (ดูใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๖๒ วันพุธที่ ๒๐ เมษายน ๒๕๕๙ เรื่อง "อันตรายจากแก๊สเฉื่อย (ตอนที่ ๒)"

เรื่องที่ ๔ : ช่างซ่อมบำรุงเสียชีวิตจากการพลัดตกลงไปใน vessel ที่เต็มไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

ในอากาศปรกติจะมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยที่เหลือเป็นไนโตรเจน (และตัวอื่นเล็กน้อย)
 

การเสียชีวิตเนื่องจากแก๊สนั้นเราอาจแยกออกได้เป็น
 

๑. แก๊สนั้นเข้าไปเจือจางอากาศจนทำให้ความเข้มข้นออกซิเจนในแก๊สไม่เพียงพอต่อการดำรงชีวิต แก๊สไนโตรเจนเป็นตัวหลักที่ทำให้เกิดการเสียชีวิตในรูปแบบนี้ หรือ
 

๒. แก๊สนั้นถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย ส่งผลต่อระบบการทำงานของร่างกาย แม้ว่าในอากาศนั้นจะยังคงมีความเข้มข้นออกซิเจนอยู่ในระดับที่เพียงพอต่อการดำรงชึวิตก็ตาม ตัวอย่างแก๊สพวกนี้ที่พบเห็นกันบ่อย ๆ ได้แก่ คาร์บอนมอนออกไซด์ (carbon monoxide CO) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (hydrogen sulphide หรือ hydrogen sulfide H₂S) แก๊สพวกนี้แม้ว่าจะมีความเข้มข้นในอากาศที่ไม่สูง แต่ก็สามารถทำให้เสียชีวิตได้

แก๊สพิษส่วนใหญ่มักมีกลิ่นหรือก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจและดวงตา ซึ่งเป็นสัญญาณเตือนบ่งบอกให้ทราบว่าในบรรยากาศรอบตัวนั้นมีแก๊สพิษอยู่ พวกที่ก่อให้เกิดปัญหามากกว่าคือพวกที่ไม่มีกลิ่นและไม่ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อทั้งระบบทางเดินหายใจและดวงตา เพราะการเข้าไปอยู่ในบรรยากาศที่มีแก๊สพวกหลังนี้กว่าจะรู้ตัวก็อาจไม่สามารถช่วยเหลือตัวเองได้แล้ว
 

จะมีพิเศษตัวหนึ่งเห็นจะได้แก่คาร์บอนไดออกไซด์ (carbon dioxide - CO₂) ที่กว่าจะแสดงอาการเป็นพิษให้เห็นได้
 

ต้องมีความเข้มข้นสูงในระดับหนึ่ง (หลายเปอร์เซนต์ในอากาศ) ซึ่งในที่เปิดจะเกิดเหตุการณ์นี้ได้ยากเว้นแต่จะเป็นบริเวณปิดล้อม ดังนั้นจึงไม่แปลกที่จะเห็นมีการนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในรูปน้ำแข็งแห้ง (dry ice) มาใช้ในงานแสดงต่าง ๆ (ที่พ่นให้เกิดควันขาวบนพื้น) โดยที่ไม่มีอันตราย จึงทำให้คนจำนวนไม่น้อยคิดว่าคาร์บอนไดออกไซด์ไม่มีอันตราย
 

เพื่อให้เห็นภาพ ลองนึกสภาพอากาศปรกติที่มี ไนโตรเจน 79% ออกซิเจน 21% แก๊สหายใจ (บางชนิด) ที่ใช้สำหรับการดำน้ำลึกนั้นแทนที่ไนโตรเจนบางส่วน (หรือทั้งหมด) ด้วยฮีเลียมโดยยังคงรักษาความเข้มข้นออกซิเจนที่เพียงพอสำหรับการหายใจ คนเราก็ยังมีชีวิตอยู่ได้ปลอดภัย 
  

