ผมได้รับอีเมล์ฉบับหนึ่งส่งมาที่ mo.memoir@gmail.com เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๑๒ ที่ผ่านมา แต่พึ่งจะมาเห็นเมื่อวาน (ศุกร์ ๑๓ วันดีซะด้วย) เนื้อหามีใจความว่า (ดัดแปลงเล็กน้อยเพื่อความเป็นส่วนตัวของผู้ส่ง แต่ความหมายดังเดิม)
สวัสดีค่ะ ดิฉันชื่อ ...... ทำงานอยู่บริษัทสารเคมีเกี่ยวข้องกับการเกษตร ซึ่งต้องใช้เครื่อง GC ในการวิเคราะห์หาเปอร์เซนต์ยากำจัดศัตรูพืช-ป้องกันและกำจัดแมลงค่ะ
ดิฉันมีปัญหาในหาทำความเข้าใจเกี่ยวกับการตั้ง INJ Program / Rate Pressure HoldTime ของ Software รุ่นใหม่ของเครื่อง เครื่อง Shimadzu GC-2014 ว่าต้องพิจารณายังไงบ้าง
รบกวนด้วยนะค่ะซึ่งหนูเข้ามาอ่านบล็อก เอกสารคู่มือการใช้เครื่อง Shimadzu GC-2014 (FPD) แล้วเข้าใจที่สอนดีค่ะ
ขอบคุณค่ะ
ไหน ๆ จะตอบคำถามแล้ว และผมก็จะหายตัวไปเที่ยวซะหลายวัน (จะไปอยู่ป่าอยู่เขา) กลับมาอีกทีก็วันพุธแล้ว ดังนั้นก็ขออนุญาตนำคำตอบมาลงใน blog เพื่อเป็นการเผยแพร่ เพราะคิดว่าน่าจะเป็นประโยชน์ต่อคนอื่นได้ด้วย และถ้าคุณผู้ถามคำถามยังมีข้อสงสัยใด ๆ อยู่ ก็ถามเพิ่มเติมมาได้ ยินดีช่วยเท่าที่ทำได้ (ถือเสียว่าเป็นการแลกเปลี่ยนประสบการณ์ เราต่างเรียนรู้ซึ่งกันและกันเผื่อว่าประสบการณ์ของคน ๆ หนึ่งจะนำไปใช้ได้/ไม่ได้กับงานที่แตกต่างกันที่อีกคนหนึ่งทำอยู่) แต่ผมจะไม่กลับมาตอบเมล์จนกว่าจะวันพุธ
๑๔ พฤษภาคม ๒๕๕๔
เรียนคุณ .....
เนื่องจากคุณให้รายละเอียดมาไม่ชัดเจนนัก และผมเองก็ไม่ทราบว่าคุณมีประสบการณ์กับเครื่อง GC มากเท่าใด ดังนั้นผมขอให้ความเห็นคร่าว ๆ จากประสบการณ์ของผมก่อนเป็นข้อ ๆ ดังนี้
๑. ตัวเครื่อง GC แต่ละเครื่องนั้นจะประกอบด้วยอะไรบ้าง ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งาน ดังนั้นสิ่งที่เครื่องหนึ่งมีนั้น อาจจะไม่มีในเครื่องอื่นได้ แต่โดยหลัก ๆ แล้วจะประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ต่อไปนี้
๑.๑ ระบบฉีดสารตัวอย่าง
๑.๒ ตัว Oven และคอลัมน์
๑.๓ Detector
๑.๔ ระบบความคุมการไหลของแก๊ส
๑.๕ ระบบควบคุมการทำงานของเครื่อง
๑.๖ ระบบบันทึกข้อมูลและประมวลผล
๒. ระบบฉีดสารตัวอย่างมีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ระบบที่เป็นแก๊ส (ที่ผมใช้งานอยู่) จะฉีดผ่าน sampling valve หรือไม่ก็ฉีดโดยใช้ syringe
