แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๘) MO Memoir : Saturday 10 December 2554

เอกสารฉบับนี้เป็นการบันทึกงานในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมาของกลุ่ม DeNOx และเป็นการแนะนำการเตรียมการสอบโครงร่างของกลุ่ม Hydroxylation

๑. กลุ่ม DeNOx

เนื่องจากเครื่อง NOA-7000 นั้นมีอันเป็นไปซะแล้ว (อย่างทึ่ผมได้คาดไว้และได้กล่าวเอาไว้ว่าให้ระวังตั้งแต่โครงการในปีที่แล้ว) เนื่องจากการใช้งานหนัก เพราะเราทำการเปิดมันตลอดเวลาที่ทำการทดลองและทำการทดลองต่อเนื่องกันตลอดสัปดาห์ ผมเดาเอาว่าในการประชุมวันศุกร์ที่ ๑๖ ที่จะถึงนี้คงมีรายการ

ก) "ไม่เป็นไร เดี๋ยวเราใช้ draeger tube แทน" (หรือ dräger tube มีจุดสองสุดอยู่บนตัว a นะ) ซึ่งวิธีการนี้ผมคิดว่าเป็นการแก้ขัดชั่วคราวก่อน แต่รับรองว่ามีปัญหาแน่ เพราะเจ้าตัว draeger tube ราคาก็ไม่ถูก แถมใช้ได้เพียงครั้งเดียว ดังนั้นถ้าจะนำมาใช้แทนละก็ ในการทดลองแต่ละครั้งเฉพาะค่า tube ก็คงหมดเป็นหมื่นแล้ว และที่สำคัญคือในระหว่างที่เราเปลี่ยนอุณหภูมินั้น เราไม่มีทางรู้ว่าระบบเข้าที่หรือยัง ถ้าเราวัดในขณะที่ระบบยังไม่เข้าที่ก็จะทำให้การวัดนั้นเสียเปล่าไป

ข) คงหันมาถามนิสิตผู้ทำการทดลองว่า "แล้วเมื่อไรเครื่องจะซ่อมเสร็จ" ถ้าได้รับคำตอบ (จะได้เหรอ) ว่าไม่นานก็จะเสร็จ ก็คงบอกว่านั้นหันไปทำงานพวกเตรียมและวิเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแทนไปก่อนจนกว่าเครื่องจะซ่อมเสร็จ ซึ่งคงทำฆ่าเวลาได้ไม่นานนัก แต่ถ้าได้รับคำตอบว่า "ไม่รู้" หรือ "อีกหลายเดือน" ก็คงจะสนุกดี

ค) คงมีการหันมาถามผมว่า "เมื่อไร GC จะใช้งานได้" โดยมีการทำทีเหมือนกับว่าได้มอบหมายงานติดตั้งเครื่อง GC ให้ผมเป็นคนทำ ถ้าผมบอกว่ายังตอบไม่ได้ ก็คงจะมีรายการโวยวายแล้วบอกว่าให้โทรไปตามช่างมา จากนั้นก็คงจะมีรายการโทรศัพท์ตามช่างให้มาปรับแต่งเครื่อง GC ในระหว่างการประชุมให้ดู ซึ่งถ้าเป็นอย่างนี้ ผมคิดว่าถ้ามีความสนใจในการทำการทดลองและมีความตั้งใจจริงที่จะทำให้งานมันเดินหน้าต่อไปได้โดยคิดจะตามช่างให้มาปรับแต่งเครื่อง GC ก็ควรจะโทรตั้งแต่สัปดาห์นี้ที่ช่างเอาเครื่อง NOA-7000 ไปซ่อม ไม่ต้องรอให้มีประชุมกับทางบริษัทก่อนแล้วจึงค่อยโทรให้ดูต่อหน้า

อันที่จริงงานทำให้เครื่อง GC-2014 ทั้งสองเครื่อง (FPD และ ECD & PDD) ให้ใช้งานได้นั้นไม่มีใครบอกให้ผมทำหรอก ผมทำของผมเอง อยากทำเมื่อไร มีช่วงจังหวะว่างเมื่อไรก็จะลงมือ เพราะเห็นตั้งแต่เครื่องมาวางเอาไว้ก็ไม่มีใครสนใจมันเลย นอกจากผมคนเดียว แต่อันนี้เป็นเทคนิคในการเอาตัวรอดในที่ประชุม โดยทำเหมือนว่าได้มอบหมายงานนี้ให้คนอื่นไปรับผิดชอบแล้วโดยใช้การตั้งคำถามที่ทำให้คนฟังที่ไม่รู้เรื่องรู้ราวคิดอย่างนั้นได้ (ลองกลับไปดูคำถามข้างบนนะ แล้วลองคิดดูว่าถ้าคุณเป็นคนนอกเพิ่งจะเข้ามาร่วมประชุมเป็นครั้งแรก พอคุณได้ยินคนถามคำถามดังกล่าวหันไปถามคำถามนี้กับผู้ร่วมงานอีกคนหนึ่ง คุณจะเข้าใจอย่างไร) ถ้างานนี้มันไม่เดินไปข้างหน้า หรือเสร็จไม่ทันเวลา คนที่ถูกถามคำถามดังกล่าวต้องเป็นคนรับผิดชอบ ส่วนคนถามคำถามก็จะลอยตัวไป

ส่วนจะเกิดเหตุการณ์ตามข้อไหนบ้างนั้นคงต้องติดตามดูกันต่อไป

ช่วงนี้ผมเชื่อว่าเป็นโอกาสดีที่กลุ่มเราจะได้ทำการจัดการเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ให้เรียบร้อยสักที

แต่งานของกลุ่มเราก็ใช่ว่าจะหยุดชะงักนะ โอกาสนี้สิ่งที่เราควรจะทำคือการศึกษาปฏิกิริยา SO₂ oxidation ไปเป็น SO₃ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทางบริษัทต้องการทราบอยู่เหมือนกัน เพราะตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx ที่ดีนั้นไม่เพียงแต่จะต้องกำจัด NOx ได้มาก แต่จะต้อง "ไม่" ทำให้เกิดปฏิกิริยา SO₂ oxidation ไปเป็น SO₃ ด้วย

ตามการคาดการณ์ของผม พวกคุณสองคนที่ยังขาดประสบการณ์กับเครื่อง GC-2014 FPD นั้นคงจะต้องใช้เวลาร่วมเดือนกว่าจะได้ผลการทดลองที่เชื่อถือได้ (แต่ถ้าไม่มีคนอื่นเข้ามาใช้งานแทรก การทำงานก็คงจะเร็วขึ้น) งานที่ต้องทำก็คือการสร้าง calibration curve ของ SO₂ และการทำการทดลองปฏิกิริยา SO₂ oxidation

ก่อนอื่นขอเริ่มด้วยการทดสอบปฏิกิริยา SO₂ oxidation ก่อน

สมมุติว่าในการทดลองปรกติเราใช้แก๊สต่าง ๆ ที่มีอัตราการไหลดังนี้ คือN₂ a ml/min O₂ b ml/min SO₂ c ml/min NH₃ d ml/min และ NO e ml/min ซึ่งปริมาตรการไหลรวมคือ 200 ml/min ที่ความเข้มข้นไอน้ำ 15% และความเข้มข้น SO₂ 30 ppm

ในการทดสอบปฏิกิริยา SO₂ oxidation ก็ให้คงอัตราการไหลของN₂ ไว้ที่ a ml/min O₂ ไว้ที่ b ml/min และ SO₂ ไว้ที่ c ml/min และคงอุณหภูมิของ saturator ที่ใช้ผลิตไอน้ำและอัตราการไหลของแก๊สที่ไหลผ่าน saturator ไว้ที่เดิม (แก๊สที่ไหลผ่าน saturator ที่เราใช้ก็คือออกซิเจน) แต่ปิดการไหลของ NH₃ และ NO (อัตราการไหลของแก๊สสองตัวนี้เป็นศูนย์)

ดังนั้นอัตราการไหลรวมจะลดต่ำลงกว่า 200 ml/min และความเข้มข้นของ SO₂ จะสูงกว่า 30 ppm (เพราะอัตราการไหลของ SO₂ จากถังยังเท่าเดิม แต่อัตราการไหลรวมลดลง) และความเข้มข้นของออกซิเจนจะเพิ่มจาก 15% ไปเล็กน้อย ซึ่งไม่เป็นไรเพราะสิ่งที่เราสนใจคือมีการออกซิไดซ์ SO₂ ไปเป็น SO₃ หรือไม่ 

 

