MO Memoir รวมบทความชุดที่ ๑๕ Shimadzu GC-2104 FPD และ GC-2014 ECD & PDD MO Memoir : Wednesday 15 February 2560

ผมใช้เวลาเกือบ ๒ ปีในปรับแต่งภาวะการทำงานของทั้งคอลัมน์และตัวตรวจวัดทั้ง ๓ ตัวเพื่อทำให้เครื่อง GC-2014 ทั้งสองเครื่องนี้ใช้งานได้ ทั้ง ๆ ที่ตอนได้รับเครื่องมานั้นทางบริษัทแจ้งว่าช่างที่สิงคโปร์ได้ทำการปรับแต่งเครื่องให้เรียบร้อยแล้ว แต่เมื่อผมกับช่างของบริษัทตัวแทนทางเมืองไทยทำการตรวจสอบ กลับพบว่าสิ่งต่าง ๆ ที่ทางตัวแทนจัดมาจากต่างประเทศนั้นใช้ไม่ได้ ทำให้เราต้องมาเริ่มต้นกันใหม่ ประสบการณ์ครั้งนั้นย้ำให้เห็นความสำคัญของการแก้ปัญหาด้วยการตั้งคำถามที่เป็น "พื้นฐาน" ว่าในระหว่างการทำงานนั้น มันมีเหตุการณ์อะไรเกิดขึ้นบ้าง และเหตุการณ์เหล่านั้นส่งผลกระทบต่อสิ่งใดบ้าง 

เนื้อหาในรวมบทความชุดนี้ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง อันที่จริงมันเป็นบันทึกการพัฒนาการทางความคิดในการแก้ปัญหาของผมกับนิสิตปริญญาโทที่ทำงานร่วมกัน แต่มันก็ไม่ได้บันทึกเอาไว้อย่างละเอียดทุกขั้นตอน มันมีหลายสิ่งหลายอย่างที่เกิดขึ้นในระหว่างแต่ละตอนที่เขียนบันทึกแต่ไม่ได้นำมาบันทึกเอาไว้ ในระหว่างที่ทำการปรับแต่งเครื่องให้ใช้งานได้นั้น ผมยังได้บอกกับนิสิตที่เข้ามาช่วยกันทำงานว่า พวกเขาโชคดีมากเลยที่ได้ทำงานนี้ เพราะมันทำให้พวกเขาได้เห็นปัญหาอะไรต่อมิอะไรหลายอย่างในการหาทางทำให้อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งมันใช้งานได้ และสิ่งนี้จะเป็นประสบการณ์ที่ดีให้กับพวกเขาเมื่อพวกเขาต้องไปพบกับสิ่งใหม่ ๆ ที่ยังไม่เคยมีใครทำมาก่อน มันไม่เหมือนกับคนที่เข้ามาตอนที่มันใช้งานได้แล้ว เพราะถ้าเขาต้องไปเจอกับอะไรที่ต้องเริ่มจากศูนย์ เขาจะไม่รู้ว่าควรเริ่มต้นอย่างไร

ดาวน์โหลดไฟล์ กดที่ลิงก์นี้

 

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 ๓๔ ปัญหาการปรากฏของพีค NO MO Memoir : Wednesday 17 October 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกเหตุการณ์เกี่ยวกับเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ในส่วนของคอลัมน์ที่ใช้ในการวัด NO ในช่วงตั้งแต่กลางเดือนกันยายนที่ผ่านมาจนถึงเย็นวันนี้

๑. เมื่อเรากลับมาใช้งาน GC-2014 ECD & PDD ใหม่นั้น เราได้ทำการ regenerate คอลัมน์โดยให้ความร้อนแก่คอลัมน์เพื่อไล่สิ่งตกค้างจากการใช้งานก่อนหน้าออกมาให้หมด

๒. หลังจากไล่สิ่งตกค้างหมด ก็เริ่มทดลองฉีด NO เข้าไปปรากฏว่าพีค NO ไม่ปรากฏ ต้องทำการฉีดซ้ำหลายครั้ง พบว่าพีค NO จะค่อย ๆ ปรากฏจนมีขนาดคงที่ 

 

๓. พอพีค NO มีขนาดคงที่ ก็เริ่มทำการทดลองโดยวัดค่า NO อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 40ºC

