แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๗ (ตอนที่ ๒๓) MO Memoir : Friday 8 January 2559

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นบันทึการประชุมในช่วงบ่ายวันพุธที่ผ่านมา และการปรับแต่งเครื่อง GC-2014 ในส่วนของ ECD เพื่อวัด NO เข้มข้น 120 ppm

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๗ พีคออกซิเจนจาก ECD MO Memoir 2559 Jan 4 Mon

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกสัญญาณพีคออกซิเจนที่วัดจาก ECD ในช่วงบ่ายวันนี้ เพื่อไว้อ้างอิงในการเปรียบเทียบความแรงของสัญญาณ ECD เมื่อเวลาผ่านไป (ECD ทำงานด้วยสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งจะเสื่อมไปตามเวลา) สภาวะการทำงานยังคงเป็นเช่นเดียวกันกับที่รายงานไว้ใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๐๓ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่๓๖ ECDหลังผ่านไปปีเศษ" เพียงแต่การทดลองในวันนี้ใช้อุณหภูมิคอลัมน์ 40ºC
 

รูปแรกนั้นเป็นโครมาโทแกรมจากการฉีดอากาศ ๔ ครั้ง พีคที่เห็นนั้นเป็นพีคออกซิเจน (เราใช้ไนโตรเจนเป็น carrier gas ดังนั้นจึงไม่มีพีคไนโตรเจน) เป็นการเปรียบเทียบตำแหน่งและขนาดความสูงของพีค รูปที่สองนั้นเป็นภาพขยายส่วนฐานของพีคโดยที่ไม่ได้มีการปรับแต่งระดับของเส้น base line จะเห็นว่าในช่วงแรกเส้น base line จะอยู่ที่ระดับสูง (เปิดเครื่องตั้งแต่ ๘.๓๐ น มาฉีดตัวอย่างครั้งแรกตอนราว ๆ บ่ายโมงครึ่ง แต่พอการฉีดสองครั้งหลัง (หลังบ่ายสามโมง) ได้ระดับเส้น base line ที่ใกล้เคียงกัน ผลนี้แสดงให้เห็นว่าต้องใช้เวลานานเท่าใดกว่าเส้น base line จะคงที่ (ปรกติจะเปิดไว้อย่างน้อย ๔ ชั่วโมงก่อน จึงจะเริ่มฉีดตัวอย่างแรกได้
 

ส่วนรูปสุดท้ายเป็นการนำโครมาโทแกรมมาทาบทับกันโดยวางจุดตั้งต้นพีคให้อยู่ที่ระดับเดียวกัน เพื่อตรวจสอบจุดสิ้นสุดของพีค
 

เครื่อง GC-2014 เครื่องนี้ พอโปรแกรมอุณหภูมิเสร็จเรียบร้อยและทำการ download พารามิเตอร์ต่าง ๆ เครื่องจะไม่ทำการเพิ่มอุณหภูมิทันที แต่จะรออยู่เป็นช่วงเวลาหนึ่งก่อน เพื่อให้ carrier gas ทำการ purge ไล่อากาศ (ที่อาจมีอยู่ในคอลัมน์เมื่อทำการปิดเครื่อง) ในคอลัมน์ออกก่อน จากนั้นจึงค่อยเพิ่มอุณหภูมิ oven ไปที่อุณหภูมิที่ทำการวิเคราะห์
 

พรุ่งนี้ก็จะทำการเปิดเครื่องทิ้งเอาไว้ในช่วงเช้า และช่วงบ่ายหลังข้าวเที่ยงก็คงจะได้ทำการฉีด NO กัน

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๖ ECD หลังผ่านไปปีเศษ MO Memoir 2558 Dec 30 Wed

หลังให้เครื่องได้พักผ่อนไปปีเศษ เมื่อวานก็ได้ฤกษ์เปิดเครื่องใหม่อีกครั้ง แต่ก็ทำเอามึนไปพักใหญ่ เพราะจำไม่ได้ว่าตั้งค่าอะไรไว้เท่าไร ตั้งวาล์วตัวไหนไว้ตรงไหน โชคดีที่มีบันทึกเก็บเอาไว้ ก็เลยเสียเวลาไปเพียงแค่ไม่ถึงครึ่งวัน แต่ถึงกระนั้นก็ต้องทำการ regenerate คอลัมน์ที่ 150ºC ข้ามคืน เช้านี้ก็เลยทำการทดสอบการวัด N₂O ดูก่อนเลย

การวัด NO นั้นวัดที่ 40ºC ส่วนการวัด N₂O นั้นวัดที่ 150ºC ค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ในการตั้งเครื่องนั้นดูได้ในรูปในหน้าที่ ๒-๘ ซึ่งแสดงค่าในส่วนของ tab ต่อไปนี้ที่อยู่ใต้กราฟ Column, ECD1, PDD, General, Add flow (รวมของ tab Relay ทางด้านขวาด้วย) และ tab ด้านขวาคือ Line 1 และ Heater/Flow นอกจากนี้ยังมีในส่วนของ Make up gas สำหรับ ECD ที่ตั้งความดันไว้ที่ 10 kPa (ตั้งโดยใช้ pressure regulator ที่อยู่ด้านบนทางด้านหลังของเครื่อง)

ส่วนรูปในหน้า ๙ นั้นเป็นผลการฉีด N₂O ๖ ครั้ง โดยนำเอาสัญญาณที่วัดได้นั้นมาวางในกราฟเดียวกัน ที่เห็นเส้น base line ของสัญญาณอยู่ที่ระดับความสูงที่แตกต่างกันเป็นผลจากการ drift อย่างช้า ๆ ของเส้น base line (ไม่ได้เกิดจากการใช้ซอร์ฟแวร์ขยับเส้นสัญญาณ) ส่วนรูปที่ ๑๐ นั้นเอากราฟที่วัดได้เมื่อกรกฎาคม ๒๕๕๗ (เส้นล่างสุด) มาวางเทียบเวลาและความสูง จะเห็นว่าตำแหน่งพีคยังคงเดิมอยู่ แต่ความแรงสัญญาณที่วัดได้ในวันนี้ต่ำกว่าเล็กน้อย (และยังไม่คงที่) ซึ่งตรงนี้เรายังพอจะเพิ่มความแรงของสัญญาณได้ด้วยการลดอัตราการไหลของ make up gas ของ ECD ให้ต่ำลงไปอีก

ที่เห็นเส้นโครมาโทแกรมลดระดับลงในช่วงแรกเป็นผลจากการเปลี่ยนตำแหน่งวาล์วฉีดตัวอย่าง จากตำแหน่งเก็บตัวอย่างไปอยู่ตำแหน่งฉีดตัวอย่าง ทำให้อัตราการไหลของ carrier gas เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งมันส่งผลต่อระดับเส้น base line

ส่วนรูปในหน้า ๑๑ นั้นเป็นแผนผังอย่างง่ายของระบบการไหลของแก๊สที่ผมวาดเอาไว้เมื่อวาน การตั้งวาล์ว 2 และวาล์ว 4 ที่เราใช้ระหว่างการวิเคราะห์นั้น จะให้ carrier gas ที่มาจากวาล์ว 1 ไหลผ่านวาล์ว 2 และตรงไปยัง ECD เลย และ carrier gas ที่มาจากวาล์ว 3 ไหลผ่านวาล์ว 4 ตรงไปยัง PDD เช่นกัน

Memoir ฉบับนี้ก็เป็นฉบับสุดท้ายของปีนี้ สรุปว่าปีนี้ออก Memoir มาทั้งสิ้น ๑๙๑ ฉบับ รวม ๑๐๔๖ หน้ากระดาษ A4 แล้วพบกันใหม่ปีหน้า (ก็อีกไม่กี่วันข้างหน้า) พร้อมกับสมาชิกใหม่ของกลุ่มที่จะมีเพิ่มอีก ๒ คน ขอให้สนุกกันในช่วงเทศกาลปีใหม่กันทุกคนนะครับ สวัสดี