ความเข้มข้นที่แท้จริงของ SO₂ และ O₂ ในระหว่างการทดสอบปฏิกิริยา SO₂ oxidation ที่ภาวะอัตราการไหลที่ผมกล่าวมาข้างต้นหวังว่าพวกคุณคงจะคำนวณกันเองได้นะ

ในขณะเดียวกันก็ขอให้ทำ calibration curve ของ SO₂ ไปด้วย

การทำ calibration curve ของ SO₂ ให้ใช้อัตราการไหลของแก๊สเช่นเดียวกันกับตอนที่ทดสอบปฏิกิริยา SO₂ oxidation กล่าวคือ N₂ a ml/min O₂ b ml/min SO₂ c ml/min และปิดการไหลของ NH₃ และ NO (อัตราการไหลของแก๊สสองตัวนี้เป็นศูนย์) และ "ไม่" ต้องทำการผ่านน้ำเข้าไปแก๊ส

ดังนั้นความเข้มข้นของ SO₂ ในแก๊สที่ใช้ทำ calibration curve จะสูงกว่าในขณะที่ทดสอบปฏิกิริยา SO₂ oxidation อยู่เล็กน้อย เนื่องจากในระหว่างการทำ calibration curve นั้นเราไม่มีการเติมไอน้ำเข้าไป (แต่ไม่เป็นไร) และก็อย่าลืมคำนวณหาความเข้มข้นที่แท้จริงด้วย

การปรับเปลี่ยนความเข้มข้นของ SO₂ ในแก๊สที่ใช้ทำ calibration curve ให้ใช้วิธีปรับอัตราการไหลของ SO₂ เพียงตัวเดียวก็น่าจะพอ เช่นถ้าเราต้องการความเข้มข้นที่ต่ำลงก็ให้ลดอัตราการไหลของ SO₂ ให้ลดต่ำลงโดยไม่ต้องไปปรับอัตราการไหลของแก๊สตัวอื่น

เหตุผลที่ให้ทำ calibration curve ของ SO₂ ในภาวะที่มีออกซิเจน 15% ก็เพราะเราพบว่าออกซิเจนส่งผลต่อสัญญาณของ FPD คือทำให้เกิดพีคกลับหัวที่จุดสิ้นสุดของพีคหัวกลับนี้ซ้อนทับกับจุดเริ่มต้นของพีค SO₂ ซึ่งทำให้เกิดปัญหาในการแยกพีคอยู่ (ดู memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๒ วันศุกร์ที่ ๑๘ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 FPD กับระบบ DeNOx ตอนที่ ๔ ผลกระทบจากออกซิเจน")

ถ้ามีข้อสงสัยใด ๆ ก็ให้รีบมาปรึกษา เพราะตอนนี้เป็นโอกาสทองของเราในขณะที่เครื่อง NOA-7000 มันใช้งานไม่ได้ ซึ่งเชื่อว่าจะทำให้คนอื่นไม่มาใช้ reactor ไปสักพักหนึ่ง

สำหรับนิสิตปี ๑ ก็ขอให้มาคอยเฝ้าการทำงานของรุ่นพี่ได้แล้ว เพื่อที่จะได้รับการสืบทอดงานไปได้อย่างต่อเนื่อง และที่สำคัญก็คือในระหว่างการปรับแต่งให้เครื่อง GC ใช้งานได้นั้น พวกคุณจะได้เรียนรู้อะไรมากมายกว่าตอนที่เครื่อง GC มันใช้งานได้แล้ว ซึ่งตอนนั้นพวกคุณจะได้เรียนรู้เฉพาะวิธีการใช้เครื่องแค่นั้นเอง แต่จะไม่รู้ว่ากว่าจะมาถึงจุดนี้ต้องผ่านปัญหาอะไรมามากน้อยเท่าใด ความรู้ตรงนี้ไม่มีอยู่ในหนังสือหรือจะมีคนเปิดคอร์สบรรยายให้ฟัง เป็นการเรียนรู้กันหน้างานโดยตรงเพียงอย่างเดียว

๒. กลุ่ม Hydroxylation

ผมขอย้ำว่าประเด็นสำหรับการเขียนโครงร่างวิทยานิพนธ์ไม่ได้อยู่ตรงที่ผลของ "กรด" แต่เป็นผลของ "ไอออน"

ที่ผ่านมานั้นเราพบว่าปัจจัยที่เป็นตัวกำหนดว่าปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้มากเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับ "ปริมาณ" ไฮโดรคาร์บอนที่ละลายเข้าไปในเฟสน้ำได้

การเพิ่ม "ปริมาณ" ไฮโดรคาร์บอนในเฟสน้ำที่ผ่านมานั้นเราทำโดยการเพิ่มปริมาตรน้ำและการเพิ่มอุณหภูมิ

แต่ในช่วงเวลาเดียวกันเราก็พบว่าถ้าหากน้ำมี "กรด" ละลายปนอยู่ "ความเข้มข้น" อิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนในน้ำก็จะเพิ่มมากตามไปด้วย ทำให้ "ปริมาณ" (ซึ่งเท่ากับผลคูณระหว่างความเข้มข้นกับปริมาตร) เพิ่มตามไปด้วย

แต่จากงานที่เราทำในช่วงถัดมา (ที่พวกคุณกำลังทำกันอยู่) เราพบว่าการมี "เกลือ" บางชนิดละลายอยู่ก็สามารถเพิ่ม "ความเข้มข้น" อิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนในน้ำได้เช่นเดียวกัน ในขณะที่เกลือบางตัวกลับไม่ส่งผลใด ๆ

ตรงนี้ที่ผมสงสัยอยู่ก็คือความเข้มข้นอิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันมีความสัมพันธ์กับ ionic strength หรือความหนาแน่นของประจุของไอออนกันแน่

ในส่วนของ ionic strength นั้นผมไม่ค่อยแน่ใจเท่าใดนัก เพราะเราพบว่าการที่มีเกลือบางตัวละลายอยู่ (ซึ่งน่าจะทำให้ ionic strength ของสารละลายเพิ่มสูงขึ้น) แต่ก็ไม่ได้ทำให้ความเข้มข้นอิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนในน้ำเพิ่มสูงขึ้น แต่ถึงกระนั้นผมก็ยังไม่อยากตัดประเด็นนี้ออกไป

อีกเรื่องที่เรายังไม่มีคำอธิบายคือ "อัตราเร็ว" ในการละลาย ซึ่งที่ผ่านมาจากการที่ได้ทดลองกับกรดหลายชนิดนั้นเราได้พบว่าถ้ามีกรดที่ความเข้มข้นเท่ากันละลายอยู่ ความเข้มข้นอิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนในน้ำจะเท่ากัน แต่ความเร็วในการละลายเข้าไปในเฟสน้ำจนอิ่มตัวนั้นแตกต่างกันไป ตรงนี้ผมยังสงสัยว่าจะเกี่ยวกับการที่ไอออนที่ละลายเข้าไปในน้ำนั้นส่งผลต่อความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลน้ำหรือไม่ กล่าวคือถ้ามันไปทำให้ความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลน้ำลดลง ไฮโดรคาร์บอนก็จะแทรกเข้าไปได้รวดเร็วขึ้น แต่ตรงนี้เราคงต้องศึกษาทฤษฎีเพิ่มเติมกันก่อน

สิ่งที่ผมสงสัยอยู่และรอผลจากพวกคุณอยู่ก็คือ ถ้าเราใช้เกลือที่ทำให้ไฮโดรคาร์บอนละลายน้ำได้น้อยลง ดังนั้นถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิของระบบให้สูงเกินกว่า 100ºC เราจะเห็นผลที่ได้จากการใช้เบนซีนกับโทลูอีนออกมาเหมือนกันหรือไม่ ซึ่งตอนนี้ผมสงสัยว่าอาจจะออกมาแตกต่างกันก็ได้

ฉบับนี้คงพอแค่นี้ก่อน วันอังคารเปิดเทอมใหม่วันแรกค่อยว่ากันอีกที

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๒ Make up air ราคาถูก MO Memoir : Saturday 18 June 2554

เครื่อง NOA-7000 ต้องการแก๊สตัวอย่างไหลเข้าเครื่องด้วยอัตราการไหลไม่ต่ำกว่า 1200 ml/min แต่เนื่องจากในการทดลองของเราเราใช้อัตราการไหลรวมเพียงแค่ 200 ml/min ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเติม make up gas (โดยใช้อากาศหรือแก๊สอื่นก็ได้ที่ไม่รบกวนการวิเคราะห์) เข้าไปผสมกับแก๊สขาออกจากจาก reactor ด้วยอัตราไม่ต่ำกว่า 1000 ml/min make up gas ที่เราใช้อยู่คืออากาศที่ผสมเข้าไปในอัตรา 1200 ml/min