๔. พอวัดค่า NO เสร็จก็ทำการทดลองใหม่ คราวนี้เป็นการวัดปริมาณ N₂O อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 150ºC

๕. พอเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา  และใช้เครื่องต่อเพื่อทำการวัดค่า NO ปรากฏว่าพีค NO หายไปอีก (อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 40ºC)

๖. พีค NO เพิ่งจะเริ่มมาปรากฏในวันนี้ เมื่อช่วงบ่ายสังเกตเห็นว่าพื้นที่พีคค่อนข้างจะใกล้เคียงกับที่ควรเป็น แต่ตำแหน่งการเกิดพีคนั้นออกมาล่าช้ากว่า และพีคมีลักษณะที่แผ่กว้างมากกว่า

๗. ช่วงก่อนบ่ายสามวันนี้ได้ให้ทดลองฉีดตัวอย่างเข้าไปหลาย ๆ ครั้งต่อเนื่องกัน โดยไม่ต้องเก็บผลการวิเคราะห์ แต่หลังจากที่เติมแก๊สตัวอย่าง (มีไอน้ำร่วมด้วย) เข้าไปใน sampling loop เรียบร้อบแล้ว ก็ใช้วิธีสั่งให้วาล์วเก็บแก๊สตัวอย่างเปลี่ยนไปอยู่ที่ตำแหน่งฉีด (ใช้คำสั่งจากหน้าจอ) จากนั้นก็สั่งให้กลับมาที่ตำแหน่งเก็บตัวอย่างใหม่ เพื่อเติมแก๊สตัวอย่างเข้าไป และทำการฉีดตัวอย่างเข้าไปอีก ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ (ผมบอกเขาไปว่าอย่างน้อยน่าจะสัก ๑๐ ครั้ง)

๘. ก่อนบ่ายสี่แวะไปดูอีกครั้ง พบว่ามีพีค NO ปรากฏออกมา โดยรูปร่างและตำแหน่งปรากฏของพีค NO เริ่มกลับมาเหมือนที่ควรจะเป็น

เหตุการณ์นี้ทำให้สงสัยว่าคอลัมน์ที่ใช้ในการแยก NO นั้น (ซึ่งทำการแยกได้ที่อุณหภูมิต่ำ) ถ้าบังเอิญได้รับความร้อนสูง (เช่นในขณะทำการ regenerate) packing ในคอลัมน์คงมีการเปลี่ยนแปลง แต่การเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นแบบผันกลับได้ ซึ่งจำเป็นต้องใช้แก๊สตัวอย่างทำให้ packing ในคอลัมน์กลับมามีสภาพที่สามารถทำการแยก NO ได้ ส่วนสารตัวไหนเป็นตัวทำให้คอลัมน์กลับคืนมาเป็นสภาพเดิมนั้นก็ไม่รู้เหมือนกัน

เอาเป็นว่าตอนนี้ถ้าเปิดเครื่องมาแล้วเจอปัญหานี้ ก็ให้ใช้วิธีการในข้อ ๗. แก้ไขปัญหาไปก่อน

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๓ การหาพื้นที่พีค NO MO Memoir : Saturday 28 July 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับเมื่อวานซึ่งเป็นการทำ peak fitting กับพีค O₂ แต่ในคราวนี้จะเป็นการทำ peak fitting กับพีค NO เพื่อหาพื้นที่พีค NO

ก่อนที่ผมจะเริ่มสอนนิสิตเรื่องการหาคำตอบระบบสมการคณิตศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น (non-linear) นั้น ผมจะบอกนิสิตก่อนว่าสิ่งแรกที่ต้องทำคือ "ทำใจ"

เหตุที่ต้องบอกให้ต้อง "ทำใจ" ก่อนก็เพราะ

(ก) ระบบสมการไม่เชิงเส้นดังกล่าวอาจจะ "มี" คำตอบหรือ "ไม่มี" คำตอบก็ได้

(ข) ถ้าระบบสมการดังกล่าวมีคำตอบ อาจมีชุดคำตอบที่ทำให้ระบบสมการนั้นเป็นจริง "มากกว่า ๑ ชุดคำตอบ"