แต่สมมุติว่าเราหายใจเอาแก๊สที่ประกอบด้วยออกซิเจน 21% คาร์บอนไดออกไซด์ 5% โดยส่วนที่เหลือคือไนโตรเจน อันนี้อ้นตรายถึงตาย เพราะความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สส่งผลกระทบต่อการระบายคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากกระแสโลหิต

เรื่องที่ ๔ นี้เป็นกรณีที่พลัดเข้าไปในบรรยากาศที่เป็นอันตราย (เต็มไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์) โดยไม่ตั้งใจ

vessel ทรงกระบอกแนวนอน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 m ปริมาตร 6800 ลิตรได้รับการทดสอบความสามารถในการรับความดันด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ มีการพบว่ามีการรั่วของแก๊สที่ข้อต่อฝาปิด จึงมีการเปิดฝาปิดดังกล่าวออกโดยใช้อุปกรณ์ช่วยยก (ตรงนี้บ่งบอกเป็นนัยว่าฝาปิดต้องมีน้ำหนักมาก และมีขนาดใหญ่มากจนต้องใช้อุปกรณ์ช่วยยก ซึ่งบ่งบอกถึงรูตรงบริเวณดังกล่าวว่าคงต้องกว้างพอที่คนจะเข้าไปได้) เพื่อทำการซ่อมแซมข้อต่อ
 

ตรงนี้ในบทความบอกว่าเป็นการทดสอบ "pressure tested" ส่วนในความเป็นจริงจะเป็นการทดสอบความสามารถในการรับความดันของตัว vessel จริงหรือเปล่านั้นก็ไม่รู้เหมือนกัน ที่แปลกใจคือใช้ "คาร์บอนไดออกไซด์" ในการทดสอบ เพราะปรกติเวลาทดสอบความสามารถในการรับความดันนั้นเรามักจะใช้อากาศ (เพราะมันถูกสุดและมีอยู่ทั่วไป) เว้นแต่ไม่ต้องการให้มีอากาศ (คือตัวออกซิเจน) ปนเปื้อนในระบบ (กรณีนี้สงสัยว่าอาจเป็นเช่นนี้ และคาร์บอนไดออกไซด์อาจเป็นแก๊สหนึ่งที่ใช้ในกระบวนการอยู่แล้ว)
 

ในขณะที่ช่างผู้ทำหน้าที่เปิดฝาดังกล่าวกำลังดันฝาดังกล่าวไปทางด้านข้าง เขาเกิดเสียหลักและพลัดตกลงไปใน vessel ที่ภายในยังเต็มไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แม้ว่าจะมีความพยายามในการนำตัวช่างคนดังกล่าวออกมาทันที่และช่วยชีวิตแต่ช่างคนดังกล่าวก็เสียชีวิต

รูปที่ ๑ ช่างซ่อมพลัดตกลงไปใน vessel ที่เต็มไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะที่พยายามดันฝา manhole ให้เปิด

ในบทความไม่ได้ให้รูปภาพใด ๆ มา แต่จากที่อ่านบทความผมคิดว่าน่าจะเป็นดังรูปที่ ๑ ข้างบน
 

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าในการทำงานนั้นจะไม่มีแผนการณ์ที่จะเข้าไปใน vessel หรือพื้นที่ปิดใดเลย แต่ก็อาจมีการเข้าไปในบริเวณดังกล่าวเนื่องจากอุบัติเหตุได้ ประเด็นที่น่าสนใจตรงนี้ก็คือการตกลงไปใน vessel นั้นเกิดจากการลื่นไถลของตัวช่างเอง หรือแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่พุ่งออกมาจาก vessel ทำให้ช่างซ่อมนั้นหมดสติและพลัดตกลงไป

ผ่านมา ๔ ตอนแล้ว จะขอพักเรื่องอันตรายจากแก๊สเฉื่อยเอาไว้ตรงนี้ก่อน ถ้ามีเวลาว่างจะมาเขียนต่อ