รูปที่ ๑ ปั๊มอากาศสำหรับตู้ปลาที่เอามาใช้แทนอากาศจากถัง Air zero

เดิมทีนั้น make up gas เราใช้อากาศเกรด Air zero จากถังขนาด 6 Nm³ ด้วยอัตราการไหล 1200 ml/min เทียบเท่ากับ 72 l/hr ดังนั้นในการทดลองแต่ละครั้งจะใช้อากาศราว ๆ 0.6-0.8 Nm³ ซึ่งถ้าดูตามตัวเลขนี้จะเห็นว่า Air zero ถังหนึ่งนั้นจะใช้ได้ไม่ถึง 10 วันความดันในถังก็จะต่ำลงจนไม่สามารถดึงแก๊สออกมาใช้งานได้

ตอนแรกก็บอกให้คนที่ใช้เครื่องหาทางต่อท่อแยกจาก air compressor ที่จ่ายอากาศให้กับ GC แต่ก็ไม่มีใครทำสักที ในที่สุดก็เลยไปเอาปั๊มอากาศสำหรับตู้ปลาที่บ้าน (เสียงมันดังมากจนต้องหาตัวใหม่ที่เงียบกว่ามาใช้) มาบอกให้ทดลองต่อดู เพราะเห็นข้างกล่องมันเขียนว่าสามารถจ่ายอากาศได้สูงสุดถึง 4 Nm³/hr (ถ้าปล่อยออกสู่อากาศ)

หลังจากที่เช้าวันวานต้องคอยกำกับให้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนฯ ทดลองต่อปั๊มออกซิเจนเข้าแทน Air zero แล้ว (ที่ต้องคอยกำกับเพราะคิดว่าถ้าไม่ยืนเฝ้าคงไม่มีใครทดลองทำกันสักที) ก็พบว่าปั๊มดังกล่าวสามารถจ่ายอากาศด้วยอัตราการไหลเฉลี่ย 1200 ml/min ได้ ที่ต้องบอกว่าด้วยอัตราการไหลเฉลี่ยก็เพราะลักษณะการทำงานของปั๊มที่เป็นแบบไดอะแฟรมทำให้การไหลมีลักษณะที่สั่นเล็กน้อย ซึ่งสังเกตได้จากลูกลอยที่มีการเต้นขึ้นลง แต่เมื่ออากาศดังกล่าวผ่านเข้าไปผสมกับแก๊สขาออกจาก reactor แล้วก็พบว่าค่าความเข้มข้นของ NO และออกซิเจนที่เครื่อง NOA-7000 วัดได้ก็นิ่งเหมือนตอนที่ใช้ Air zero จากถัง

เรื่องวิธีการทำให้การไหลของอากาศจากปั๊มนิ่งขึ้นนั้นเรามีวิธีทำแล้ว และเมื่อวานก็ได้ทดลองทำไปแล้วด้วย ซึ่งก็พบว่าได้ผล ตอนนี้ก็เหลือแต่การหาตัวอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งแบบถาวรมาติดตั้งเข้าไปเท่านั้นเอง เอาไว้ทำเสร็จเมื่อไรจะเขียนมาเล่าให้ฟังกันอีกที

NOx analyser NOA-7000 ตอน การถอดทำความสะอาด detector MO Memoir : Wednesday 27 April 2554

จากปัญหาที่เกิดขึ้นกับค่าการวัด NO_x ที่ค่อนข้างแกว่งในสัปดาห์ที่แล้วนั้น และเมื่อเปลี่ยน NH₃-adsorbent แล้วก็ยังไม่ดีขึ้นเท่าที่ควร ทำให้คิดว่าถึงเวลาที่ต้องตรวจทำความสะอาด NO_x detector สักที ซึ่งกว่าจะได้เวลาถอดอุปกรณ์มาทำความสะอาดก็ล่วงเข้าบ่ายวันจันทร์แล้ว

ที่ผ่านมานั้นเราเคยพบสิ่งสกปรกที่เกิดจากสารที่อยู่ในแก๊ส เข้าไปควบแน่นที่ตัว NO_x detector ทำให้การวัดค่าการดูดกลืนแสงมีปัญหา (กล่าวคือสัญญาณหายไป) การแก้ปัญหาดังกล่าวทำได้โดยการถอดตัว NO_x detector มาทำความสะอาด ซึ่งการถอดนั้นไม่ยากเท่าไร แต่ตอนประกอบกลับต้องระวังหน่อย เพราะเคยเกิดปัญหาทำให้กระจกแตกมาแล้ว (ย้อนไปอ่านดูได้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๒๔ วันพฤหัสบดีที่ ๒๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง NOx analyser NOA-7000 (อีกครั้ง)) และตอนนั้นจำได้ว่าได้บอกให้สาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรจดจำวิธีการถอดประกอบจากจากสาวน้อยหน้าใสยิ้มได้ทั้งวันเอาไว้ด้วย แต่ก็ดูเหมือนว่าจะไม่ได้ทำกัน วันนี้ก็เลยถือโอกาสบันทึกสิ่งที่ได้กระทำไปเมื่อตอนบ่ายวันจันทร์เอาไว้กันลืม

สมมุติว่าเครื่อง NOA-7000 วางหันหน้าเข้าหาตัวเรา ฝาครอบที่ต้องถอดออกคือฝาครอบด้านหน้า (ต้องมีการปลดสายไฟเชื่อมเข้าแผงควบคุมออกด้วย) และฝาครอบด้านซ้ายมือ ซึ่งเมื่อถอดฝาครอบทั้งสองออกมาแล้วก็จะเห็นตัว NO_x detector อยู่ทางมุมล่างซ้ายมือ (ดูรูปที่ ๑ ข้างล่างประกอบ) โดยมีท่อต่อเข้า ๓ ท่อ (ที่ลูกศรสีเขียวชี้)

ที่ฝาครอบด้านหน้านั้นจะมีแผงกรองฝุ่นอยู่ ๒ แผง เมื่อถอดฝาครอบด้านหน้าออกมาแล้วก็ควรที่จะใช้โอกาสนี้ทำความสะอาดแผงกรองฝุ่นทั้งสองเสียด้วย อันที่จริงแผงกรองฝุ่นนี้สามารถอดออกได้โดยไม่ต้องถอดฝาครอบ เพรามันมีนอตยึดอยู่ข้างใต้ฝาครอบด้านหน้า และมันติดตั้งโดยการเสียบเข้าจากทางด้านนอก (จากล่างขึ้นบน) ดังนั้นไม่ควรต้องรอจนถึงเวลา NO_x detector เสียจึงค่อยถอดมาทำความสะอาด

รูปที่ ๑ (ซ้าย) NO_x detector ก่อนการถอดสายยางและฝาครอบ (ขวา) หลังถอดฝาครอบออก

การถอดทำความสะอาดเริ่มจากการปลดสายยางนำแก๊สเข้า-ออก ณ ตำแหน่งที่ชี้ด้วยลูกศรสีเขียวออกก่อน สายยางจะมีเข็มขัดรัดเอาไว้ ถ้าเอามือบีบแล้วเจ็บนิ้วก็ให้ใช้คีมปากจิ้งจกบีบเพื่อปลดเข็มขัดรัดออกก่อน แล้วจึงค่อยปลดสายยางออก จากนั้นจึงทำการถอดนอตยึดฝาครอบ (ที่วงกลมแดงเอาไว้) ฝาครอบจะมีนอตยึดอยู่ ๔ ตัวที่วงกลมแดงเอาไว้ แต่ในรูปเห็นเพียง ๓ ตัว ก็จะมองเห็นตัวกระจกที่อยู่ข้างใน (ที่วงกลมแดง) ที่มีรอยแตกจากการซ่อมครั้งที่แล้ว ถ้าพบว่ากระจกตัวนี้สกปรกก็ให้ใช้กระดาษทิชชูเช็ดทำความสะอาดเบา ๆ อย่าไปทำให้กาวที่หยดซ่อมกระจกเอาไว้หลุดหายไป อาจใช้กระดาษทิชชูชุบน้ำกลั่นเช็ดก็ได้ แต่ควรต้องรอให้แห้งก่อนประกอบกลับคืน