และ

(ค) ในกรณีที่ระบบสมการดังกล่าวมีคำตอบที่ทำให้ระบบสมการนั้นเป็นจริงมากกว่า ๑ ชุดคำตอบ เป็นหน้าที่ของผู้หาคำตอบว่าคำตอบใดเป็นคำตอบที่ถูกต้อง ซึ่งอาจจะมีคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียวหรือไม่มีเลย หรือมีได้หลายคำตอบก็ได้

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ cubic equation of state ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่า P (ความดัน) V (ปริมาตร) และ T (อุณหภูมิ) ของแก๊ส ในช่วงที่สารนั้นเป็นแก๊ส ที่ค่า P และ T ใด ๆ สมการดังกล่าวจะให้คำตอบค่า V เพียงคำตอบเดียว ซึ่งเป็นปริมาตรจำเพาะของแก๊ส

แต่ในช่วง P และ T ที่สารนั้นเป็นได้ทั้งแก๊สและของเหลว สมการดังกล่าวจะมีค่า V ที่ทำให้สมการเป็นจริงนั้น 3 ค่าด้วยกัน แต่ค่าที่ใช้ได้นั้นมีเพียง 2 ค่าเท่านั้น คือค่า V ที่มากที่สุดจะแทนปริมาตรจำเพาะของเฟสแก๊ส ค่า V ที่น้อยที่สุดจะแทนปริมาตรจำเพาะของเฟสของเหลว ส่วนค่า V ที่อยู่ระหว่างสองค่าดังกล่าวแม้จะทำให้สมการเป็นจริง แต่ก็เป็นค่าที่ไม่มึความหมายใด ๆ ให้โยนทิ้งไป

ที่ยกเอาเรื่องนี้ขึ้นมาก็เพราะการทำ peak fitting ของเรานั้นก็เป็นการหาคำตอบระบบสมการพีชคณิตไม่เชิงเส้นแบบหนึ่ง คือการหาว่าควรใช้พีครูปร่างใด จำนวนเท่าใด จึงจะทำให้ค่าความแตกต่างของผลรวมของพีคเหล่านั้นกับข้อมูลที่ด้จากการวัดนั้นมีค่าน้อยที่สุด ซึ่งจำนวนพีคที่ต้องใช้ รูปร่างและตำแหน่งของพีคแต่ละพีค ขึ้นอยู่กับว่าเราเริ่มต้นวางตำแหน่งพีคแต่ละพีคอย่างไร และเริ่มวางกี่ตำแหน่ง ดังนั้นด้วยข้อมูลชุดเดียวกันแต่วิธีการทำต่างกันก็ทำให้ได้จำนวนพีค รูปร่างและตำแหน่งของพีค ที่เข้ากับข้อมูลจริงดีที่สุดนั้นแตกต่างกันไปได้

โครมาโทแกรมที่เอามาเป็นตัวอย่างนั้นได้มาจากการทดลองเมื่อวันศุกร์ที่ ๒๐ กรกฎาคม ๒๕๕๕ โดยเราได้บรรจุ TiO₂ ไว้ใน reactor และใช้ส่วนผสมแก๊สเหมือนกับการทำปฏิกิริยาจริง ทำการวัดพีค NO จากอุณหภูมิ 120ºC ไปจนถึง 450ºC แต่ที่เอามาเป็นตัวอย่างนั้นเป็นพีคที่ได้จากการวัดที่อุณหภูมิ 120ºC

วิธีการเป็นอย่างไรนั้นไปดูที่รูปแต่ละรูปเลยดีกว่า

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมหลังการสร้างส่วนหางของพีค O₂ แล้วด้วยวิธีการตาม Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๔๘๔ วันศุกร์ที่ ๒๗ กรกฎาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๒ การสร้างส่วนหางพีค O₂"

ในรูปที่ ๑ นี้ใช้พีคจำนวน 6 พีคในการสร้างส่วนหางของพีค O₂ เมื่อได้ส่วนหางของพีค O₂ แล้วก็ให้ทำการตรึงพีคทั้ง ๖6พีคเหล่านั้นด้วยการไปเลือกพีคทีละพีค (1) แล้วไปกดปุ่มล็อคพารามิเตอร์ทั้ง 4 ของทุกพีคตรงสัญลักษณ์แม่กุญแจซึ่งจะเปลี่ยนรูปจากยังไม่ล็อค (2) ไปเป็นล็อค (3) การที่ทำเช่นนี้ก็เพื่อไม่ให้พีคของ O₂ นั้นมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการทำ peak fitting ของพีค NO