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๗ (ตอนที่ ๓๔) MO Memoir : Monday 25 April 2559

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นเอกสารข้อมูลประกอบการประชุมในวันพรุ่งนี้

มะนาวก็ออกดอก มะละกอก็ออกผล กระรอกก็วิ่งวน กางเขนแสนซนเล่นชิงช้าไกว MO Memoir : Sunday 24 April 2559

เรื่องราววันนี้ไม่มีสาระใด ๆ
 

ระหว่างรอน้ำเดือดเพื่อชงกาแฟ ก็เอาน้ำจากเครื่องซักผ้าที่รองไว้หลายถังไปรดน้ำต้นไม้ริมรั้ว เห็นมีไม้หลายขนิดออกดอกรอบบ้านทั่วไปหมด กระรอกออกมาวิ่งไต่หลังคาและต้นไม้เพื่อหาอะไรกิน ฝูงผึ้งยังเกาะกันอยู่เต็มรัง และนกกางเขนที่ออกมาหากิน ก็เลยถ่ายรูปบรรยากาศรอบบ้านเอาไว้เป็นบันทึกเหตุการณ์ซะหน่อย 
  

 

 

รูปแรกเป็นรูปชิงช้าที่มักจะมานั่งจิบกาแฟในตอนเช้า และรับลมในยามบ่าย นกกางเขนตัวนั้นมันมาเล่นน้ำพุที่ฉีดรดแปลงผักอยู่ แล้วก็กระโดดขึ้นไปเล่นบนชิงช้า ฝูงผึ้งแอบมาทำรังบนต้นมะตูมตอนไหนก็ไม่รู้ แต่ก็ยังดีที่เขาไม่ออกมารบกวนใคร เจ้ากระรอกก็วิ่งไต่ไปตามสายไฟบ้าง หลังคาบ้าง ริมรั้วบ้าง จากนั้นก็ไปที่ต้นมะม่วงไม่ก็ต้นมะละกอ (รูปสุดท้าย) ซึ่งตอนนี้มะละกอทั้งต้นก็เป็นของเจ้ากระรอก เพราะมันสูงจนเก็บไม่ถึง จะโค่นมันก็เกรงว่ากระรอกจะไม่มีอาหารกิน ส่วนเจ้าเต่า (รูปรองสุดท้าย) มันมาจากไหนก็ไม่รู้ อยู่ดี ๆ ก็โผล่เข้ามาในบ้านตั้งแต่ปีที่แล้ว ก็เลยปล่อยให้มันเดินเล่นอยู่รอบ ๆ บ้าน พักหลัง ๆ เห็นมันหายตัวไป กำลังสงสัยว่ามีตัวอะไรจับไปกินอีกหรือเปล่า เพราะไม่เห็นมานานแช่แอ่งน้ำที่ทำไว้ให้ มาพบอีกทีตอนที่เอาใบไม้และกิ่งไม้ที่ตัดไปกอง ๆ ไว้ไปฝังดิน ไปเจอมันแอบไปซุกนอนอยู่ในนั้น
  

โดยความเห็นส่วนตัวแล้ว ผมเห็นว่าความเป็นธรรมชาติไม่ได้หมายความเพียงแค่การมีต้นไม้แค่นั้น แต่มันยังรวมถึงการมีต้นไม้หลาหลายสายพันธุ์ และการมีสัตว์และสิ่งมีชีวิตอื่นที่สามารถพึ่งพิงต้นไม้เหล่านั้นด้วย ยี่สิบกว่าปีที่แล้วตอนกลับมาทำงานใหม่ ๆ มีอาจารย์ท่านหนึ่งถามว่าบ้านอยู่แถวไหน พอตอบว่าอยู่บางพลัด เขาก็บอกว่าทำไมไปอยู่ในชุมชนที่มันไม่เจริญอย่างนั้น ซึ่งจะว่าไปแล้วก่อนหน้านั้นบางพลัดมันก็เป็นเช่นนั้น เป็นมุมเงียบ ๆ มุมหนึ่งของกรุงเทพ เพิ่งจะมีรถยนต์วิ่งผ่านไปมามากก็ตอนที่มีการตัดถนนสิรินธรและบรมราชชนนี การสร้างสะพานพระราม ๗ และตัดถนนเชื่อมต่อเป็นวงแหวนระหว่างจากวงศ์สว่างไปยังวิภาวดี แต่ตอนนี้บริเวณนี้กำลังถูกโอบล้อมด้วยระบบรถไฟขนส่งมวลชนและทางด่วน
 