ถ้าพบว่ากระจกมีคราบสกปรก ก็ต้องตรวจตัวฝาครอบด้วย เพราะเป็นช่องทางที่นำเอาแก๊สตัวอย่างเข้า-ออก ตัวฝาครอบนั้นจะมีชิ้นส่วนอยู่ ๒ ชิ้น คือส่วนลำตัวและส่วนที่เป็นแกนท่อสอดเข้าไปตรงกลาง (รูปที่ ๒) ตัวที่เป็นแกนท่อนั้นจะมีแหวนยึดอยู่ ๑ ตัว ให้คลายแหวนตัวนี้ออกก่อนจึงค่อยหมุนเอาแกนท่อตรงกลางนั้นออกมา

รูปที่ ๒ ชิ้นส่วนฝาครอบที่ประกอบด้วยส่วนลำตัวและแกนท่อสอดอยู่ตรงกลาง

รูปที่ ๓ ภาพขยายชิ้นส่วนแกนที่ถอดออกมาแล้ว แก๊สจะไหลเข้าทางรูที่ชี้ด้วยลูกศรสีเหลือง และที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะมีรูขนาดเล็กอยู่ ๔ รู (ในภาพจะเห็นเพียงรูเดียวอยู่ที่ปลายลูกศรสีเขียว)

หลังจากทำการถอดท่อแกนกลางออกจากตัวฝาครอบแล้ว ให้ทำการตรวจสอบดูว่ามีอะไรเข้าไปตกค้างหรืออุดตันตามรูต่าง ๆ หรือไม่ โดยเฉพาะรูเล็ก ๆ ที่อยู่ที่ปลายท่อแกนกลาง (ดูรูปที่ ๓) ที่มีอยู่ ๔ รู ถ้าตรวจพบสิ่งสกปรกก็ให้ทำความสะอาด เช่นโดยการใช้ลวดแยง ถ้าจะต้องเอาไปล้างน้ำก็ควรทำให้แห้งสนิทก่อนที่จะประกอบกลับ

ในการประกอบท่อแกนกลางกลับเข้าไปนั้น ต้องระวังไม่ให้ปลายท่อโผล่พ้นผิวหน้าฝาครอบอีกด้านหนึ่ง ทั้งนี้เพื่อความปลอดภัย เพราะถ้าปลายท่อโผล่ยื่นออกไป เวลาประกอบฝาครอบกลับ ปลายท่อจะไปกดกระจกจนแตกซึ่งเคยเกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้ว พอจัดระยะปลายท่อได้เรียบร้อยแล้วก็ทำการขันแหวนยึดเพื่อให้ท่อแกนกลางคงอยู่ในตำแหน่ง

จากนั้นก็ให้ประกอบฝาครอบกลับคืนเดิม ต่อสายยางกลับคืนเดิม ปิดฝาครอบกลับคืนเดิม และเปิดเครื่องทดสอบดูว่าเครื่องจะกลับมาดีเหมือนเดิมหรือไม่

อีกอย่างหนึ่งที่ต้องขอบอกเอาไว้ก่อน คือเมื่อวานผมได้ปรับค่าอัตราการไหลของอากาศเป็น 1500 ml/min และปรับอัตราการไหลของตัวอย่างให้สูงสุดเท่าที่จะสูงได้ (ในขณะนี้ก็ประมาณ 1200 ml/min) ซึ่งจากการทดสอบเมื่อวานโดยสาวน้อยเกิน ๑๗๐ เซนติเมตรก็พบว่าค่าสัญญาณที่วัดได้นั้นนิ่งขึ้นมาก ทำให้เมื่อวานเขามีผลแลปสำหรับนำเสนอในการประชุมวันพรุ่งนี้

คนที่ซวยคือคนที่กะจะมาทำการทดลองวันนี้ แล้วไฟฟ้าดันดับตั้งแต่เช้ายันหลังเที่ยง คงต้องคอยลุ้นว่าพรุ่งนี้จะเกิดอะไรขึ้นบ้าง

สรุปปัญหาระบบ DeNOx (ภาค ๒) MO Memoir : Saturday 26 March 2554

ตอนที่ผมมากลับมาเข้าร่วมทำวิจัยปฏิกิริยา DeNOx เมื่อปี ๒๕๕๒ นั้น ก็ได้ทำการตรวจสอบระบบอุปกรณ์ทดลอง และได้พบข้อบกพร่องต่าง ๆ มากมาย จนอาจกล่าวได้ว่าผลการทดลองก่อนหน้านั้นควรโยนทิ้งไปได้เลย เหตุการณ์ช่วงนั้นเป็นอย่างไรบ้างก็ไปอ่านได้จาก Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๔ วันอาทิตย์ที่ ๖ กันยายน ๒๕๕๒ เรื่องสรุปปัญหาระบบ DeNOx และ Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๖๓ วันอาทิตย์ที่ ๔ ตุลาคม ๒๕๕๒ เรื่องตัวเลขมันสวย แต่เชื่อไม่ได้

เมื่อเราต้องการนำ GC-2014 ECD เข้าไปติดตั้งกับอุปกรณ์ DeNOx นั้น จำเป็นต้องมีการย้ายระบบท่อบางส่วนเพื่อเปิดพื้นที่ว่างสำหรับวางเครื่อง GC สิ่งที่ตามมาก็คือมีการเปลี่ยนแปลงแนวการวางท่อของแก๊สบางเส้นทาง ทำให้เกิดปัญหาเรื่องเมื่อให้แก๊สไนโตรเจน (ซึ่งเป็นแก๊สตัวที่มีอัตราการไหลสูงสุด) ไหลในเส้นทางที่ต่างกัน กลับพบว่าความเข้มข้นของ NO ที่วัดได้นั้นเปลี่ยนแปลงไป ทั้ง ๆ ที่ค่าที่แสดงบนหน้าจอของ Mass flow controller นั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ เรื่องราวมีที่มาที่ไปอย่างไรนั้น ดูรูปที่ ๑ ข้างล่างประกอบก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ เส้นทางการไหลของแก๊สก่อนและหลังการปรับปรุง เส้นทึบคือเส้นทางการไหล ส่วนเส้นประคือเส้นทางการไหลที่เลือกให้ไหลผ่าน/ไม่ไหลผ่านได้

เรื่องนี้ผมได้ยินมาจากหนุ่มน้อยนักแม่นปืนเมื่อราว ๆ ต้นปี แต่ตอนนั้นมัวแต่ยุ่งเรื่อง GC-2014 FPD อยู่ ก็เลยยังไม่ได้เข้ามาดูเรื่องนี้ จนกระทั่งแก้ปัญหา GC-2014 FPD ได้แล้ว และถึงเวลาที่ต้องทำการทดลองทำปฏิกิริยาในภาวะที่มีน้ำอยู่ในสารตั้งต้น ก็เลยต้องกลับมาแก้ปัญหาเรื่องนี้ต่อ

รูปที่ ๑ (บน) เป็นเส้นทางการไหลของแก๊สเมื่อไม่มีการผสมไอน้ำเข้าไปในแก๊ส ไนโตรเจนเป็นแก๊สที่มีอัตราการไหลสูงสุด (ประมาณ 160-180 ml/min) และเป็นแก๊สที่วิ่งในเส้นทางหลัก เป็นตัวนำแก๊สตัวอื่นเข้าสู่ reactor ออกซิเจนเป็นแก๊สที่มีอัตราการไหลรองลงมา (ประมาณ 20-30 ml/min) ส่วนแก๊สตัวอื่นที่เหลือมีอัตราการไหลที่ต่ำกว่า 5 ml/min

แต่เมื่อต้องการผสมไอน้ำเข้ากับแก๊สที่ใช้เป็นสารตั้งต้น วิธีการเดิมที่แสดงในรูปที่ ๒ (กลาง) กระทำโดยการเปลี่ยนเส้นทางการไหลของไนโตรเจน ให้วิ่งผ่าน saturator เพื่อนำพาไอน้ำ ส่วนแก๊สตัวอื่นที่เหลือยังไหลในเส้นทางเดิมอยู่ โดยจะเข้าไปบรรจบกับแก๊สไนโตรเจน (ที่ผสมไอน้ำเรียบร้อยแล้ว) บริเวณทางเข้า reactor

สิ่งที่เกิดขึ้นคือเมื่อให้แก๊สไนโตรเจนเปลี่ยนเส้นทางการไหลจากไม่ผ่าน saturator (รูปที่ ๑ บน) มาเป็นผ่าน saturator (รูปที่ ๑ กลาง) พบว่าความเข้มข้นของ NO ในแก๊สผสมนั้นลดลงเหลือประมาณ 50-70% ของค่าที่ควรจะเป็น แม้ว่าใน saturator นั้นจะยังไม่บรรจุอะไรไว้เลยก็ตาม และเมื่อตรวจดู Mass flow controller ก็พบว่าตัวเลขหน้าจอของ Mass flow controller ทุกตัวก็ยังคงเหมือนเดิม ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ

เนื่องจากเครื่อง NOA-7000 นั้นไม่มีปัญหาในการวัด NO ดังนั้นเมื่อเห็นค่าที่เครื่อง NOA-7000 วัดได้นั้นเปลี่ยนแปลงไป ก็แสดงว่าระบบการไหลของแก๊สมีปัญหา ไม่ควรจะไปโทษเครื่อง หรือไปสมมุติว่าถึงแม้ตัวเลขที่เครื่องแสดงนั้นเปลี่ยนแปลงไป แต่ความเข้มข้นก็ยังคงเดิม เหมือนในอดีตที่บางคนมีพฤติกรรมเช่นนี้ (ดูเหตุการณ์ได้ในบันทึกฉบับที่ ๕๔) ซึ่งผลที่เกิดขึ้นนั้นก็คือการส่งผลการทดลองที่ผิดพลาด (ผมอยากเรียกว่า "มั่ว" มากกว่า) ออกไป

ปัญหานี้ผมสงสัยว่าจะเกิดจาก back pressure ที่กระทำต่อเส้นทางการไหลของแก๊สตัวอื่นที่เปลี่ยนไปเมื่อเปลี่ยนเส้นทางการไหลของไนโตรเจน โดยเริ่มแรกในเช้าวันอังคารที่ ๒๒ ผมได้ให้สาวน้อย 150 เซนติเมตรทดลองเปลี่ยนตำแหน่ง check valve ของ NO ดูก่อน โดยย้ายจากด้านขาออกของ Mass flow controller มาอยู่ทางด้านขาเข้าแทน ซึ่งก็พบว่าค่าความเข้มข้นของ NO ในแก๊สผสมที่วัดได้นั้นเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

พอเช้าวันพฤหัสบดีที่ ๒๔ ก็ได้ทำการแก้ไขใหม่ โดยปรับปรุงเส้นทางการไหลด้วยการย้ายให้แก๊สออกซิเจนไปเป็นแก๊สที่ไหลผ่าน saturator โดยให้ไนโตรเจนเป็นแก๊สตัวหลักที่พาแก๊สอัตราการไหลต่ำตัวอื่น (SO₂ NH₃ และ NO) ไปยัง reactor และเปลี่ยนทิศทางการบรรจบระหว่างแก๊สไนโตรเจน (ที่ผสมกับแก๊สตัวอื่นเรียบร้อยแล้ว) กับแก๊สออกซิเจน (ที่มาจาก saturator) โดยให้แก๊สไนโตรเจนเป็นตัวไหลเข้าสู่ reactor โดยตรงและให้แก๊สออกซิเจนเป็นแก๊สที่ไหลมาบรรจบ (ตามรูปที่ ๑ ล่าง) งานนี้มีผู้ที่ต้องใช้ระบบนี้มาช่วยกันทำครบทุกคน งานก็เลยเสร็จรวดเร็ว

ผลออกมาว่าคราวนี้ความเข้มข้นของ NO ในแก๊สผสมนั้นคงที่ ไม่ว่าจะให้ออกซิเจนไหลผ่านหรือไม่ผ่าน saturator ก็ตาม

ปัญหานี้คิดว่าเกิดจากการที่ในช่วงแรกเมื่อเราให้ไนโตรเจนเป็นตัวหลักที่ไหลในแนวเส้นตรงผ่านจุดบรรจบของแก๊สที่มีอัตราการไหลต่ำนั้น เนื่องจากแก๊สไนโตรเจนมีอัตราการไหลที่สูง จึงสามารถดึงเอาแก๊สตัวที่มีอัตราการไหลต่ำให้เข้ามาผสมในแก๊สไนโตรเจนได้ แม้ว่า back pressure ของระบบจะสูงก็ตาม แต่เมื่อเปลี่ยนจากไนโตรเจนเป็นออกซิเจนที่มีอัตราการไหลต่ำกว่า แรงดึง ณ จุดบรรจบระหว่างแก๊สออกซิเจน (ที่ไหลในแนวตรง) และแก๊สตัวที่มีอัตราการไหลต่ำกว่า (ที่ไหลเข้ามาบรรจบ) นั้นจึงน้อยกว่า ดังนั้นเมื่อมี back pressure เกิดขึ้นในระบบ ณ ตำแหน่งจุดบรรจบระหว่างแก๊สไนโตรเจน (ที่มาจาก saturator) และแก๊สออกซิเจน (ที่ผสมกับแก๊สที่มีอัตราการไหลต่ำ) back pressure จึงส่งผลกระทบต่อแก๊สที่มีอัตราการไหลต่ำ ทำให้แก๊สเหล่านั้นมีอัตราการไหลที่ต่ำลง

เชื่อว่าปัญหานี้ไม่ได้เกิดกับเฉพาะ NO แต่น่าจะเกิดกับ SO₂ และ NH₃ ด้วย แต่ที่เราเห็นเฉพาะ NO ก็เพราะเราวัดเฉพาะ NO โดยยังไม่ได้วัด SO₂ และ NH₃

บริเวณข้อต่อสามทาง (ข้อต่อตัว T) ของ Swagelokที่เราใช้ในระบบ DeNOx นั้นพอจะเปรียบได้เหมือนท่อ venturi แก๊สที่ไหลด้วยความเร็วสูงในแนวเส้นตรงจะทำให้ static pressure ที่ผนังลดลงหรือที่เรียกว่าเกิด venturi effect ยิ่งแก๊สไหลผ่านด้วยความเร็วสูงมากขึ้น static pressure ที่ผนังก็จะลดต่ำลงไปมาก จึงทำให้แก๊สอัตราการไหลต่ำ (ที่มักมีความดันต่ำ) ไหลเข้ามาผสมกับแก๊สอัตราการไหลสูงที่วิ่งในแนวเส้นตรงได้ง่าย (ดู Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๕ วันพุธที่ ๒๓ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่องการทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๖ การใช้ข้อต่อสามทางผสมแก๊สประกอบด้วย) แต่พอเราเปลี่ยนไปใช้ออกซิเจนที่มีอัตราการไหลที่ต่ำกว่าไนโตรเจนมาก (จาก 150-170 ml/min มาเป็น 20-30 ml/min) ก็เลยทำให้ static pressure ที่จุดผสมนั้นไม่ลดต่ำลงมาก การไหลของแก๊สที่มีอัตราการไหลต่ำจึงเกิดปัญหาได้ง่ายขึ้นถ้าระบบมี back pressure ที่เปลี่ยนแปลงไป

แต่ถ้าแก๊สที่ไหลเข้ามาผสมกันนั้นเป็นแก๊สที่มีความดันสูงที่ไม่แตกต่างกันมาก ปัญหาเรื่องนี้ก็จะลดลงไปหรืออาจไม่มีนัยสำคัญ

แล้วตกลงว่าการแก้ปัญหาเรื่องนี้เป็นเรื่องของ "ศิลป" หรือ "ศาสตร์" ล่ะ หวังว่าคนที่ถามปัญหานี้ในวันพฤหัสบดีนั้นคงจะตอบคำถามนี้ได้เอง

NOx analyser NOA-7000 (อีกครั้ง) MO Memoir : Thursday 25 February 2553

ในที่สุด สาวน้อยหน้าใสใส่แว่นยิ้มได้ทั้งวันก็รอดตายไปได้อย่างหวุดหวิด โดยมีข้อแม้ว่าถ้าทุกอย่างเป็นไปได้ด้วยดีนะ

รอดตายในที่นี้ไม่ใช้รอดจากอุบัติเหตุ แต่เป็นการรอดจากการไม่มีเครื่องวัดปริมาณ NO_x ใช้ ซึ่งทั้งแลปเรามีเครื่องวัดปริมาณ NO_x อยู่เพียงเครื่องเดียว ไม่มีเครื่องสำรอง และไม่รู้เหมือนกันว่าในประเทศไทยมีคนใช้เครื่องนี้สักกี่เครื่องด้วย

Memoir ฉบับนี้เป็นการบันทึกเหตุการณ์ว่าการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นนั้นได้มีการกระทำเป็นขั้นตอนอย่างไรบ้าง โดยที่ขณะนี้ยังไม่รู้ว่าวิธีการที่ได้กระทำไปนั้นจะส่งผลระยะยาวอย่างไร แต่เนื่องจากเรื่องที่เกิดขึ้นนั้นเกิดในวงแคบมีผู้ทราบรายละเอียดอยู่ไม่กี่คน (คิดว่าคงมีเพียง ๓ คนเท่านั้นนะ) จึงขอเล่าไว้เป็นบันทึกเผื่อจะมีประโยชน์กับผู้อื่น