 

 

 

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๕ (ตอนที่ ๒๙) MO Memoir 2557 Feb 27 Thu

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นภาพสรุปโครมาโทแกรมการวัดการเกิด N₂O

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๘ พีค NO ที่ 450ºC MO Memoir : Thursday 19 July 2555

ก็ต้องขอแสดงความยินดีกับสมาชิกที่สำเร็จการศึกษาไปเมื่อภาคการศึกษาต้นและภาคการศึกษาปลายปีการศึกษา ๒๕๕๔ ทั้ง ๖ คนที่เข้ารับพระราชทานปริญญามหาบัณฑิตในช่วงบ่ายของวันนี้ ก็ขอให้ทุกคนประสบแต่ความสุขความสำเร็จในชีวิต ได้มีครอบครัวที่มีแต่ความสุข (ผมไม่ได้เอ่ยถึงหน้าที่การงานนะ เพราะบางทีความสุขความสำเร็จในชีวิตก็ไม่ต้องอยู่ที่การได้งานทำที่มีรายได้สูง ตำแหน่งหน้าที่สูง แต่กลับไม่มีเวลาให้กับตัวเองหรือครอบครัว การมีสามีดี ๆ ทำงานหาเงินให้ใช้สบาย ๆ ผมว่าพวกคุณก็มีความสุขในชีวิตได้เช่นเดียวกัน)

และเช่นเคย เมื่อพวกคุณเข้ามาร่วมกลุ่มผมก็ได้จัดส่ง Memoir ฉบับแรกให้กับพวกคุณทางอีเมล์ และเมื่อพวกคุณเข้ารับพระราชทานปริญญาบัตรก็จะจัดส่งฉบับสุดท้ายให้ ดังนั้น Memoir ฉบับนี้จึงเป็นฉบับสุดท้ายที่ส่งให้ทางอีเมล์กับผู้ที่เข้ารับพระราชทานปริญญาบัตรในวันนี้

ส่วนคนอื่นที่อยากรู้ว่า ๖ คนนั้นเป็นใครและรูปร่างหน้าตาอย่างไรก็ดูเอาเองในรูปข้างล่างก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ สมาชิกที่เข้ารับพระราชทานปริญญาบัตรในวันนี้ จากซ้ายไปขวา สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ สาวน้อยจากเมืองชายฝั่งทะเลภาคตะวันออก สาวน้อยผมหยิกจากนครศรีธรรมราช สาวน้อยหน้าบาน (สี่คนแรกนี้มีแฟนมาเป็นช่างภาพถ่ายรูปให้) สาวน้อยผมยาวจากชายแดนใต้ (คนเดียวในกลุ่มที่ยังไม่มีแฟน คงเป็นเพราะสเป็กสูงและเลือกมาก) และสาวน้อยนักแสดง (ที่รับปริญญาพร้อมกับแฟนในบ่ายวันเดียวกัน)

ทีนี้ก็ได้เวลากลับมายังเรื่องการแก้ปัญหา GC-2014 ECD & PDD ของเราต่อ

จากประสบการณ์การทำงานกับเครื่องมือวิเคราะห์ทางเคมีนั้นพบว่า บ่อยครั้งที่ปัญหาของการวัดด้วยเครื่องมือวิเคราะห์นั้น มันไม่ได้อยู่ที่ตัวเครื่องมือ แต่มันอยู่ที่ระบบเก็บตัวอย่าง หรือวิธีการเตรียมสารตัวอย่าง ทำให้ผลการวิเคราะห์ที่ได้นั้นมัน "ไม่ออกมาอย่างที่เราต้องการ" แต่ผลที่ได้นั้นมัน "ถูกต้อง"

กรณีของการทดลองเก็บตัวอย่างแก๊ส NO ที่ไหลผ่าน fixed-bed ที่อุณหภูมิสูงที่บรรจุ inert packing เอาไว้ ที่เราประสบปัญหามาตลอด คือ mass flow controller แสดงให้เห็นว่ามีแก๊สไหลเข้าระบบตลอดเวลา แต่พอเก็บตัวอย่างด้านขาออกกลับไม่พบ NO ในแก๊สตัวอย่าง ทั้ง ๆ ที่เมื่อเก็บตัวอย่างจากระบบเดียวกันที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า เรากลับตรวจพบ NO ได้อย่างชัดเจนในปริมาณที่สม่ำเสมอ

เมื่อวานได้ปรับแต่งระบบอุปกรณ์ใหม่อีกครั้ง โดยให้นำเอา saturator ที่เราใช้สำหรับผสมน้ำเข้าระบบออก แล้วต่อท่อตรงแทน (ท่อด้านนี้เป็นด้านการไหลของ O₂) ส่วนอีกท่อหนึ่งที่เป็นท่อแก๊ส N₂ ที่นำพาแก๊ส NH₃ SO₂ และ NO มานั้นก็ทดลองต่อท่อชั่วคราวขึ้นมาใหม่ จากเดิมที่ต้องไหลไปยังวาล์วสามทางเพื่อเลือกจะไปยัง reactor หรือจะ bypass ไปยังด้านขาออกเลยนั้น ให้กลายมาเป็นตรงไปยัง reactor เลยโดยไม่ต้องเข้าวาล์วสามทาง

อีกสิ่งหนึ่งที่ได้ทำก็คือทำการเพิ่มอัตราการไหลของ NO จากเดิมที่ตั้ง mass flow controller ไว้ที่ 1.48 (หรือ 0.95 ml/min) ให้กลายเป็น 5.00 (หรือ 2.94 ml/minที่ความดันด้านขาเข้า 2 kg/cm²) โดยที่คงอัตราการไหลของแก๊สตัวอื่น (N₂ NH₃ O₂ และ SO₂) ไว้ที่อัตราการไหลเดียวกันกับที่ใช้ในการทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา

เหตุผลที่ได้ให้เพิ่มอัตราการไหล NO ให้สูงขึ้นก่อนก็เพราะต้องการตัดปัญหาเรื่องความดันย้อนกลับที่อาจส่งผลต่ออัตราการไหลของ NO (มันมีหรือเปล่าก็ไม่รู้ แต่เลือกทำการทดลองที่อัตราการไหลที่คิดว่ามันไม่ส่งผลก่อน) และเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงพีค NO ที่ชัดเจนขึ้น (ในกรณีที่ถ้าหากมันจะหายไป)

การทดลองเริ่มจากอุณหภูมิ 300ºC ก่อนในช่วงบ่าย ถ้าเห็นพีค NO ก็จะค่อย ๆ ไต่อุณหภูมิขึ้นทีละ 20 หรือ 30ºC ไปจนถึง 450ºC ซึ่งกว่าจะไปถึง 450ºC ก็พอดีดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า ซึ่งในระหว่างนี้ก็มีน้องนกเพนกวิน (นิสิตป.ตรี)มาช่วยร่วมลุ้นและเป็นกำลังให้กับพวกพี่ ๆ (นิสิตป.โท) ที่ทำการทดลอง

ปรากฏว่าคราวนี้เห็นพีค NO ได้ค่อนข้างคงเส้นคงวาไปจนถึงอุณหภูมิ 450ºC (ดูรูปที่ ๑)

ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบผลของความดันย้อนกลับ โดยทำการปรับลด mass flow controller ของ NO จากระดับ 5.00 (หรือ 2.94 ml/min) ลงมาเหลือ 3.00 (หรือ 1.81 ml/min) ก่อน ถ้ายังเห็นพีค NO ก็จะลดต่อลงมาที่ระดับ 1.48 (หรือ 0.95 ml/min) ซึ่งก็ปรากฏว่าได้พีคดังแสดงในรูปที่ ๓ ซึ่งกว่าจะเสร็จทั้งสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) และสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) ก็ต้องอยู่ทำแลปถึงสองทุ่ม ทำเอาวันนี้ตื่นสายมาแทบไม่ทันถ่ายรูปร่วมกับผู้ที่รับปริญญา

อันที่จริงพีค NO ในรูปที่ ๓ มันก็ไม่ได้เท่ากันซะทีเดียว มันมีขนาดเล็กลงเล็กน้อยเมื่อปรับลดอัตราการไหลของ NO (แต่คิดว่าคงจะยังไม่เข้าที่เท่าไรนัก) จากการทดลองที่ผ่านมาเราพบว่าถ้าหากความเข้มข้น NO ในแก๊สลดลง พีค NO จะออกมาช้าลง ซึ่งถ้าเอาโครมาโทแกรมในรูปที่ ๓ มาซ้อนทับเอาโดยเอาจุดเริ่มต้นเกิดพีค O₂ เป็นหลักดังแสดงในรูปที่ ๔ เราก็จะเห็นได้ว่าเมื่อลดอัตราการไหลผ่าน mass flow controller จาก 5.00 ลงเหลือ 3.00 และเหลือ 1.48 นั้น พีค NO ที่ออกมาจะออกมาช้าลงเป็นลำดับ (ตรงที่ลูกศรสีแดงชี้ในรูปที่ ๔)

ส่วนเรื่องที่ว่าเราแก้ปัญหาอย่างไรนั้นจึงทำให้เห็นพีค NO ได้ต้องขอเก็บไว้ก่อน เพราะต้องขอตรวจสอบในเรื่องผลของน้ำที่มีต่อการเกิดพีค NO ก่อน จากนั้นจึงค่อยว่ากันอีกที

วันนี้หยุดทำการทดลอง ๑ วันเพื่อพักผ่อน งานต่อไปที่จะทำต่อในวันพรุ่งนี้ (ศุกร์ ๒๐) คือการต่อ saturator กลับคืนและเพิ่มไอน้ำเข้าไปในระบบ ซึ่งคิดว่าคงจะเริ่มเหมือนกับเมื่อวาน คือเริ่มที่อุณหภูมิ 300ºC และตั้ง mass flow controller ของ NO ไว้ที่ 5.00 ก่อน

งานนี้ยังคงต้องลุ้นกันต่อไป จากนั้นจึงค่อยมาพิจารณาว่าจะหาทางคำนวณพื้นที่พีค NO ที่ซ้อนทับอยู่บนหางของพีค O₂ ด้วยวิธีการไหนดี จึงจะได้พื้นที่พีคที่คงเส้นคงวาและอธิบายได้

รูปที่ ๒ ผลการวัดความเข้มข้นของ NO ในแก๊สด้านขาออกจาก reactor ที่บรรจุ TiO₂ (anatase) เอาไว้ ที่อุณหภูมิต่าง ๆ

GC-2014 FPD และ GC-2014 ECD & PDD ทั้งสองเครื่องนี้เราได้รับมาในสมัยสาวน้อยหน้าใสใส่แว่นยิ้มได้ทั้งวัน ซึ่งตอนนั้นเป็นแค่การตรวจรับแต่ยังไม่ได้นำมาใช้งาน

ปีถัดมาเป็นคราวของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ที่ทำหน้าที่ปรับแต่งการทำงานของ GC-2014 FPD จนเราสามารถตรวจวัด SO₂ ได้ ตามด้วยยุคของสาวน้อยหน้าบานและสาวน้อยจากเมืองชายฝั่งทะเลภาคตะวันออกที่ข่วยกันจนกระทั่งสามารถใช้ PDD ตรวจวัด NH₃ ได้ 

และคงปิดท้ายด้วยเวลาของสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) และสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) ที่จะทำให้เราสามารถใช้ ECD วัด NO ได้

รูปที่ ๓ โครมาโทแกรมที่ได้จากการเก็บแก๊สตัวอย่างที่อุณหภูมิ 450ºC ที่ความเข้มข้น NO ที่แตกต่างกัน โดยตั้งค่า Mass flow controller ไว้ดังนี้ เส้นสีดำ 5.00 เส้นสีม่วง 3.00 และเส้นสีน้ำเงิน 1.48

 รูปที่ ๔ ลูกศรสีแดงแสดงจุดเริ่มต้นเกิดพีคของ NO ที่ผ่านมานั้นเราพบว่าเมื่อความเข้มข้น NO ในแก๊สตัวอย่างลดลง พีค NO จะออกมาล่าช้าลง โครมาโทแกรมทั้งสามเส้นเป็นเส้นเดียวกับที่แสดงในรูปที่ ๒ แต่นำมาซ้อนกันเพื่อต้องการเปรียบเทียบให้เห็นตำแหน่งของการเริ่มเกิดพีค และขนาดของพีคที่แตกต่างกันอยู่ โดยตั้งค่า Mass flow controller ไว้ดังนี้

เส้นสีดำ 5.00 เส้นสีม่วง 3.00 และเส้นสีน้ำเงิน 1.48

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๗ ผลการทดลองด้วย reactor เปล่า MO Memoir : Sunday 15 July 2555

บันทึกฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับเมื่อวาน โดยเป็นผลการทดลองหลังจากที่ได้ทำการปรับเปลี่ยนแนวท่อแล้ว โดยได้ทำการทดสอบระบบกับ reactor เปล่าก่อน ผลการวิเคราะห์ที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมสองเส้นล่าง (สีน้ำเงินกับสีน้ำตาล) ได้จากการทดลองที่ 120ºC ส่วนโครมาโทแกรมสองเส้นบน (สีน้ำเงินเข้มและสีม่วง) ได้จากการทดลองที่ 450ºC แก๊สผสมประกอบด้วย NO 120 ppm O₂ 15% โดยมี NH₃ SO₂ และไอน้ำร่วมอยู่ด้วย

ผลการทดลองในรูปที่ ๑ เป็นการทดลองเมื่อบ่ายวันศุกร์ที่ ๑๓ กรกฎาคมที่ผ่านมาของสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) และสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่)  ผมแวะเข้าไปเอามาจากคอมพิวเตอร์เมื่อตอนเที่ยงวันนี้ จะเห็นว่าพีค NO ที่ได้จากแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่าที่ 450ºC นั้นมีขนาดเล็กกว่าพีคที่ได้จากแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่าที่ 120ºC นอกจากนี้พีคที่ได้จากแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่าที่ 450ºC ยังมีออกช้าลงเล็กน้อยและมีรูปร่างที่แผ่กว้างออกมากกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพีคที่ได้จากแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่าที่ 450ºC

ส่วนพีคแปลกปลอมที่ปรากฏยังไม่รู้ว่าเป็นพีคของอะไร ค่อย ๆ ว่ากันไปอีกที

เนื่องจากพฤติกรรมการไหลของแก๊สใน reactor เปล่าและอุณหภูมิของแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่านั้นจะแตกต่างไปจาก reactor ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาบรรจุอยู่ กล่าวคือแก๊สที่ไหลผ่าน reactor เปล่าจะเย็นกว่าเพราะไม่มีของแข็งนำความร้อนจากผนังมายังแก๊สที่อยู่บริเวณตอนกลางท่อ และการไหลยังได้รับผลกระทบจากความดันลดที่เพิ่มขึ้น (เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น) ที่ต่ำกว่าด้วย