แต่ว่าในใจกลางบริเวณที่ถูกโอบล้อมด้วยถนนจรัญสนิทวงศ์ ถนนสิรินธร และทางรถไฟสายใต้นั้น ก็ยังคงมีสถานที่ที่ยังมีหิ่งห้อยบินให้ชมในตอนกลางคืน มีนกแก้วมาแอบกินมะเฟือง มีนกแซงแซวโผล่มาเกาะขอบรั้วในบางครั้ง นกเขามาส่งเสียงร้องเป็นประจำ นกดุเหว่าที่มาร้องบอกเวลาว่าใกล้สว่างแล้ว มีตะกวดปีนรั้วบ้านเข้ามาหาอาหารกิน มีตุ๊กแกมาส่งเสียงร้องให้ฟังอยู่เรื่อย ๆ มีเต่าที่ชอบโผล่มาหลังฝนตกหนัก และยังมีอีกสารพัดงู ทั้งตัวใหญ่แบบงูเหลือม ตัวเล็ก ๆ ไม่มีพิษแบบเขียวพระอินทร์ ลายสอ งูดิน และพวกมีพิษแบบเขียวหางไหม้ แวะเข้ามาเยี่ยมเยียนเป็นครั้งคราว

อันตรายจากแก๊สเฉื่อย (ตอนที่ ๓) MO Memoir : Friday 22 April 2559

ยังคงเป็นเรื่องต่อเนื่องจากบทความเรื่อง "Asphyxiatation hazards of inert gas" ที่ปรากฏในวารสาร Loss Prevention Bulleting ฉบับที่ ๙๗ ปีค.ศ. ๑๙๙๑ เหตุการณ์ที่สองนี้เกี่ยวข้องกับการเสียชีวิตจากแก๊สไนโตรเจน

เรื่องที่ ๒ : ช่างอุปกรณ์วัดคุมเสียชีวิตจากแก๊สไนโตรเจนเมื่อเข้าไปปรับแต่งอุปกรณ์ใน vessel

เหตุเกิดในระหว่างที่มีการก่อสร้างส่วนขยายของโรงงานแห่งหนึ่ง สถานที่เกิดเหตุเป็น vessel ทรงกระบอกที่ใช้เป็นถังผสมขนาด 2273 ลิตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 1.5 m และสูง 1.8 m มี "hinged manhole" ขนาด 20 cm อยู่ทางด้านบน รายละเอียดเนื้อหาส่วนนี้จากบทความต้นฉบับแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง
 

รูปที่ ๑ คำบรรยายสถานที่เกิดเหตุ

ถ้าเราคิดว่า vessel ดังกล่าวเป็นภาชนะทรงกระบอก ดังนั้นถ้านำเอาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 m กับความสูง 1.8 m ไปคำนวณปริมาตรก็จะได้ค่าออกมา 3180 ลิตร ซึ่งมากกว่าที่บทความกล่าวไว้คือ 2273 ลิตร ซึ่งความแตกต่างนี้มันกเกิดจากการที่ในความเป็นจริงนั้นส่วนที่เป็นทรงกระบอกของ vessel ดังกล่าวมันไม่ได้สูง 1.8 m ความสูง 1.8 m นี้มันรวมเอาส่วนฝาด้านบนและด้านล่างที่เป็นฝาโค้งเข้าไปด้วย (รูปที่ ๒)
 