ในกรณีของตัวอย่างที่เป็นของเหลว (ผมเดาว่างานของคุณคงเป็นกรณีนี้) อาจฉีดโดยใช้ syringe หรือด้วยเครื่อง autosampler ที่ผู้ใช้ทำเพียงวางตัวอย่างลงในช่อง แล้วเครื่องก็จัดการใช้ syringe ดูดตัวอย่างไปฉีดให้เอง ตัวผมเองไม่เคยมีประสบการณ์กับเครื่อง autosampler ในการฉีดตัวอย่างที่เป็นของเหลว เคยใช้แต่เฉพาะ syringe และ gas sampling loop
๓. Injector port สำหรับฉีดสาร ถ้าเป็นกรณี packed column ก็จะฉีดสารตัวอย่างทั้งหมดเข้าคอลัมน์ แต่ถ้าเป็นกรณีของ capillary column จะมีการ vent ตัวอย่างส่วนใหญ่ทิ้งไป มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ไหลเข้าคอลัมน์
ในกรณีของ capillary column ต้องมีการตั้ง split ratio ซึ่งก็คือสัดส่วนปริมาณสารที่ระบายทิ้งต่อปริมาณสารที่ฉีดเข้าคอลัมน์ เช่นถ้าตั้ง split ratio ไว้ที่ 90 ก็แสดงว่าจากปริมาณตัวอย่างทั้งหมดที่ฉีดเข้าไป 90 ส่วนถูกระบายทิ้ง มีเพียง 1 ส่วนเท่านั้นที่ไหลเข้าคอลัมน์
๔. การตั้งอุณหภูมิของ Injector port นั้น ถ้าตัวอย่างเป็นแก๊สก็ไม่ค่อยมีปัญหาใด ๆ แต่ถ้าตัวอย่างเป็นของเหลว ปรกติก็จะตั้งเอาไว้ในสูงพอที่จะมั่นใจได้ว่าสารตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปในรูปของเหลวนั้นจะระเหยกลายเป็นไอได้หมดทันที
แต่ในกรณีที่เราต้องการวิเคราะห์สารที่มีจุดเดือดสูงแต่มีความเข้มข้นต่ำในตัวทำละลายนั้น สมมุติว่าคุณต้องการวิเคราะห์สาร B ที่มีจุดเดือด 150ºC ที่ละลายอยู่ในตัวทำละลาย A ที่มีจุดเดือด 100ºC โดยความเข้มข้นของสาร B ในตัวทำละลาย A นั้นต่ำมาก เราก็อาจตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ให้สูงเกินแค่ 100ºC แต่ต่ำกว่า 150ºC เพราะถึงแม้ว่าอุณหภูมิ Injector port จะต่ำกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของสาร B แต่ถ้าความดันไอของสาร B ที่ระเหยเป็นไอนั้นมีค่าต่ำ สาร B ก็จะกลายเป็นแก๊สได้ (เหมือนกับบรรยากาศที่อุณหภูมิห้องก็มีความชื้นจากไอน้ำอยู่ได้)
ข้อควรระวังในการตั้งอุณหภูมิ Injector port คือ อุณหภูมิสูงสุดที่ septum จะทนได้ (เครื่องอาจจะยอมให้ตั้งอุณหภูมิ Injector port ได้ถึง 400ºC แต่ถ้าใช้ septum ที่เป็นพอลิเมอร์ก็ต้องระวังให้ดี เพราะพอลิเมอร์มักจะทนอุณหภูมิสูงมากไม่ได้ แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับว่าใช้ septum ทำจากพอลิเมอร์ชนิดไหน ที่ผมเคยใช้ก็สูงไม่เกิน 250ºC
๕. ผมเดาว่าคุณคงมีปัญหาเรื่องการปรับอุณหภูมิและอัตราการไหลของ carrier gas เพื่อให้แยกพีคได้ ผมพอให้แนวทางคร่าว ๆ ได้ก่อนดังนี้