ดังนั้นหลังจากที่ได้ทดสอบกับ reactor เปล่าแล้ว (ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม SS-304) ก็ได้ทำการทดลองต่อโดยทดลองบรรจุ TiO₂ เข้าไปใน reactor เพื่อทดสอบในสภาพที่ใกล้กับการทดลองจริงมากที่สุด ขณะนี้ผลการทดสอบดังกล่าวก็ผ่านไปถึงระดับหนึ่งแล้ว ยังติดขัดปัญหาอยู่เล็กน้อย ซึ่งคงต้องว่ากันต่อในเช้าวันพรุ่งนี้

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๕ ตำแหน่งพีค NO และ N2O (ปรับแต่ง ๒ - ผลของอุณหภูมิ) MO Memoir : Saturday 30 June 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกการปรับแต่งการทำงานของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ในส่วนของ ECD เพื่อตรวจวัด NO โดยเป็นตอนต่อจาก Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๖๘ วันเสาร์ที่ ๒๓ มิถุนายน ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๔ ตำแหน่งพีค NO และ N₂O (ปรับแต่ง ๑)" ซึ่งยังคงเป็นผลงานของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) กับสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) ที่ได้จากการทดลองซ้ำและตรวจสอบหลายรูปแบบในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา

ต้องยอมรับว่าการปรับแต่งในส่วนของ ECD นี้ได้ให้บทเรียนใหม่ ๆ แก่พวกเราเยอะเหมือนกัน

โดยปรกติที่เคยเจอมานั้น (กับ packed column ทั่วไป) เวลาที่เราต้องการจะให้สารออกจากคอลัมน์เร็วขึ้นเราอาจทำได้โดยการ (ก) เพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น หรือ (ข) เพิ่มอัตราการไหลของ carrier gas ให้สูงขึ้น

การเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นจะทำให้การดูดซับของสารในแก๊สบนพื้นผิวนั้นแย่ลง สัดส่วนสารที่อยู่ในเฟสแก๊สจะสูงขึ้น สารก็จะเคลื่อนตัวออกจากคอลัมน์ได้เร็วขึ้น ส่วนการเพิ่มอัตราการไหลของ carrier gas ก็จะช่วยพัดพาให้สารที่อยู่ในเฟสแก๊สเคลื่อนออกพ้นคอลัมน์ได้เร็วขึ้น

แต่สำหรับ micro packed column (O.D. 1/8") ที่เราใช้แยก NO ออกจาก O₂ และ N₂O นั้นดูเหมือนว่าจะมีกลไกการแยกอยู่สองรูปแบบ

กล่าวคือดูเหมือนคอลัมน์จะแยก N₂O ออกจาก NO และ O₂ ด้วยกลไกการดูดซับ โดยตัวคอลัมน์จะจับ N₂O ได้ดีกว่า NO และ O₂ ( N₂O มีความเป็นขั้วที่แรงกว่า NO และ O₂)

ส่วนการแยก NO และ O₂ ออกจากกันนั้นน่าจะเป็นการแยกตามจุดเดือด (จุดเดือดของ N₂ คือ -196ºC จุดเดือดของ O₂ คือ -183ºC และ จุดเดือดของ NO คือ -164ºC) โดย O₂ จะออกนำหน้า NO อยู่เล็กน้อย (เราใช้ N₂ เป็น carrier gas เราจึงไม่มีพีค N₂ และ ECD ก็ไม่ตอบสนองต่อ N₂ ด้วย)

สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิ oven ให้สูงขึ้นคือ N₂O จะออกมาเร็วขึ้น แต่ดูเหมือน NO และ O₂ จะออกมาช้าลง

สาเหตุที่ NO และ O₂ ออกมาช้าลงเป็นเพราะแก๊สสองตัวนี้ถูกดูดซับได้น้อย ดังนั้นจะออกมาพร้อมกับความเร็วของ carrier gas

การเพิ่มอุณหภูมิ oven ให้สูงขึ้นจะทำให้ carrier gas มึความหนืดสูงมากขึ้น ประกอบกับการที่คอลัมน์ที่เราใช้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1/8" ซึ่งจัดว่าเล็ก ดังนั้นจึงทำให้อัตราเร็ว (ความเร็วเชิงเส้น - m/s) ของ carrier gas ในคอลัมน์ลดต่ำลง

ดังนั้นถ้าเราต้องการให้ NO และ O₂ ออกจากคอลัมน์เร็วขึ้น เราก็ต้อง "ลด" อุณหภูมิ oven ให้ลดต่ำลง ซึ่งในขณะนี้เราได้ลดอุณหภูมิ oven ลงเหลือ 50ºC และปรับเพิ่มความดันที่ APC1 เป็น 240 kPa

ผลที่ออกมาเป็นอย่างไรนั้นแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ในหน้าถัดไปแล้ว

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมจากการทดลองเมื่อวานตอนเย็นของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) กับสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) เส้นสีดำคือแก๊ส NO (800 ppm) ใน N₂ ส่วนสีม่วงคืออากาศ อุณหภูมิ oven คือ50ºC และปรับเพิ่มความดันที่ APC1 เป็น 240 kPa ขนาด sampling loop 0.5 ml ตอนนี้ดูเหมือนว่ามีสิทธิ์ลุ้นแล้วว่าน่าจะแยกพีค NO ออกจาก O₂ ได้ งานต่อไปที่ต้องทำคือต้องทดสอบโดยการลดความเข้มข้น NO ให้ต่ำลงไปอีก (ระดับ 10 ppm หรือต่ำกว่า) แต่จากขนาดสัญญาณที่ได้ผมก็สงสัยอยู่เหมือนกันว่าอาจต้องมีรายการเพิ่มขนาดของ sampling loop ให้สูงกว่า 0.5 ml อีก

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๓๗ Noise หรือ Peak MO Memoir : Wednesday 27 June 2555

สัญญาณหลายชนิดที่ออกมาจากตัวตรวจวัดต่าง ๆ ของอุปกรณ์ที่ใช้ในห้องแลปเรานั้น (เช่น GC XRD NH₃-TPD หรือ TGA) ถ้าเรานำมาขยายจะพบว่ามีลักษณะเป็นเส้นที่ไม่เรียบ มีการเต้นไปเต้นมาที่เรียกว่าสัญญาณรบกวนหรือ noise อยู่ในระดับหนึ่ง (สมมุติว่าให้มีขนาด N) โดยทั่วไปถ้าการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ (Signal) นั้นมีขนาดไม่มากเกินกว่า 2 เท่าของขนาดของ noise ก็ไม่ควรถือว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญ

ที่มาของ noise นั้นมาจากหลายแหล่ง ขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์วัดนั้น sensitive ต่อการเปลี่ยนแปลงของอะไรบ้าง ปรกติถ้าเราตั้งค่าความไว (sensitivity) ของตัวตรวจวัด (detector) ให้สูง (กล่าวคือไวต่อการเปลี่ยนแปลงน้อย ๆ) noise ก็จะมากตามไปด้วย

ขนาดของ noise ประมาณได้จากขนาดการเปลี่ยนแปลงของเส้น base line ระหว่างค่าสูงสุดถึงค่าต่ำสุด แต่ทั้งนี้ก็ต้องไม่นำค่าที่ลดต่ำลงผิดปรกติหรือขึ้นไปสูงผิดปรกติเมื่อเทียบกับตำแหน่งอื่น ๆ ของสัญญาณ และก็ต้องระวังการอ่านค่าที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วผิดปรกติด้วย (เช่นกระโดยสูงขึ้นหรือลดต่ำลงกระทันหัน) เพราะบ่อยครั้งพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่เห็นว่ามีการกระชากขึ้นหรือลดอย่างรวดเร็วนั้นมีสาเหตุจากระบบไฟฟ้าของอุปกรณ์หรือระบบจ่ายไฟ