manhole คือช่องทางสำหรับให้คนเข้าไปทำงานภายใน vessel ปรกติช่องทางนี้ก็จะมีหน้าแปลนตาบอด (blind flange) ปิดเอาไว้ และถ้าหน้าแปลนหนักมาก (เช่นสำหรับ vessel ความดันสูง หน้าแปลนดังกล่าวจะหนามากขึ้น) เวลาจะเปิดออกก็ต้องมีการใช้รอกช่วย แต่ถ้าเป็นหน้าแปลนที่ไม่หนักมาก็อาจะใช้การติดบานพับช่วยในการเปิด แบบหลังนี้เรียกว่า "hinged manhole" (รูปที่ ๒) แต่ที่น่าสนใจคือบทความบอกว่ามีขนาดเพียงแค่ 20 cm ซึ่งผมว่ามันไม่น่าจะถูก เพราะช่องขนาดนี้คนคงสอดตัวเข้าไปไม่ได้ ขนาดที่ถูกน่าจะเป็น 20 นิ้ว (500 mm) มากกว่า

รูปที่ ๒ รูปนี้ไม่ใช่สถานทีเกิดเหตุ แต่เป็นรูป pressure vessel ที่มีขนาดใกล้เคียงกับที่ปรากฏในบทความ และมี manhole ชนิดมีบานพับอยู่ทางด้านบน (ในกรอบสี่เหลี่ยมสีเหลือง) ตัว vessel นั้นจะมีฝาโค้งปิดด้านบนและด้านล่างของลำตัวทรงกระบอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ vessel ก็คือขนาดลำตัวทรงกระบอก ส่วนความสูงก็วัดจากจุดต่ำสุดของตัว vessel (จุดต่ำสุดของฝาโค้งด้านล่าง) ไปนจนถึงจุดสูงสุดของตัว vessel (จุดสูงสุดของฝาโค้งด้านบน) รูปนี้นำมาแสดงเพื่อช่วยให้มองเห็นภาพสถานที่เกิดเหตุจริง

รูปที่ ๓ รูปขยาย manhole ในรูปที่ ๒ ในกรอบสีเหลืองคือบานพับสำหรับเปิดหน้าแปลน
 

เช้าวันหนึ่ง ช่างอุปกรณ์วัดคุมหย่อนตัวเข้าไปใน vessel ดังกล่าวเพื่อทำการปรับแต่ง level gauge ในช่วงเวลานั้นเขาไปทำงานเพียงลำพัง แต่ก่อนที่จะได้เริ่มงานเขาก็ล้มทรุดลง คว่ำหน้าลงไป ไม่ถึง ๕ นาทีถัดมาวิศวกรอีกผู้หนึ่งแวะมาตรวจดูการทำงาน ก็พบเห็นช่างอุปกรณ์วัดคุมฟุบอยู่ทางด้านล่างของ veseel โดยคิดว่าช่างอุปกรณ์วัดคุมนั้นคงจะลื่นตกตอนเข้าไปใน veseel และถูกกระแทกจนหมดสติไป วิศวกรคนดังกล่าวจึงรีบเข้าไปช่วยเหลือและล้มฟุบไปอีกคนแทบจะทันทีทันใด อีกประมาร ๑๐ นาทีต่อมาวิศวกรคนที่สามก็มาพบเหตุการณ์ดังกล่าว จึงรีบเข้าไปช่วยเหลือ แต่เมื่อเข้าไปภายในกลับรู้สึกอ่อนแรงอย่างรวดเร็วจึงรีบปีนออกมา
 

ผู้ที่ตกค้างอยู่ภายใน ๒ รายนั้นได้รับการนำออกมาด้วยหน่วยกู้ภัย ซึ่งพบว่าช่างอุปกรณ์วัดคุมนั้นเสียชีวิตแล้ว ในขณะที่วิศวกรคนที่สองที่เข้าไปข้างในนั้นรอดมาได้
 