จากนั้นก็เปลี่ยนให้จุดข้อมูลจากทางด้านขวาของพีค O₂ กลายเป็น active (ในรูปจะเป็นเส้นสีเขียว) ในรูปที่ ๑ นี้ผมตัดสินใจไม่นำจุดข้อมูลช่วงประมาณเวลา 16 นาที (4) มาใช้ เพราะดูเหมือนว่ามันทำท่าจะวกขึ้นไป

รูปที่ ๒ การวางตำแหน่งพีคแรกสำหรับพีค NO

การเลือกชนิดของพีคที่จะนำมาทำ peak fitting นั้นให้เลือกใช้พีคชนิด "SplitGaussian" (1) จากนั้นกดปุ่ม "auto add" เพื่อทำการวางพีค ซึ่งในตัวอย่างนี้จะได้พีค (3) เส้นสีน้ำเงินคือเส้นผลรวมของพีคสีแดงทุกพีค

รูปที่ ๓ การปรับตำแหน่งและรูปร่างของพีคที่วางลงไปเป็นพีคแรก

เนื่องจากการทำ regression นั้นจะให้ผลดีก็ต่อเมื่อจุดเริ่มต้นการคำนวณนั้นอยู่ใกล้กับคำตอบที่ต้องการ จากตำแหน่งและรูปร่างของพีคแรกที่วางลงไปในรูปที่ ๒ จะเห็นว่าเส้นผลรวมที่ได้ (เส้นสีน้ำเงิน) มีความแตกต่างจากข้อมูลจริง (เส้นสีเขียว) อยู่มาก ในกรณีนี้เราสามารถช่วยได้โดยการปรับแต่งพีคแรกที่วางลงไปโดยไปเปลี่ยนค่าต่าง ๆ ตรงกรอบมุมล่างขวาของโปรแกรม ซึ่งอาจทำโดยการเลื่อนปุ่ม (1) หรือป้อนตัวเลขเข้าไปโดยตรง (2)

ตรงนี้ไม่ต้องพยายามทำถึงขั้นให้มันเข้ากันพอดี เอาแค่เข้ากันใกล้ ๆ ก็พอ ที่เหลือก็ปล่อยให้โปรแกรมมันจัดการเองบ้าง

รูปที่ ๔ การวางพีคเพิ่มเติมและการทำ peak fitting

จากนั้นทำการวางพีคเพิ่มเติม (ผมทำโดยใช้ปุ่ม auto add) จำนวนพีคที่จะวางลงไปนั้นให้พิจารณาเส้นข้อมูลประกอบด้วย ถ้าเห็นว่ายังมีตำแหน่งว่างอยู่ก็ให้เพิ่มพีคลงไปที่ตำแหน่งนั้น ถ้าโปรแกรมวางพีคให้ในตำแหน่งที่ไม่ต้องการ ก็ให้ทำการลบหรือย้ายพีคดังกล่าวไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้

ในกรณีของตัวอย่างนี้ผมพบว่าต้องวางพีคเพิ่มอึก 4 พีค (1-4) จึงจะครอบคลุมข้อมูลส่วนที่เหลือ และหลังจากที่วางพีคเพิ่มอีก 4 พีคแล้วก็กดปุ่ม "fitting" ทำให้ได้ผลดังแสดงในรูป

การทำ fitting นั้นอาจจะไม่เข้ากันพอดีกับทุกตำแหน่ง แต่ถ้าเห็นว่าส่วนที่เกินกับส่วนที่ขาดนั้นพอจะชดเชยกันได้ก็ให้ถือว่าใช้ได้ อย่างเช่นในรูปที่ ๔ นั้นมีปัญหาตรงยอดพีค NO ซึ่งเข้ากันไม่พอดี (5) แต่เมื่อพิจารณาพื้นที่ส่วนเกินกับพื้นที่ส่วนขาดแล้วเห็นว่าพอ ๆ กัน ก็เลยปล่อยเลยตามเลย

อีกประเด็นที่ต้องพิจารณาคือลักษณะการลดคงของพีคนั้นควรจะเว้าลงแบบราบเรียบ ไม่มีการโป่งนูน ดังนั้นผมจึงเห็นว่าพีคท้ายสุด (4) นั้นไม่น่าจะเป็นพีคของ NO ดังนั้นในการคิดพื้นที่พีค NO จึงไม่ควรนำเอาพื้นที่พีค (4) นี้มาคิดด้วย