การอ่านสัญญาณจะถือว่ามีการเปลี่ยนแปลงก็ต่อเมื่อขนาดของสัญญาณ (Signal) ต่อขนาดของสัญญาณรบกวน (Noise) ที่เรียกว่า Signal to noise ratio หรือ S/N นั้นต้องมีค่ามากกว่า 2

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมที่ได้จาก GC-2014 ECD & PDD ทั้งสองเส้นเป็นสัญญาณจาก Electron Capture Detector (ECD) ที่ขยายขึ้นมา จะสังเกตเห็นว่ามีพีคอยู่ ๑ ตำแหน่งตรงลูกศรสีเขียวชี้

แต่การอ่านว่ามีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเมื่อค่า S/N นั้นอยู่ใกล้ 2 ก็ต้องระวังเหมือนกัน ไม่ใช่ว่าเห็นอะไรที่มันเปลี่ยนแปลงเยอะ ๆ ก็ตีความหมายว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญไปหมด

รูปที่ ๑ เป็นโครมาโทแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์แก๊สผสมระหว่าง NO_x (เข้มข้นระดับ ppm) ในแก๊สไนโตรเจนโดยใช้ตัวตรวจวัดชนิด Electron Capture Detector (ECD) จุดที่เป็นที่สงสัยคือในการวิเคราะห์ครั้งแรก (เส้นสีดำ) นั้นมีสิ่งที่สงสัยว่าจะเป็นพีคหรือไม่เกิดขึ้นที่เวลาประมาณ 14.5 นาที (ตรงลูกศรสีเขียว) จึงได้ทำการวิเคราะห์ซ้ำอีกครั้ง (เส้นสีม่วง)

จากการเปรียบเทียบโครมาโทแกรมทั้งสองจะเห็นว่าถ้าเป็น noise แล้ว ตำแหน่งที่เกิดเหมือนพีคและขนาดที่เห็นนั้นจะไม่ซ้ำเดิม แต่ถ้าเป็นพีคการเปลี่ยนแปลงจะเห็นตำแหน่งที่เริ่มเกิด ตำแหน่งสูงสุด ตำแหน่งสิ้นสุด และขนาดนั้นประมาณเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบโครมาโทแกรมทั้งสองเส้นแล้วสามารถสรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงที่เห็น ณ ตำแหน่งเวลาประมาณ 14.5-15.0 นาทีนั้นเป็นพีคเล็ก ๆ

เคยเจอหลายครั้งแล้วที่ผู้ทำงานวิจัยต้องการให้มีพีค ณ ตำแหน่งที่ตนเองต้องการ ถึงกับเอา noise มาขยายและพยายามอ่าน noise ให้เป็นพีค (แม้ไม่ได้อ่านสัญญาณเองก็ยังบังคับให้นิสิตที่ทำการทดลองให้ต้องไปหาพีคมาให้ได้) อีกพวกหนึ่งก็คือจะใช้ software (ซึ่งอาจเป็นโปรแกรมที่มากับอุปกรณ์หรือดาวน์โหลดมาจากที่อื่น) ทำ base line ให้เรียบ พอเห็นตำแหน่งไหนไม่ราบเรียบก็จะอ่านเป็นพีคทันที แต่โปรแกรมที่ทำ base line ให้เรียบนั้นมักจะลบ noise ขนาดเล็กออกไป แต่ noise ขนาดใหญ่ยังคงอยู่

มีครั้งหนึ่งมีคนมาถามผมว่าสัญญาณของเขาถ้าเอาไปทำ deconvolution (การแยกสัญญาณที่เห็นว่าว่าประกอบด้วยพีคย่อยขนาดเท่าใด อยู่ที่ตำแหน่งไหนบ้าง รวมกันอยู่) จะได้พีคตรงตำแหน่งที่เขาต้องการหรือไม่ ผมก็ตอบกลับไปว่าสัญญาณแบบนี้ต้องการจะให้มีพีคตรงไหนก็ได้ทั้งนั้น เพราะมันเป็น noise

แต่ที่หนักที่สุดคือไม่ว่าจะทำอย่างไรมันก็ไม่มีพีคตรงตำแหน่งที่ต้องการ ก็บอกให้นิสิตที่ดูแลเขียนลงไปเลยว่าพบพีคที่ตำแหน่งดังกล่าว เพื่อจะได้นำผลการวิเคราะห์ (ที่มั่วขึ้นมาเอง) ดังกล่าว ส่งไปตีพิมพ์บทความในวารสารวิชาการนานาชาติ

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๔ ตำแหน่งพีค NO และ N2O (ปรับแต่ง ๑) MO Memoir : Saturday 23 June 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกการปรับแต่งเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ในส่วนของ ECD เพื่อตรวจวัด NO โดยเป็นตอนต่อจาก Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๖๐ วันพฤหัสบดีที่ ๗ มิถุนายน ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๓ ตำแหน่งพีค NO และ N₂O" ซึ่งยังคงเป็นผลงานของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) กับสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) ที่ได้จากการทดลองซ้ำและตรวจสอบหลายรูปแบบในช่วงกว่า ๒ สัปดาห์ที่ผ่านมา

สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปจากผลการทดลองในบันทึกฉบับที่ ๔๖๐ มีดังนี้

(ก) ทดลองเปลี่ยนขนาด sampling loop จาก 0.5 ml เป็น 0.1 ml

(ข) ทดลองเปลี่ยนค่าความดัน APC1 (ความดัน N₂ carrier gas ไหลเข้าคอลัมน์) จาก 160 kPa เป็น 200 kPa

(ค) ทดลองเปลี่ยนตำแหน่งเวลาที่วาล์ว 1 ขยับจากตำแหน่งฉีดตัวอย่างกลับไปเป็นตำแหน่งเก็บตัวอย่าง จากเดิมที่ 50 นาทีเป็น 60 นาที

(ง) ปรับปรุงการฉีดตัวอย่างโดยทำการปรับความดันใน sampling loop ให้ลดลงเหลือความดันบรรยากาศก่อนที่จะทำการฉีดตัวอย่าง

ในช่วงกว่า ๒ สัปดาห์ที่ผ่านมานั้นดูเหมือนเราจะมีปัญหาเรื่อง repeatability ของการวิเคราะห์ ซึ่งได้ทำการทดสอบและแก้ไปทีละเปลาะ จนคาดว่าในวันจันทร์ที่จะถึงนี้จะได้ฤกษ์เริ่มทดสอบการวิเคราะห์โดยจะจำลองการเก็บแก๊สจากระบบทำปฏิกิริยาจริง

จากการทดสอบในช่วงที่ผ่านมา โดยทดลองฉีดแก๊ส NO 10000 ppm ใน N₂ หรือ N₂O 1000 ppm ใน N₂ เข้าไปใน sampling loop ทำให้สงสัยว่า

๑. ECD มีการตอบสนองกับ N₂O ที่แรงกว่า NO มาก

๒. แก๊ส NO 10000 ppm ปริมาตร 0.1 ml เป็นปริมาณที่สูงเกินกว่าที่คอลัมน์จะรองรับได้

๓. แก๊ส NO 10000 ppm มี N₂O ปนอยู่ในระดับประมาณ 150 ppm

ข้อสงสัยในข้อ ๒. มาจากการที่เห็นพีคที่คาดว่าเป็นสัญญาณจาก NO นั้นมีลักษณะที่ขึ้นชันมากแต่กลับลากหางยาวมาก และเมื่อเปลี่ยนขนาด sampling loop จาก 0.5 ml (ดูรูปใน memoir ฉบับที่ ๔๖๐) มาเป็น 0.1 ml พร้อมกับทำการปรับลดความดันก่อนฉีดตัวอย่างลงเหลือความดันบรรยากาศ ลักษณะการกระโดดขึ้นไปเป็นยอดแหลมก่อนที่จะตกลงมาและลากหางยาวที่พบเมื่อใช้ sampling loop 0.5 ml นั้นหายไป