ผลการสอบสวนพบว่าช่างอุปกรณ์วัดคุมเสียชีวิตเนื่องจากการเข้าไปอยู่ในบรรยากาศที่ขาดออกซิเจน เนื่องจากมีแก๊สไนโตรเจนป้อนเข้ามาทางท่อที่ต่ออยู่กับ vessel การตรวจสอบที่เกิดเหตุพบว่าวาล์วป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้า vessel นั้น "ปิด" อยู่ และวาล์วก็ไม่มีการรั่ว ส่วนต้นตอที่ทำให้แก๊สไนโตรเจนเข้าไปอยู่ใน vessel ได้นั้นไม่ได้รับการระบุ

บทความบ่งบอกว่าตอนไปตรวจที่เกิดเหตุพบว่าวาล์วป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้า vessel อยู่ในตำแหน่ง "ปิด" แต่การ "ปิด" นี้เกิดขึ้นเมื่อใดก็ไม่สามารถบอกได้ อาจจะมีการเปิดวาล์วดังกล่าว และปิดวาล์วก่อนที่ช่างอุปกรณ์วัดคุมเข้าไปทำงาน หรือวาล์วดังกล่าวเปิดอยู่ในขณะที่ช่างอุปกรณ์วัดคุมเข้าไปทำงาน แต่มีการปิดวาล์วเกิดขึ้นระหว่างการเข้าไปช่วยเหลือ (ซึ่งภายใต้ความสับสนตรงนั้น บางทีมันก็บอกยากเหมือนกันว่ามีใครทำอะไรตรงไหนกันบ้าง) หรือมีการปิดวาล์วหลังการช่วยเหลือแล้ว ตรงนี้คงหาข้อยุติไม่ได้

รูปที่ ๔ รูปนี้ไม่เกี่ยวกับบทความฉบับนี้ แต่เกี่ยวข้องกับฉบับที่แล้ว ในรูปช่างเชื่อมกำลังเชื่อม TIG ต่อข้องอเข้ากับท่อตรง มือขวาจะถือตัว Torch ที่มีขั้วไฟฟ้าทำให้เกิดประกายไฟ ส่วนมือซ้ายจะป้อนลวดเชื่อมเข้าไปยังรอยเชื่อม
 

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญใน
 

(ก) การ "isolate (แปลเป็นไทยว่าอะไรดีล่ะ ใช้คำว่า "โดดเดี่ยว" ดีไหม)" อุปกรณ์ที่จะมีการส่งคนเข้าไปทำงานภายใน และ

(ข) การตรวจสอบสภาพบรรยากาศภายในก่อนที่คนจะเข้าไปทำงาน

การ isolate ระบบนั้นวิธีการที่ดีที่สุดคือการที่ทำให้ระบบ (ต่อไปขอเรียกว่า vessel ก็แล้วกัน) ไม่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพกับหน่วย คือกล่าวคือไม่มีการท่อเชื่อมต่อกับเข้า vessel คือต้องมีการหาตำแหน่งที่สามารถถอดชิ้นส่วนท่อออกได้ แต่วิธีการเช่นนี้บ่อยครั้งมันก็ไม่สะดวกในทางปฏิบัติ จึงมีการใช้วิธีการอื่นที่ให้ผลในทำนองเดียวกัน เช่น
 

- การใช้ slip plate แทรกเข้าตรงหน้าแปลนของท่อที่เชื่อมต่อกับตัว vessel

- การใช้ระบบ double block กับ bleed valve (ต้องมีมาตรการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์ว) เป็นต้น
 

แต่ทั้งนี้จะไม่ใช้วาล์วเพียงตัวเดียวในการ isolate ระบบ เพราะวาล์วอาจมีการรั่วได้ นอกจากว่าจะเป็นงานจำเป็นเร่งด่วนจนเห็นว่าถ้าใช้วิธีการมาตรฐานทั่วไปจะทำให้เกิดความเสี่ยงสูงเช่นกัน แต่ทั้งนี้จำเป็นต้องมีมาตรการอื่นรองรับและมีการพิจารณาเป็นกรณีไป