อุณหภูมิของ oven (ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิคอลัมน์) ควรสูงพอที่จะให้ทุกสิ่งที่ฉีดเข้าไปออกมาจากคอลัมน์หมด
ในกรณีที่มีสารที่ต้องการวิเคราะห์อยู่หลายชนิด การใช้อุณหภูมิคงที่ตลอดการวิเคราะห์อาจเกิดปัญหาได้ กล่าวคือ
ถ้าใช้อุณหภูมิต่ำตลอดการวิเคราะห์ จะแยกพีคที่ออกมาในช่วงแรกได้ดี แต่พีคของสารที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะออกมาแบบเตี้ยและกว้าง หรือไม่ก็ไม่ออกมาเลย โดยคงตกค้างอยู่ในคอลัมน์
ถ้าใช้อุณหภูมิสูงตลอดการวิเคราะห์ จะทำให้พีคสารที่มีจุดเดือดสูงมีรูปร่างที่สูงและแคบมากขึ้น แต่พีคสารที่มีจุดเดือดต่ำอาจซ้อนทับกันและอาจรวมเป็นพีคเดียวกันได้
วิธีการแก้ปัญหาดังกล่าวคือการตั้งอุณหภูมิ oven ให้เพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป โดยในช่วงแรกจะตั้งเอาไว้ต่ำก่อนเพื่อให้สารพวกแรก ๆ ที่ออกมาจากคอลัมน์แยกจากกันได้ดี จากนั้นจึงค่อยเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นเพื่อให้สารที่มีจุดเดือดสูงออกมาจากคอลัมน์ด
๖. การปรับอุณหภูมิ oven ให้เปลี่ยนแปลงอย่างไรนั้นไม่มีสูตรตายตัว ต้องทดลองทำเองแล้วค่อย ๆ ปรับไป ผมพอให้จุดเริ่มต้นง่าย ๆ ก่อนคืออุณหภูมิเริ่มต้นควรมีค่าประมาณจุดเดือดของสารที่มีจุดเดือดต่ำสุด (พิจารณาจุดเดือดตัวทำละลายด้วย) จากนั้นค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิ oven ไปจนถึงอุณหภูมิจุดเดือดของสารที่มีจุดเดือดสูงสุด แล้วคงไว้ที่อุณหภูมินั้นจนกว่าตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปจะออกมาทั้งหมด
จากนั้นจึงค่อยนำ chromatogram ที่ได้มาวิเคราะห์ว่าควรจะปรับแต่งกันอย่างไร ตรงไหนพีคทิ้งห่างกันเกินไปก็ลองเพิ่มอัตราการเพิ่มอุณหภูมิ ตรงไหนพีคอยู่ใกล้กันเกินไปหรือซ้อนทับกันก็ให้ลดอัตราการเพิ่มอุณหภูมิหรือตั้งให้ช่วงนั้น ovenทำงานที่อุณหภูมิคงที่
๗. อัตราการไหลของ carrier gas ก็ส่งผลต่อความสามารถในการแยกพีคด้วย และสำหรับ detector บางชนิดนั้นยังส่งผลทำให้ความว่องไวของ detector เปลี่ยนแปลงได้มากด้วย (เช่นพวก TCD - thermal conductivity detector) ดังนั้นในการสร้าง calibration curve ควรต้องใช้อัตราการไหลเดียวกันกับที่ใช้ในการวิเคราะห์ด้วย