ปัญหาในขณะนี้คิดว่าจะเหลืออยู่ตรงที่จะปรับปรุงเทคนิคการเก็บตัวอย่างและฉีดตัวอย่างอย่างไร จึงจะทำให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่น่าเชื่อถือและทำซ้ำได้เท่านั้น

 รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมจาก ECD หลังการปรับเพิ่ม APC1 จาก 160 kPa ไปเป็น 200 kPa แสดงให้เห็นสัญญาณจากการขยับตำแหน่งวาล์วฉีดตัวอย่าง ตำแหน่งพีค N₂O และ NO

(1) เป็นการลดลงของระดับ base line ที่เกิดจากวาล์ว 1 เปลี่ยนจากตำแหน่งเก็บตัวอย่างเป็นฉีดตัวอย่าง (2) เป็นการเพิ่มขึ้นของระดับ base line ที่เกิดจากวาล์ว 1 เปลี่ยนจากตำแหน่งฉีดตัวอย่างกลับไปยังตำแหน่งเก็บตัวอย่าง การเปลี่ยนระดับของ base line นี้เกิดจากการที่อัตราการไหลของ carrier gas เปลี่ยนเนื่องจากเมื่อวาล์วอยู่ที่ตำแหน่งต่างกัน ความต้านทานการไหลจะแตกต่างกัน

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๓ ตำแหน่งพีค NO และ N2O MO Memoir : Thursday 7 June 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกข้อมูลการทดลองฉีดแก๊ส NO เข้มข้น 10000 ppm ใน N₂ และ N₂O เข้มข้น 10000 ppm ใน N₂ และตรวจวัดด้วย ECD ซึ่งเป็นผลงานของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) กับสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่)

ในช่วงที่ผ่านมานั้นมีการตรวจพบปัญหาว่ามีพีคแปลกปลอมเกิดขึ้นเมื่อเปลี่ยนชนิดแก๊สที่ฉีด สาเหตุอาจเป็นเพราะเดิมเราให้แก๊สตัวอย่างที่ต้องการฉีดนั้นไหลผ่านระบบ DeNOx reactor ซึ่งระบบดังกล่าวมีขนาดใหญ่และมี dead end ตรงข้อต่อที่เป็นจุดผสมแก๊สต่าง ๆ เข้าด้วยกันหลายตำแหน่ง ทำให้แก๊สต่างชนิดที่ตกค้างอยู่ในบริเวณนี้สามารถเข้ามาปนเปื้อนแก๊สตัวอย่างที่ต้องการฉีด (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ ตรงตำแหน่งข้อต่อสามทางที่ใช้ผสมแก๊สสองชนิดเข้าด้วยกัน แม้ว่าเราจะปิดวาล์วไม่ให้แก๊ส B ไหลเข้ามา แต่ก็จะมีแก๊ส B ส่วนหนึ่งค้างอยู่ตรงข้อต่อ (บริเวณสีเหลือง) ซึ่งแก๊สตรงนี้จะแพร่เข้าไปปนเปื้อนแก๊ส A ได้เมื่อแก๊ส A ไหลผ่านตำแหน่งดังกล่าว

การแก้ไขทำโดยการต่อท่อแก๊สจากถังบรรจุแก๊สผสม NO ตรงเข้าไปยังจุดท่อทางเข้าวาล์วเก็บตัวอย่างของระบบ ทั้งนี้เพื่อป้องกันปัญหาการปนเปื้อนของแก๊สตัวอื่นที่ค้างอยู่ตามตำแหน่งข้อต่อต่าง ๆ ของระบบ DeNOx reactor

ผลการฉีดแก๊สผสม ๓ ครั้ง (ในวันพุธที่ ๖ มิถุนายนที่ผ่านมา) ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ จะเห็นว่าเกิดพีคขึ้น ๒ ตำแหน่ง โดยคาดว่าหนึ่งในสองพีคนี้น่าจะเป็น NO

ในวันนี้ได้ทำการฉีดแก๊สผสม N₂O ใน N₂ เพื่อหาตำแหน่งพีค N₂O ซึ่งได้แสดงไว้ในรูปที่ ๓ ซึ่งแสดงว่าพีคหลังเป็นพีคของ N₂O

งานที่ได้ทำต่อในบ่ายวันนี้คือการหาตำแหน่งพีคออกซิเจนเพื่อที่จะตรวจสอบว่าคอลัมน์ที่ใช้อยู่นั้นสามารถแยกพีค O₂ และ NO ออกจากกันได้ จากการตรวจสอบเมื่อบ่ายวันนี้คาดว่าน่าจะมีความหวัง

ยังไงก็ต้องรอลุ้นกันต่อไป

รูปที่ ๒ ผลการฉีดแก๊สผสม NO 10000 ppm ใน N₂ โดยตั้ง APC1 = 160 kPa APC2 = 20 kPa และ APC3 = 40 kPa ที่เห็นเส้นสีดำกระโดดสูงกว่าเส้นอื่นนั้นอาจเป็นเพราะว่าเป็นการทดลองฉีดครั้งแรก และไม่ได้ทำกการปรับความดันใน sampling loop จนเหลือเท่ากับความดันบรรยากาศ

รูปที่ ๓ ผลการฉีดแก๊สผสม N₂O 10000 ppm ใน N₂ โดยตั้ง APC1 = 160 kPa APC2 = 20 kPa และ APC3 = 40 kPa เทียบกับพีคการฉีด NO ผลที่ได้แสดงว่าพีคที่สองนั้นเป็นพีคของ N₂O โดยแก๊ส NO 10000 ppm นั้นมี N₂O ผสมอยู่ประมาณ 500 ppm

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๒ ระบบคอลัมน์ใหม่ของ ECD MO Memoir : Wednesday 4 April 2555

จากการประชุม ๓ ฝ่ายเรื่องปัญหาการวัด NO ของ ECD เมื่อเช้าวันพุธที่ ๒๑ มีนาคม ๒๕๕๕ นั้น ผม (ในฐานะผู้ใช้งาน) ได้ชี้แจงปัญหาของระบบดังนี้

เรื่องที่ ๑ : ECD

ในส่วนของ ECD นั้นไม่คิดว่ามีปัญหา เพราะจากการตรวจสอบเบื้องต้นด้วยการใช้แก๊ส NO ใน N₂ เทียบกับการใช้แก๊ส N₂ บริสุทธิ์พบว่า ECD ให้การตอบสนองต่อ NO

เรื่องที่ ๒ : เทคนิคการฉีดสารตัวอย่าง

ในส่วนของการฉีดสารตัวอย่างนั้น คิดว่าน่าจะมีปัญหาอยู่ที่มีการรั่วไหลของอากาศเข้าที่วาล์ว 1 เพราะทดสอบด้วยการฉีด carrier gas แล้วยังพบพีคของ O₂ (หรือสิ่งปนเปื้อนจากอากาศ) ปรากฏเล็กน้อย^(๑) แต่เรื่องการควบคุมความดันใน sampling loop ให้คงที่ทุกครั้งที่ฉีดนั้นเราได้แก้ปัญหานี้ไปนานแล้ว และ

เรื่องที่ ๓ : การทำงานของคอลัมน์

ปัญหานั้นอยู่ตรงที่คอลัมน์ที่ให้มานั้นไม่สามารถแยก NO ออกจาก O₂ ได้ และระบบที่ให้มานั้นค่อนข้างซับซ้อนและไม่ได้ให้รายละเอียดมาว่าแต่ละส่วนนั้นมีไว้ทำอะไร พอพบว่าภาวะการทำงานที่ให้มาครั้งแรกนั้นใช้ไม่ได้ ทำให้เกิดปัญหาในการปรับแต่ง สุดท้ายก็เลยต้องแก้ไขด้วยการตั้งวาล์ว 2 ให้คงที่ ทำเสมือนมีคอลัมน์เดียวต่อตรงจากวาล์วฉีดสารตัวอย่าง (วาล์ว 1) ไปยัง ECD เลย