 รูปที่ ๕ รูปร่างพีคหลังจากที่ลบพีคส่วนหางทิ้งไป 1 พีค

พื้นที่พีค NO หาได้จากการรวมพื้นที่พีค 4 พีคที่เหลือ พื้นที่พีคแต่ละพีคดูจากคอลัมน์ทางด้านขวา (1) ซึ่งปรกติโปรแกรมมันจะไม่แสดงพื้นที่ ต้องไปตั้งคำสั่งให้มันแสดงพื้นที่ด้วย รายละเอียดทั้งหมดของแต่ละพีคก็ดูได้จากกล่องที่อยู่ถัดลงมา (2) อยากรู้รายละเอียดของพีคไหนก็ไปกดเลือกจากปุ่มสี่เหลี่ยมแดง ๆ ข้างบน รายละเอียดจะแสดงในกล่องข้างล่าง

อย่างเช่นในที่นี้พีคที่ใช้คำนวณพื้นที่คือพีคที่เวลา 9.451 นาที (พื้นที่ 4956.94) เวลา 10.42 นาที (พื้นที่ 3085.47) เวลา9.336 นาที (พื้นที่ 363.927) และที่เวลา 11.77 นาที (พื้นที่ 1847.66)

ดังนั้นพื้นที่รวมของพีค NO = 4956.94 + 3085.47 + 363.927 + 1847.66 = 10253.997 หน่วย

อันที่จริงเราอาจตรวจสอบว่าผลรวมของพีคทั้ง 4 นั้นควรที่จะยอมรับได้หรือไม่โดยการไปลบพีค O₂ ทิ้งไปด้วย เหลือเอาไว้เฉพาะส่วนของพีค NO จำนวน 4 พีค แล้วก็ลองพิจารณาจากรูปร่างผลรวมของพีคทั้ง 4 นั้น (รูปที่ ๖) ว่ามันเข้ากับรูปร่างของพีค NO ที่ควรจะเป็นหรือไม่ ส่วนรูปร่างที่ควรจะเป็นนั้นเป็นอย่างไรก็คงต้องไปเทียบกับพีคที่เราทำกันในเดือนมิถุนายนช่วงที่ทำการปรับ GC เพื่อหาตำแหน่งพีค NO

รูปที่ 6 รูปร่างเฉพาะของพีค NO เมื่อลบพีค O₂ ทิ้งไป

เดือนนี้เขียนแต่เรื่องวิชาการเฉพาะทางหนัก ๆ ติดต่อกันตั้ง ๑๐ เรื่อง 

 

หวังว่าฉบับถัดไปคงได้เขียนเรื่องอื่นบ้าง

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๑ การยืนยันตำแหน่งพีค NO MO Memoir : Thursday 26 July 2555

ในที่สุดความกังวลที่ผมได้กล่าวไว้ในบันทึกฉบับวันอาทิตย์ที่ ๒๒ กรกฎาคม ก็ผ่านไปด้วยดี

รูปข้างล่างเป็นผลการทดลองของสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) ที่ได้ทำไว้ในช่วงวันพุธที่ ๒๕ จนถึงเช้าวันพฤหัสบดีที่ ๒๖ กรกฎาคมที่ผ่านมา (เช้าวันนี้) ซึ่งผมเข้าไปเอาข้อมูลมาตอนราว ๆ ๘ โมงเช้า

อันที่จริงมันมีกราฟที่อุณหภูมิ 120ºC ด้วย แต่โปรแกรมมันแสดงได้แค่ ๘ เส้นก็เลยขอตัดเส้นนั้นทิ้งไปก่อน

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมของการวิเคราะห์ NO ด้านขาออกจาก reactor ที่อุณหภูมิทำปฏิกิริยาต่าง ๆ กัน ลูกศรสีแดงแสดงตำแหน่งพีค NO

ตอนนี้เท่าที่ทราบก็คือผลการทดลองของสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) ที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอีกตัวก็ให้ผลออกมาทำนองเดียวกัน

ขั้นตอนต่อไปที่ต้องทำก็คือหาวิธีการคำนวณพื้นที่พีค NO โดยต้องแยกพีค O₂ ที่เป็น base line ออกไปก่อน

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