เรื่องมันเริ่มจากเย็นวันศุกร์ที่ ๑๙ ที่ผ่านมา หลังสี่โมงเย็นไปไม่นานก็มีโทรศัพท์จากสาวน้อยหน้าใสใส่แว่นยิ้มได้ทั้งวันโทรมาแจ้งข่าวร้ายว่าทำกระจกของเซลล์ที่ใช้วัด NO_x แตก เนื่องจากขันตัวแกนท่อแก๊สให้ยื่นลึกมากเกินไปจนดันผนังกระจกที่กั้นแยกส่วนที่เป็นแก๊สกับตัวตรวจวัดแสงแตก (จริง ๆ แล้วมันทะลุเป็นรูเลย)

เนื่องจากเย็นวันนั้นผมยังไม่เห็นความเสียหาย จึงต้องรอเช้าวันจันทร์ก่อน สุดสัปดาห์นั้นจึงได้แต่คิดว่าจะแก้ปัญหาดังกล่าวได้อย่างไร เพราะการสั่งซื้อชิ้นส่วนมาเปลี่ยนคงไม่ทันเวลาแน่ และก็ไม่รู้ว่าราคาเท่าไรเพราะมันไม่มีการเปลี่ยนชิ้นส่วนย่อย ๆ แต่จะใช้วิธีเปลี่ยนทั้งชุดเลย

เช้าวันจันทร์ที่ ๒๒ พอได้เห็นความเสียหายที่เกิดขึ้นกับกระจกแล้ว ผมยังมีความหวังว่ามันน่าจะซ่อมแซมความเสียหายได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วน แต่คำถามแรกที่ต้องตอบก่อนคือกระจกดังกล่าวเป็นกระจกแบบพิเศษหรือเป็นกระจกธรรมดา

เมื่อดูคุณลักษณะของตัวตรวจวัดก็พบว่าเป็นตัวตรวจวัดแบบ chemiluminescent ที่วัดแสงในช่วงความยาวคลื่น 590-2500 นาโนเมตร

แสงในช่วงที่ตาเปล่าของคนมองเห็นจะอยู่ในช่วงจากประมาณ 400-700 นาโนเมตร นั่นแสดงว่าตัวตรวจวัดนี้วัดแสงในช่วงที่ตาเปล่ามองเห็น (visible light) และลงไปถึงช่วงอินฟราเรดใกล้ (near infrared)

ที่ผมไม่ทราบคือปฏิกิริยาของ NO_x กับโอโซนนั้นทำให้เกิดการเรืองแสงในช่วงไหน ถ้าเป็นช่วง visible light ก็คาดว่ากระจกดังกล่าวนั้นน่าจะเป็นกระจกธรรมดา แต่ถ้าเป็นช่วงอินฟราเรดก็อาจมีปัญหาได้ เพราะกระจกธรรมดานั้นตัดแสงอินฟราเรดได้บางส่วน

เพื่อที่จะตอบคำถามดังกล่าวผมจึงได้ให้สาวน้อยหน้าใสใส่แว่น (ซึ่งวันนั้นดูเหมือนรอยยิ้มจะไม่ค่อยสดใสเท่าใดนัก ดูเหมือนจะฝืนยิ้มมากกว่า) นำกระจกของเครื่องวัด NO_x ไปวัดการดูดกลืนคลื่นแสงอินฟราเรดเทียบกับกระจกสไลด์ โดยให้คำแนะนำว่าให้วัดในโมดส่องผ่าน (transmission mode) โดยให้ระวังอย่าให้มีลายนิ้วมืออยู่บนผิวกระจก ซึ่งถ้าไม่แน่ใจก็อาจใช้ acetone เช็ดทำความสะอาดพื้นผิวก่อน แต่ต้องรอให้พื้นผิวแห้งสนิทจริงจึงค่อยทำการวัด

ผลการวัดปรากฏว่ากระจกของเครื่องวัด NO_x และกระจกสไลด์นั้นให้สเปกตรัมการดูดกลืนที่เหมือนกัน แต่ช่วงที่วัดอินฟราเรดนั้นเป็นช่วงเลขคลื่น 400-4000 cm^-1 ซึ่งเป็นช่วงที่มีความยาวคลื่นมากกว่า (แสงอินฟราเรดที่เลขคลื่น 4000 cm^-1 มีความยาวคลื่น 2500 นาโนเมตร) ทำให้พอมีหวังว่าน่าจะซ่อมแซมได้

สิ่งที่ผมคิดไว้ในใจก็คือถ้ามันเป็นกระจกเช่นเดียวกับกระจกสไลด์ มันก็เป็นกระจกธรรมดาทั่วไปซึ่งน่าจะเอาเทคนิคที่ใช้ซ่อมรอยแตกกระจกหน้ารถยนต์มาใช้ซ่อมได้

แต่พอไปหาร้านซ่อมกระจกเขาก็บอกว่าเขาซ่อมไม่ได้ (คงเป็นเพราะเขาไม่เคยทำ) และไม่รับซ่อม (แต่ผมยังคิดว่าถ้าลองทำก็น่าจะทำได้) ก็เลยต้องกลับมาใช้วิธีการสำรองซึ่งค้นเจอโดยบังเอิญในระหว่างการค้นหาร้านซ่อมกระจกทางอินเทอร์เน็ตจากเว็บhttp://www.ladytip.com/main/content/view/2935/)

วิธีการดังกล่าวบอกให้ใช้ "กาวตราช้าง"

รูปที่ 1 กระจกตัวปัญหา ถ่ายภาพหลังจากที่หยอดกาวตราช้างลงไปตรงรูที่แตกและรอให้กาวแห้งแล้ว

รูปที่ 2 ตัว detector ที่กระจกในรูปที่ 1 ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้สัมผัสกับแก๊ส

วันอังคารที่ ๒๓ ก็ได้ลงมือทดสอบวิธีการที่มีผู้ที่บอกไว้ในเว็บ สิ่งที่ได้ทำลงไปคือให้สาวน้อยหน้าใสใส่แว่นยิ้มได้ทั้งวันทำการทดลองโดยการนำเอากระจกสไลด์มาตัดแล้วลองใช้กาวต่อดู พอรู้สึกว่ามันน่าจะมีแวทำได้ก็เลยทดลองทำกับของจริงแล้ว โดยเริ่มแรกทำความสะอาดบริเวณรอยแตกก่อน (โดยการเป่าไล่) จากนั้นก็เอาเทปใสปิดอุดรูทางด้านรูเล็ก (ด้านหันเข้าหาแก๊ส) แล้วก็หยอดกาวตราช้างลงไปจนเต็ม แล้วก็รอให้กาวแห้ง

ตามวิธีการที่บอกไว้ในเว็บนั้นเขาให้ใช้กระดาษทรายน้ำ (กระดาษทรายที่ใช้ขัดผิวเหล็กที่ด้านผิวขัดมันเป็นสีดำ) เบอร์ละเอียด (ขนาด 1000 หรือ 2000) แต่ผมไม่แน่ใจว่าถ้าทำแบบนั้นจะทำให้กระจกเป็นรอยหรือเปล่า แต่เห็นว่าตัวกาวเองนั้นพอแห้งแล้วก็ค่อนข้างใส (ดูรูปที่ 1) ก็เลยไม่ได้ทำการขัดผิว (ที่จริงแล้วมันไม่มีกระดาษทรายต่างหาก) และเหตุผลอีกอย่างคือเห็นว่าเครื่องวัดนั้น ตัววัดสัญญาณมีพื้นที่กว้างกว่าบริเวณที่หยดกาว ดังนั้นแม้ว่าจะมีการกระเจิงของแสงออกไปทางด้านข้างบ้าง (คือแสงอาจไม่ผ่านไปตรง ๆ) แสงที่กระเจิงออกไปก็ยังคงตกลงบนพื้นผิวรับแสงอยู่

พอคิดว่ากาวแห้งดีแล้วก็ให้ทดลองประกอบกลับและทดลองวัด NO_x ว่าวัดได้หรือเปล่า จากนั้นก็คอยลุ้น