ซึ่งหลังการประชุมดังกล่าวทางผู้จำหน่าย GC ก็ได้บอกว่าได้คอลัมน์ตัวใหม่มาแล้ว พร้อมที่จะติดตั้งให้เพื่อทำการทดสอบ

ซึ่งคอลัมน์ดังกล่าวได้รับการติดตั้งไปเมื่อเย็นวันเสาร์ที่ ๓๑ มีนาคมที่ผ่านมา

เมื่อวานผมได้รับอีเมล์แผนผังของระบบคอลัมน์ใหม่ของ ECD จากเกียรติลดา (รูปที่ ๑) หลังจากที่ได้ตรวจสอบแล้วเห็นว่ามีประเด็นที่ต้องทำความเข้าใจกันก่อนดังนี้

๑. ชื่อที่ถูกต้องของคอลัมน์ที่ติดตั้งใหม่น่าจะเป็น "Hayesep DB" ไม่ใช้ "Heyasep DB" (ตัวอักษร a และ e สลับที่กันอยู่) เพราะพอค้นจาก Google พบแต่ชื่อ Hayesep โดยไม่พบชื่อ Heyasep

๒. เส้นท่อสีน้ำเงินที่ออกจากด้านขาออกของ PDD ในรูปที่ ๑ นั้นไม่น่าจะถูกต้อง เพราะแก๊สที่ออกจาก PDD จะต้องถูก vent ทิ้งออกไป ไม่ใช่เอาวนกลับมาเป็นแก๊ส purge วาล์ว 3 และวาล์ว 4

ดังนั้นผมคิดว่าแผนผังของระบบคอลัมน์ของ PDD ยังคงเป็นเหมือนของเดิม (รูปที่ ๒)

๓. ตามแผนผังนี้ คอลัมน์ใหม่ที่ติดตั้งตั้งต่อเชื่อมระหว่างวาล์ว 1 กับ ECD ดังนั้นจึงไม่มีการใช้วาล์ว 2 เหมือนก่อนหน้านี้

ในขณะเดียวกันมีการนำเอาคอลัมน์ PC-1 P-N ที่เชื่อม port 2 และ 6 ออกไป และแทนที่ด้วยข้อต่อ 1/16" union แทน

๔. สิ่งที่ผมกังวลอยู่ก็คือ จากการค้นข้อมูลดูพบว่าคอลัมน์ดังกล่าวใช้แยก N₂ กับ O₂ และแก๊สอื่น ๆ ที่มีอยู่ในอากาศได้ดี แต่ใช้อุณหภูมิการทำงานที่ต่ำ (เช่นที่ 25ºC) ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาในการวิเคราะห์ได้ เพราะในขณะนี้เราต้องตั้งอุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์ GC ไว้ที่ 150ºC เพื่อไม่ให้มีสัญญาณของน้ำรบกวนตำแหน่งพีค NH₃ และไม่ให้มีน้ำตกค้างอยู่ในคอลัมน์

ดังนั้นถ้าคอลัมน์ใหม่สำหรับ ECD นั้นแยก NO ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 150ºC เราคงต้องกลับมาพิจารณากันใหม่ว่าจะตั้งโปรแกรมการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิการทำงานของคอลัมน์อย่างไรดี นั่นอาจหมายถึงเวลาที่ต้องใช้ในการวิเคราะห์แต่ละครั้งจะยืดยาวออกไปอีก

๕. ผมได้แก้แผนผังการไหลของแก๊สที่ไหลผ่านวาล์ว 1 ทั้งในตำแหน่งเก็บตัวอย่างและฉีดตัวอย่างแล้ว ตอนนี้ให้ใช้แผนผังตามรูปที่ ๓ และ ๔

๖. เนื่องจากระบบขณะนี้ไม่มีการจำเป็นต้องใช้วาล์ว 4 ดังนั้นเราอาจลดความดันแก๊สผ่าน APC-2 (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) เพื่อเป็นการประหยัดแก๊ส แต่ยังจำเป็นต้องมีแก๊สไหลผ่านระบบดังกล่าวอยู่เล็กน้อย

๗. ค่าความดันเดิมของ APC-1 APC-2 และ APC-3 ที่เคยบันทึกไว้คือ^(๒)

ACP1 pressure 40.0 kPa

ACP2 pressure 40.0 kPa

ACP3 pressure 50.0 kPa

หมายเหตุ

^(๑) ดู Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๙๖ วันพฤหัสบดีที่ ๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๗ ปัญหาของวาล์ว ๑"

^(๒) ดู Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๙๒ วันจันทร์ที่ ๓๐ มกราคม ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๔ ตำแหน่งพีค N₂O"

รูปที่ ๑ แผนผังของระบบคอลัมน์ของ ECD หลังการติดตั้งคอลัมน์ใหม่ ทางด้านซ้ายของเส้นประสีเหลืองคือระบบ ECD ส่วนทางด้านขวาของเส้นประสีเหลืองคือระบบ PDD จากแผนผังจะเห็นว่าระบบคอลัมน์ใหม่ของ ECD เป็นการต่อตรงจากวาล์ว 1 ไปยังคอลัมน์ Hayesep DB แลจากคอลัมน์ Hayesep DB เข้า ECD โดยไม่จำเป็นต้องมีการใช้วาล์ว 2 ส่วนเส้นสีน้ำเงินที่ลากในส่วนของคอลัมน์ PDD นั้นผมคิดว่าน่าจะไม่ถูกต้อง ระบบคอลัมน์ของ PDD ควรจะยังคงเป็นแบบเดิมที่นำมาแสดงซ้ำใหม่ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๒ แผนผังระบบคอลัมน์เดิมของระบบ ซึ่งผมคิดว่าระบบคอลัมน์ในส่วนของ PDD ยังคงเป็นตามแบบนี้อยู่ ส่วนที่เปลี่ยนไปควรมีเฉพาะระบบคอลัมน์ของ ECD เท่านั้น

รูปที่ ๓ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่ง sampling loop รับแก๊สตัวอย่างจากด้านขาออกของ reactor กรอบสี่เหลี่ยมสีเหลืองคือบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงจากระบบเดิม

รูปที่ ๔ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่งฉีดแก๊สตัวอย่างใน sampling loop เข้าคอลัมน์ GC

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๕ ตำแหน่งวาล์วตัวที่ ๑ และตัวที่ ๒ MO Memoir : Tuesday 31 January 2555

ดูเหมือนว่าเย็นวันนี้สาวน้อยหน้าบานจะยิ้มได้สักที หลังจากที่เมื่อวานบ่ายเขาแวะมาคุยผมเรื่องงานแล้วต้องหน้าเศร้ากลับไป

ผมบอกเขาเมื่อวานว่าอย่างเพิ่งสิ้นหวังซิ เพราะเรายังมีทางเลือกอยู่ที่เรายังไม่ได้ทดลองทำ และเมื่อยังไม่ได้ลงมือทดลองทำก็อย่าด่วนสรุปว่ามันไม่มีหวัง และผมเองก็ไม่ได้คิดว่าทางเลือกที่เหลือนั้นจะใช้ไม่ได้ผล (แต่ผมก็เตรียมเผื่อใจเอาไว้เหมือนกัน)

Memoir ฉบับนี้อิงไปยังรูปที่ ๒ แผนผังการไหลของแก๊สของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ที่แสดงไว้ใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๙ วันพุธที่ ๓๐ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑ แผนผังระบบเก็บแก๊สตัวอย่าง" โดยจะขยายรายละเอียดเฉพาะส่วนที่รับแก๊สด้านขาออกจาก reactor เพื่อที่จะฉีดเข้า ECD