การตรวจสอบบรรยากาศภายใน vessel ก่อนจะเข้าไปทำงานภายในนั้น และระหว่างการทำงานอยู่ภายในนั้น ก็ถือว่าเป็นสิ่งสำคัญ โดยเฉพาะกับ vessel ที่ไม่ได้มีการ isolate ออกจากระบบอย่างสมบูรณ์ อย่างเช่นในกรณีของตัวอย่างนี้อาจเป็นไปได้ว่าในวันก่อนหน้านี้อาจมีการใช้อากาศไล่ไนโตรเจนออกจาก vessel แล้ว ทำให้วันรุ่งขึ้นเมื่อช่างอุปกรณ์วัดคุมมาทำงาน จึงคิดว่าบรรยากาศภายในปลอดภัย และวิศวกรรายอื่นที่มาพบภายหลังก็มีความคิดแบบเดียวกัน แต่บังเอิญว่าในช่วงข้ามคืนที่ผ่านมาเกิดมีแก๊สไนโตรเจนไหลเข้าไปแทนที่อากาศใน vessel (ด้วยวิธีการที่ไม่สามารถบอกได้) และเมื่อไม่มีการตรวจสภาพอากาศภายในก่อนจะเข้าไปทำงานจึงทำให้เกิดอุบัติเหตุที่นำไปสู่การสูญเสีย

รูปที่ ๕ ความเห็นของบรรณาธิการที่ปรากฏในตอนท้ายบทความ อ่านข้อ a) แล้วรู้สึกแปลก ๆ ไหมครับ โดยเฉพาะตรงที่ขีดเส้นใต้เอาไว้
 

เหตุการณ์ที่มีการประสบพบเห็นใครสักคนล้มฟุบอยู่ในบริเวณอับอากาศหรืออากาศถ่ายเทไม่สะดวก (ที่ภาษาอังกฤษใช้คำว่า confined space) แล้วคนที่มาพบเห็นนั้นรีบลงไปช่วยจนทำให้มีผู้เสียชีวิตมากกว่า ๑ รายนั้น บ้านเราก็มีข่าวให้เห็นเป็นประจำเวลา โดยเฉพาะเวลาที่มีการขุดบ่อหรือลงไปทำงานในบ่อ (อาจเป็นบ่อน้ำหรือบ่อในโรงงานต่าง ๆ) การเข้าไปทำงานในพื้นที่ที่อยู่ต่ำกว่าช่องทางเข้า ผู้ที่เข้าไปทำงานนั้นอาจต้องมีการใช้สายรัดที่พาดออกมาทางด้านนอก เผื่อเกิดเหตุฉุกเฉินขึ้นมา ผู้ที่อยู่ภายนอกจะได้สามารถช่วยเหลือด้วยการดึงตัวออกมาได้โดยไม่ต้องเข้าไปข้างใน และจำเป็นต้องมีผู้เฝ้าทางปากทางเข้าเผื่อเวลาเกิดอุบัติเหตุขึ้นภายใน จะได้แจ้งให้ผู้อื่นมาช่วยเหลือได้

ท้ายบทความนี้มีข้อความที่เป็นความเห็นของบรรณาธิการเพิ่มเติมเข้ามาที่ผมเอามาให้ดูในรูปที่ ๕ ผมอ่านดูแล้วแปลกใจตรงข้อ a) ที่เขาบอกว่า "ห้ามการช่วยเหลือด้วยการใช้ .... อย่างเข้มงวด" ซึ่งผมเห็นว่ามันแปลกนะ มันน่าจะทำตรงกันข้ามกันมากกว่านะ

รูปข้างล่างไม่เกี่ยวกับบทความ แต่เห็นหน้ากระดาษมันว่างอยู่ก็เลยเพิ่มเข้ามา