๘. เครื่อง GC ที่ผมเคยใช้นั้น การปรับอัตราการไหลของ carrier gasส่วนใหญ่จะใช้วิธีปรับความดันแก๊สขาเข้าคอลัมน์ และใช้ความดันด้านขาเข้าคอลัมน์เป็นตัวบอกว่า carrier gas ไหลเร็วหรือไหลช้า ถ้าใช้ความดันด้านขาเข้าสูงแก๊สก็จะไหลเร็ว ถ้าใช้ความดันด้านขาเข้าต่ำแก๊สก็จะไหลช้า ส่วนอัตราการไหลที่แท้จริงเป็นเท่าใดนั้นต้องไปวัดทางด้านขาออกของคอลัมน์ (อาจวัดผ่าน detector หรือต้องปลดด้านขาออกออกจาก detector) ยกเว้นรุ่น GC-2014 นี่แหละที่มีระบบปรับอ้ตราการไหลและแสดงค่าอัตราการไหลเป็น ml/min
๙. สิ่งที่ต้องพึงระลึกไว้โดยเฉพาะเมื่อใช้ packed column ก็คือ "อัตราการไหลของ carrier gas (ml/min)" ส่งผลต่อความสามารถในการแยกของคอลัมน์ ไม่ใช่ "ความดันด้านขาเข้าคอลัมน์" จากประสบการณ์พบว่าในกรณีของ packed column นั้นเมื่อใช้งานไปนาน ๆ ตัว packing อาจอัดตัวแน่นมากขึ้น ทำให้แม้ว่าจะตั้งค่าความดันด้านขาเข้าเท่าเดิมเหมือนวัน (หรือเดือน) ก่อน ๆ ค่าอัตราการไหล (ml/min) จะลดลง สิ่งที่เห็นก็คือพีคจะออกมาช้าลง
๑๐. แต่ถ้าเป็น capillary column ก็ต้องคอยตรวจด้วยว่ามีการปรับเปลี่ยน split ratio หรือเปล่า ดังนั้นสำหรับผู้ใช้ capillary column จึงควรต้องรู้ว่าเดิมนั้นใช้ split ratio เท่าใด
๑๑. ถ้าเป็นเครื่องที่มีระบบวัดอัตราการไหลโดยตรง (เข้าใจว่า GC-2014 ที่ต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ก็เป็นเช่นนี้) ปัญหาในข้อ ๙ และ ๑๐ ก็จะหมดไป
๑๒. ในกรณีที่ใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมก็ต้องระวังอย่าเชื่อสิ่งที่อยู่หน้าจอมากเกินไป โดยเฉพาะในเรื่องการปรับความดัน เครื่อง GC-2014 ที่ผมใช้นั้นสามารถปรับความดันอากาศและไฮโดรเจนที่ป้อนเข้า detector ได้ โดยใช้การป้อนคำสั่งผ่านคอมพิวเตอร์ แต่การควบคุมดังกล่าวจะทำได้ก็ต่อเมื่อเราตั้งความดันด้านขาเข้าเครื่อง GC-2014 ให้สูงกว่าช่วงที่เราต้องการควบคุม สมมุติว่าเราตั้งความดันด้านขาเข้าไว้ 2.0 bar เราจะสามารถปรับความดันผ่านคอมพิวเตอร์ในช่วงที่ไม่เกิน 2.0 bar ได้ แต่ถ้าเราเผลอไปสั่งให้เครื่องเพิ่มความดันเป็น 2.5 bar ตรงหน้าจอคอมมันก็แสดงว่าความดันเป็น 2.5 bar (มันแสดงค่าความดันที่เราต้องการให้เป็น ไม่ได้แสดงค่าความดันที่แท้จริง) แต่เครื่องก็ปรับความดันได้แค่สูงสุด 2.0 bar ตามที่เราตั้งไว้ที่เครื่อง GC เท่านั้น (สาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรเคยเจอปัญหานี้แล้ว)
จากข้อมูลที่ได้มาก็คงตอบได้เท่านี้ก่อน (โดยต้องเดาเอาส่วนหนึ่งว่าผู้ถามต้องการอะไร) ไม่รู้เหมือนกันว่าจะช่วยได้แค่ไหน แต่ก็ขอให้โชคดีก็แล้วกัน (จะรอฟังข่าว)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น