ปรากฏว่าตัวเลขมันค่อย ๆ ขึ้นอย่างช้า ๆ และในบางช่วงก็มีการตกลงมาด้วย แต่ภาพโดยรวมก็คือการตอบสนองของ detector นั้นค่อนข้างช้า แต่ก็วัดได้ ที่แปลกคือตัวเลขมันน่าจะขึ้นเพียง 12 ppm (ตามการคำนวณจากอัตราการไหล) แต่ปรากฏว่ามันขึ้นไปถึง 16 ppm

เช้าวันนี้ทดลองซ้ำอีกครั้ง ก็ดูเหมือนว่าจะใช้งานได้แล้วคืออ่านได้ 16 ppm เหมือนเดิมแทนที่จะเป็น 12 ppm แต่ก็ได้ให้ทดลองถอดเอาตัวกระจกออกมาดู ปรากฏว่าด้านรูใหญ่ (ด้านที่หันเข้าหาตัวรับสัญญาณแสง) มีเนื้อกาวหายไปส่วนหนึ่ง และไปมีคราบติดอยู่บนพื้นผิวตัวรับสัญญาณแสง (รูปที่ 2 แต่ในภาพที่ถ่ายมานั้นมองไม่เห็น) คราบดังกล่าวไม่แน่ใจว่าเกิดจากการที่กาวนั้นยังไม่แห้งดีหรือเปล่า เพราะเราใส่กาวเป็นชั้นหนา การแห้งของกาวก็เลยอาจช้ากว่าการทาไว้บาง ๆ หรืออาจเกิดจากความร้อนในตัวเครื่องทำให้กาวนั้นระเหยตัวออก (กาวตัวนี้ใช้ในการตรวจหารอยนิ้วมือได้) แต่กาวทางด้านด้านรูเล็ก (ด้านที่สัมผัสกับแก๊ส) ก็ยังมีผิวเรียบอยู่ ไม่ปรากฏว่ามีการสูญเสียใด ๆ ตอนนี้ก็ได้แต่ลุ้นอยู่ว่าตัวเครื่องจะสามารถใช้ได้จนทั้งสองคนนั้นสำเร็จการศึกษาหรือเปล่า

ว่าแต่ว่าคนถัดไปที่ต้องใช้เครื่องวัดเครื่องนี้ เมื่อไรจึงจะมาทำความรู้จักมันให้ดีเสียที การฟังรุ่นพี่สอนเพียงแค่เครื่องกดปุ่มเปิด-ปิดหรือกดปุ่มวัดได้อย่างไรนั้น หรือแม้แต่การอ่านคู่มือหมดทุกหน้า ก็ไม่เพียงพอที่จะทำความเข้าใจพฤติกรรมของมัน การใช้งานมัน อยู่เฝ้าสังเกตพฤติกรรมาของมัน ร่วมกับการทำความเข้าใจหลักการทำงานของมันต่างหาก จึงจะทำให้สามารถวิเคราะห์ปัญหาที่เกิดและหาแนวทางแก้ปัญหาดังกล่าวได้

ให้ตัวเลขออกมาสวยก็พอ MO Memoir : วันเสาร์ที่ ๒๙ สิงหาคม ๒๕๕๒

ในบรรดาข้อต่อท่อ (tube fitting) นั้น ยี่ห้อ Swagelok ดูเหมือนจะได้รับความนิยมมากที่สุด โดยเฉพาะในวงการอุตสาหกรรมที่ต้องการ tube fitting ที่ไว้วางใจได้ ส่วนในงานวิจัยหรือในห้องปฏิบัติการเองก็นิยมใช้เนื่องจากข้อต่อดังกล่าวสามารถถอด-ประกอบได้หลายครั้งโดยที่ยังคงความสามารถในการป้องกันการรั่วซึม

คำว่า "ท่อ" ในภาษาไทยนั้น ถ้าแปลเป็นอังกฤษจะมีคำอยู่ 2 คำคือ "Pipe" กับ "Tube" แต่ท่อชนิด "Pipe" กับ "Tube" ตามภาษาอังกฤษนั้นมีข้อกำหนดคุณลักษณะที่แตกต่างกัน ทั้งส่วนตัวท่อเองและข้อต่อที่ใช้ เอาไว้วันหลังจะเล่าให้ฟังอีกที สำหรับในบทความนี้คำว่า "ท่อ" จะหมายความถึงท่อชนิด "Tube" เท่านั้น และคำว่า "ข้อต่อท่อ" จะหมายความถึง "Tube fitting" เท่านั้น เว้นแต่จะมีการระบุไว้เป็นอย่างอื่น

Catalogue เดิมของ Swagelok นั้น ตัว Swagelok เองจะหมายถึงส่วนที่เป็นข้อต่อท่อ ในส่วนของวาล์วและอุปกรณ์ตัวอื่นที่ปรากฏอยู่ใน catalogue เล่มเดียวกันจะเป็นของบริษัทอื่น โดยบริษัทอื่นที่ทำวาล์ว ฯลฯ จะใช้ข้อต่อท่อของ Swagelok ในการเชื่อมต่อวาล์วของบริษัทเองเข้ากับท่อ แต่ภายหลังเห็นเปลี่ยนไปใช้ชื่อ Swagelok เพียงชื่อเดียว

ข้อต่อท่อของ Swagelok นั้นมีชิ้นส่วนที่สำคัญที่เป็นตัวทำให้ข้อต่อของ Swagelok ป้องกันการรั่วซึมได้ดีอยู่ 2 ชิ้นคือ Front ferrule (ตาไก่หน้า) กับ Back ferrule (ตาไก่หลัง) front ferrule มีลักษณะเป็นกรวยยอดตัดส่วน back ferrule มีลักษณะเป็นวงแหวนดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 Ferrule ของ Swagelok (ภาพจาก http://www.swagelok.com)

รูปที่ 2 ภาพตัดขวางเมื่อท่อถูกสอดเข้าไปในข้อต่อ (ภาพจาก http://www.swagelok.com)

ในการเชื่อมต่อนั้น เราจะต้องทำการสอดท่อผ่าน back ferrule และ front ferrule จนกระทั่งปลายท่อชนเข้ากับไหล่ของ fitting (หรือตัววาล์ว) ดังแสดงในรูปที่ 2 จากนั้นจึงทำการขันนอตให้ตึงด้วยมือก่อน ตามด้วยการใช้ประแจขันต่อไปอีก 1 1/4 รอบ (ตามข้อกำหนดของ Swagelok)

ในขณะที่เราทำการขันนอตเข้าไปนั้น ตัวนอตจะค่อย ๆ ดันให้ back ferrule และ front ferrule เคลื่อนตัวไปข้างหน้าจนกระทั่งพื้นผิวรูปกรวยด้านนอกของ front ferrule สัมผัสกับพื้นผิวรองรับรูปกรวยด้านในของข้อต่อ และเมื่อเราทำการขันให้แน่นต่อไปอีก back ferrule จะพยายามดัน front ferrule ให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า แต่เนื่องจาก front ferrule ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้เนื่องจากสัมผัสกับตัวข้อต่อแล้ว ขอบด้านหน้าของตัว front ferrule ก็จะเคลื่อนที่จิกลงไปบนผิวด้านนอกของท่อพร้อม ๆ กับการบานออกของตัว front ferrule เนื่องจากการดันของ back ferrule และในขณะเดียวกันขอบด้านหน้าของตัว back ferrule ก็จะจิกลงไปบนผิวด้านนอกของท่อเช่นเดียวกันดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 การทำงานของ front ferrule และ back ferrule เมื่อถูกขันให้แน่น (ภาพจาก http://www.swagelok.com)

ปัจจัยหลักที่ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วซึมของข้อต่อคือ (1) ความราบเรียบของผิวสัมผัสระหว่าง front ferrule กับ fitting และ (2) การกัดลงไปของ ferrule บนผิวท่อ พึงสังเกตว่าส่วนที่เป็นเกลียวไม่มีส่วนร่วมใด ๆ ทั้งสิ้นในการป้องกันการรั่วซึม (ดูรูปที่ 2) แต่ก่อนในห้องแลปของเรานั้นเวลาที่นิสิตใช้ข้อต่อ Swagelok จะต้องพันเทปเทฟลอนที่เกลียวของนอตทุกครั้ง เรื่องนี้ผมได้เคยอธิบายไปหลายครั้งแล้วแต่เขาก็ไม่รับฟังกัน (เพราะรุ่นพี่เขาทำกันอย่างนี้ ก็เลยขอทำอย่างนี้ตาม) ใช้เวลาอยู่นานเหมือนกันกว่าพฤติกรรมเช่นนี้จะหมดไป