วาล์วตัวที่ 1 คือ 10-port valve ที่รับแก๊สตัวอย่างมาด้านขาออกของ reactor และเป็นที่ติดตั้ง sampling loop สำหรับฉีดสารเข้า ECD ส่วนวาล์วตัวที่ 2 คือ 6-port valve ที่ทำหน้าที่ควบคุมให้แก๊สที่มาจากวาล์วตัวที่ 1 ให้ไหลไปยัง ECD หรือระบายทิ้งออกไป

ก่อนที่เราจะใช้งานนั้น เราต้องระบุให้ได้ก่อนว่าทางบริษัทตั้งวาล์วเอาไว้ให้ตำแหน่ง "0" (หรือตำแหน่ง "OFF") และตำแหน่ง "1" (หรือตำแหน่ง "ON") นั้น เส้นทางการไหลของแก๊สเป็นอย่างไร

ในการระบุตำแหน่งวาล์วนั้นผมได้ให้แนวความคิดว่า อัตราการไหลของ carrier gas ที่ไหลผ่าน detector นั้นน่าจะส่งผลถึงสัญญาณของ detector

เรื่องผลของอัตราการไหลของ carrier gas ที่มีผลต่อสัญญาณ detector นั้นเรามีประสบการณ์กับ detector ชนิด TCD (Thermal conductivity detector) PDD (Pulsed discharge detector) FID (Flame ionisation detector) และ FPD (Flame photometric detector) ซึ่ง detector แต่ละชนิดก็ว่องไวต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของ carrier gas ที่แตกต่างกันไป บางชนิดก็ว่องไวมากในขณะที่บางชนิดก็ว่องไวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่ตัว ECD (Electron capture detector) นั้นเรายังไม่มีประสบการณ์

เราเริ่มจากวาล์ว 2 ก่อน โดยเริ่มต้นความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 (ซึ่งใช้เป็น carrier gas) นั้นอยู่ที่ 40 kPa โดยคาดหวังว่า

(ก) ถ้าเราเปลี่ยนความดันนี้ (เช่นเพิ่มเป็น 80 kPa) จะทำให้อัตราการไหลของแก๊สผ่าน APC-2 เปลี่ยนไป และ

(ข) ถ้าความแรงสัญญาณของ ECD ขึ้นกับอัตราการไหลของ carrier gas และ

(ค) วาล์ว 2 อยู่ในตำแหน่งที่ทำให้แก๊สจาก APC-2

ดังนั้นเราควรจะเห็นการเปลี่ยนแปลงความแรงของสัญญาณ ECD

แต่ถ้าเราเปลี่ยนความดันขาเข้า APC-2 แล้วไม่พบการเปลี่ยนแปลงความแรงสัญญาณ ECD นั่นอาจเป็นเพราะ

(ง) วาล์ว 2 อยู่ในตำแหน่งที่ทำให้แก๊สจาก APC-2 ไม่ไหลผ่าน ECD หรือ

(จ) ความแรงของสัญญาณ ECD ไม่ขึ้นกับอัตราการไหลของ carrier gas

ซึ่งจะต้องทำการทดสอบด้วยการเปลี่ยนวาล์ว 2 ให้ไปอยู่ที่อีกตำแหน่งหนึ่ง จากนั้นก็ทำการปรับความดันขาเข้า APC-2 ซึ่งถ้าไม่พบการเปลี่ยนแปลงความแรงของสัญญาณ ECD ก็แสดงว่า ECD ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของ carrier gas แต่ถ้าพบการเปลี่ยนแปลงความแรงสัญญาณ ECD ก็แสดงว่าตำแหน่งใหม่นี้เป็นตำแหน่งที่ให้แก๊สจาก APC-2 ไหลเข้า ECD

จากการทดสอบกับวาล์ว 2 เราพบว่าเมื่อเราเพิ่มความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 (จาก 40 kPa เป็น 80 kPa) ซึ่งจะทำให้แก๊ส N₂ ไหลผ่าน ECD เร็วขึ้น ECD จะส่งสัญญาณที่แรงขึ้น และเมื่อลดความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 กลับคืนเดิม (จาก 80 kPa เหลือ 40 kPa) สัญญาณก็กลับมาที่เดิม ด้วยวิธีการนี้ทำให้เราสามารถระบุตำแหน่งวาล์ว 2 ได้ก่อน

จากนั้นจึงได้ทำการทดลองเพื่อระบุตำแหน่งวาล์ว 1 โดยตั้งวาล์ว 2 ให้อยู่ในตำแหน่งที่ให้แก๊สจากวาล์ว 1 ไหลตรงไปยัง ECD (ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ให้แก๊สจาก APC-2 ไม่ไหลเข้า ECD) จากนั้นก็ได้ทดลองเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 (ความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-1 ตั้งไว้ที่ 40 kPa) โดยได้พิจารณาจากผังการไหลแล้วได้ข้อสรุปว่า 

 

(ฉ) ถ้าเริ่มต้นวาล์ว 1 อยู่ที่ตำแหน่งเก็บตัวอย่าง แก๊สที่ไหลเข้า ECD ที่จะไหลในเส้นทางผ่าน DC-1 เข้า port 4 ของวาล์ว 1 (มีการวนเข้าตัววาล์วเพียงครั้งเดียว และเนื่องจากรูที่ตัววาล์วมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจะเกิดความต้านทานการไหลสูงมากที่ทางเข้าตัววาล์ว) และเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 ให้ไปอยู่ในตำแหน่งฉีดตัวอย่างจาก sampling loop เข้าคอลัมน์ แก๊สที่ไหลไปยัง ECD จะไหลในเส้นทางผ่าน sampling loop ซึ่งเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานการไหลสูงกว่า (มีการไหลเข้าวาล์วถึง 3 ครั้งคือที่ตำแหน่ง 7 1 และ 6 ตามลำดับ ซึ่งเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานการไหลที่สูงกว่า) ดังนั้นอัตราการไหลจะลดลง เราก็ควรจะเห็นความแรงสัญญาณ ECD ลดลง

(ช) ในทางกลับกันถ้าเริ่มต้นวาล์ว 1 อยู่ที่ตำแหน่งฉีดตัวอย่างเข้าคอลัมน์ เมื่อเราเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 จะทำให้อัตราการไหลของแก๊สไปยัง ECD เพิ่มขึ้น เราก็จะเห็นความแรงของสัญญาณ ECD เพิ่มมากขึ้น

และด้วยความพยายามของกลุ่ม สาว สาว สาว (สาวน้อยหน้าบาน สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ และสาวน้อยผิวเข้ม) จึงทำให้เราสามารถระบุตำแหน่งวาล์ว 1 และ 2 ได้ดังแสดงในรูปที่ ๑-๔

ขั้นตอนต่อไปคือการระบุตำแหน่งพีค NO และ N₂O ซึ่งจากการคุยโทรศัพท์กันคร่าว ๆ เมื่อเย็นหวังนี้ หวังว่าพรุ่งนี้เช้าคงจะมีข่าวดี

รูปที่ ๑ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่ง sampling loop รับแก๊สตัวอย่างจากด้านขาออกของ reactor

รูปที่ ๒ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่งฉีดแก๊สตัวอย่างใน sampling loop เข้าคอลัมน์ GC

รูปที่ ๓ วาล์ว 2 เมื่ออยู่ในตำแหน่งให้แก๊สจากวาล์ว 1 ตรงไปยัง ECD

รูปที่ ๔ วาล์ว 2 เมื่ออยู่ในตำแหน่งให้แก๊สจากวาล์ว 1 ระบายทิ้งโดยไม่ผ่าน ECD