จากประสบการณ์ที่ผ่านมาพบว่าการใช้ ferrule หรือการติดตั้ง ferrule อย่างไม่เหมาะสมมักเป็นตัวการหลักที่ทำให้เกิดปัญหาการรั่วซึม ตัวอย่างเช่นการใช้ ferrule ที่ทำจากโลหะที่มีความแข็งน้อยกว่าผิวท่อ เช่นการใช้ ferrule ชนิดทองเหลืองกับท่อสเตนเลส ท่อสเตนเลสนั้นแข็งกว่าทองเหลือง ดังนั้น ferrule ทองเหลืองจะไม่สามารถจิกเข้าไปในผิวท่อได้ ในกรณีนี้ถ้าความดันไม่สูงมากนั้นก็จะตรวจไม่พบ

ส่วนอีกกรณีที่ตรงข้ามกันคือการใช้ ferrule ที่แข็งกว่าตัวข้อต่อ เช่นการใช้ ferrule ที่ทำจากสเตนเลสกับข้อต่อที่ทำจากทองเหลือง แม้ว่า ferrule ที่เป็นสเตนเลสจะจิกเข้าไปในเนื้อท่อทองแดงได้ แต่การที่สเตนเลสนั้นมีความแข็งแรงมากกว่าทองเหลืองจึงทำให้เมื่อทำการขันแน่นซ้ำหลายครั้ง (ซึ่งต้องทำเมื่อทำการถอด-ประกอบใหม่) ตัว ferrule เองจะดันให้ตัวข้อต่อบานออกจนสูญเสียรูปร่างถาวร เมื่อนำตัวข้อต่อทองเหลืองดังกล่าวมาใช้กับ ferrule ที่เป็นทองเหลืองจึงพบว่ามุมลาดเอียงของ front ferrule แตกต่างไปจากมุมลาดเอียงของพื้นผิวสัมผัสของตัวข้อต่อ ทำให้ front ferrule ไม่แนบสนิทเข้ากับตัวข้อต่อ

เมื่อไม่นานมานี้พึ่งจะมีประสบการณ์อีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งตอนนี้ไม่รู้เหมือนกันว่าเกิดได้อย่างไร คือในระหว่างการตรวจสอบเครื่องปฏิกรณ์เครื่องหนึ่งที่สงสัยว่ามีปัญหาการรั่วซึม (ตรวจพบออกซิเจนในระบบทั้ง ๆ ที่ไม่น่าจะมี) พบว่าข้อต่อที่หลายตำแหน่งนั้น เมื่อ ferrule กัดลงไปบนผิวท่อแล้ว ตัว front ferrule เองยังไม่ทันสัมผัสกับพื้นผิวของตัวข้อต่อ กล่าวคือระยะจากปลายท่อถึงตำแหน่งที่ front ferrule กัดผิวท่อนั้นมีค่ามากเกินไป เมื่อถอดตัวข้อต่อท่อออกมาดูและสวมตัวท่อลงไปจะเห็นว่า front ferrule ไม่แนบกับตัวข้อต่อ ดังนั้นในระหว่างทดลอง ในช่วงที่ความดันในระบบสูงกว่าความดันบรรยากาศก็จะเกิดการรั่วออกมาข้างนอก แต่พอถึงช่วงที่ความดันในระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศ อากาศก็จะรั่วเข้าไปในระบบ

ในระหว่างการทดลองนั้น ผู้ทดลองผ่านแก๊สที่มีความดันสูงกว่าบรรยากาศเล็กน้อยให้ไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ (ตรงนี้ไม่ทราบเหมือนกันว่ามีการตรวจสอบว่ามีการรั่วซึมหรือไม่ หรือมีการตรวจสอบ แต่เนื่องจากความดันในระบบสูงกว่าความดันบรรยากาศเพียงเล็กน้อย ก็เลยทำให้ตรวจสอบการรั่วออกไม่เห็น) แต่พอตอนจะวิเคราะห์องค์ประกอบของแก๊สตัวอย่าง ผู้ทดลองใช้วิธีต่อท่อแก๊สออกจากเครื่องปฏิกรณ์เข้ากับเครื่องมือวิเคราะห์แก๊ส (NOA-7000) โดยตรง

เครื่องวิเคราะห์แก๊สที่ใช้นั้นต้องการแก๊สตัวอย่างในปริมาณที่สูงกว่า 1000 ml/min โดยใช้ปั๊มดูดแก๊สเข้าเครื่อง แต่แก๊สที่ไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์มีเพียงแค่ 200 ml/min ดังนั้นเมื่อปั๊มดูดแก๊สตัวอย่างทำงานจึงทำให้เกิดสุญญากาศขึ้นในระบบท่อ อากาศจากภายนอกจึงรั่วเข้าไปในระบบ จากข้อมูลที่ทราบคร่าว ๆ พอจะประมาณได้ว่ามีอากาศรั่วเข้าไปในระบบไม่น้อยกว่าเท่าตัว

การแก้ปัญหาทำโดยรื้อตรวจข้อต่อทุกจุด และทำการตะไบเอาปลายท่อส่วนที่ยาวเกินไปออกเพื่อให้ระยะจากปลายท่อถึงตำแหน่งที่ front ferrule กัดผิวท่อสั้นลง ก็ทำให้ front ferrule แนบกับตัวข้อต่อได้

ที่น่าแปลกก็คือ การเกิดการรั่วซึมดังกล่าวปรากฏอยู่ตลอดในระหว่างการทำการทดลอง ซึ่งจะเห็นความเข้มข้นของออกซิเจนที่วัดได้ขึ้นสูงกว่าค่าที่ป้อนเข้ามามาก แต่ผู้ทำการทดลองได้มองข้ามปัญหาดังกล่าวนี้ไป โดยไปโทษว่าการที่เครื่องวัดรายงานว่ามีปริมาณออกซิเจนในระบบสูงขึ้นนั้นเกิดจากการที่เครื่องวัดมีความบกพร่อง และยังไปบอกคนที่จะมารับช่วงงานต่อด้วยว่าไม่ต้องไปสนใจตัวเลขดังกล่าว (ทั้ง ๆ ที่เมื่อทดสอบโดยไม่ได้ป้อนสารตัวอย่างเข้าไปก็พบว่าเครื่องวัดออกซิเจนทำงานปรกติ) เพราะตัวเลขอีกตัวที่เป็นที่สนใจนั้นให้ค่าออกมาดีเป็นพิเศษ (ก็แน่นอนอยู่แล้ว เมื่อมีอากาศรั่วซึมเข้ามาเจือจาง ก็ทำให้เห็นความเข้มข้นของสารตั้งต้นในสายออกจากเครื่องปฏิกรณ์มีค่าลดลง ทำให้คำนวณค่า conversion ได้สูง เห็นตัวเลขอย่างนี้ใคร ๆ ก็ชอบ) ปัญหาเรื่องนี้สงสัยว่าจะไม่จบเพียงแค่นี้ เพราะตัวเลขผลการทดลองดังกล่าวได้ถูกส่งให้บริษัทหนึ่งไปเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ผมมักบอกเสมอว่า "ในการทำการทดลองนั้น สิ่งสำคัญที่สุดคือวิธีการทำการทดลอง ถ้าวิธีการผิดพลาด ผลการทดลองที่ได้และข้อสรุปต่าง ๆ ก็โยนทิ้งไปได้เลย ไม่มีค่าแก่การพิจารณาใด ๆ"

แต่ในการพิจารณาผลงานนั้น จากประสบการณ์ที่ผ่านมาพบว่าคนส่วนมากมักดูที่ตัวเลขสุดท้ายที่ได้มาเป็นหลัก ถ้าตัวเลขออกมาดีก็รีบสรุปเลยว่างานนั้นได้ผลดี โดยไม่ได้ใส่ใจเลยว่าที่มาของตัวเลขนั้นได้มาอย่างไร ในเมื่อเป็นอย่างนี้ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าเสียเวลาทำการทดลองไปทำไม สู้เอาเวลาไปนั่งแต่งตัวเลขให้มันดูดี ๆ และไม่ขัดแย้งกันก็น่าจะพอแล้ว

เคยมีอยู่ครั้งหนึ่งพบในระหว่างการสอบวิทยานิพนธ์ว่าตัวเลขที่นิสิตรายงานนั้นไม่ได้มีการวิเคราะห์จริง เพียงแต่คิดว่าจะต้องได้ตามนี้ก็ใส่ตัวเลขที่คิดไว้เข้าไปในผลการทดลอง งานนี้นิสิตสอบผ่านด้วยมติเสียงข้างมาก เพราะตัวเลขเหล่านั้นได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเรียบร้อยแล้ว