ห้องปฏิบัติการตรวจวัดสิ่งแวดล้อมหลายแห่งสังเกตเห็นสิ่งเดียวกันเมื่อรับงานหาปริมาณเกลือรวมในน้ำ เวลาที่ใช้ไม่ได้หมดไปกับการระเหยน้ำ แต่หมดไปกับการทำให้น้ำหนักคงที่ในขั้นตอนหลังจากนั้น
มาตรฐาน HJ 51-2024 วิธีมาตรฐานสำหรับการตรวจวิเคราะห์คุณภาพน้ำ — การหาปริมาณเกลือรวม — วิธีกราวิเมตริก มีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม 2025 แทนที่ HJ/T 51-1999 โดยใช้กับน้ำผิวดิน น้ำใต้ดิน น้ำเสียจากครัวเรือน และน้ำเสียอุตสาหกรรม
มาตรฐานนี้เป็นวิธีกราวิเมตริก กล่าวคือ ต้องอบสารตกค้างที่ 105 °C ± 2 °C จนได้น้ำหนักคงที่ และ จะถือว่าถึงน้ำหนักคงที่ก็ต่อเมื่อผลการอบและชั่งน้ำหนักสองครั้งติดกันต่างกันไม่เกิน 0.5 mg
ในทางปฏิบัติ การหาค่าเพียงครั้งเดียวจึงอาจต้องทำหลายรอบ ได้แก่ อบ → ทำให้เย็น → ชั่งน้ำหนัก → ตัดสิน → อบซ้ำ
ขั้นที่หนึ่ง: ถ้วยเปล่าก็ต้องถึงน้ำหนักคงที่เช่นกัน
ประเด็นนี้มองข้ามได้ง่าย มาตรฐาน HJ 51-2024 ไม่ได้ชั่งน้ำหนักสารตกค้างโดยตรง แต่หาปริมาณเกลือรวมจาก ผลรวมของมวลสารตกค้างกับถ้วย หักด้วยมวลของถ้วยเปล่า
ถ้วยจึงต้องถูกอบ ทำให้เย็น และชั่งน้ำหนัก โดยทำซ้ำตามลำดับจนถึงน้ำหนักคงที่ มาตรฐานกำหนดให้ใช้เวลาอย่างน้อย 1 h ต่อรอบการอบ แล้วทำการอบ ทำให้เย็น และชั่งน้ำหนักซ้ำจนได้น้ำหนักคงที่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การทำถ้วยเปล่าให้ถึงน้ำหนักคงที่เป็นขั้นตอนการทดลองที่สมบูรณ์ในตัวเอง
ขั้นที่สอง: ตัวอย่างต้องถึงน้ำหนักคงที่อีกครั้ง
เมื่อถ้วยเปล่าถึงน้ำหนักคงที่แล้วจึงเติมตัวอย่างได้ ตาม HJ 51-2024 โดยทั่วไปจะกรองตัวอย่างน้ำ 100 mL ผ่านเมมเบรน 0.45 μm เติมลงในถ้วยที่ถึงน้ำหนักคงที่แล้ว และระเหยในอ่างน้ำ
เมื่อแห้งแล้วจึงกำจัดสารอินทรีย์ตกค้างด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ จากนั้นนำถ้วยเข้าสู่การอบที่ 105 °C ± 2 °C การทำให้เย็น และการชั่งน้ำหนักอีกครั้ง จนได้น้ำหนักคงที่
ลำดับทั้งหมดจึงเป็น การทำถ้วยเปล่าให้ถึงน้ำหนักคงที่ → การระเหยตัวอย่าง → การกำจัดสารตกค้าง → การทำตัวอย่างให้ถึงน้ำหนักคงที่ → การคำนวณผลลัพธ์ ด้วยเหตุนี้ภาระงานที่ต้องทำด้วยมือของวิธีกราวิเมตริกในการหาปริมาณเกลือรวมจึงไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยเลย
การทำน้ำหนักคงที่ด้วยมือยากที่สุดตรงไหน
สมมติห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่งต้องรันตัวอย่างน้ำ 30 ตัวอย่างในหนึ่งชุด หากถ้วยแต่ละใบต้องชั่งหลายครั้ง ผู้ปฏิบัติงานต้องทำซ้ำ ๆ ดังนี้
- เปิดตู้อบ
- นำถ้วยออก
- ทำให้ถ้วยเย็น
- นำไปยังเครื่องชั่ง
- ชั่งน้ำหนัก
- บันทึกข้อมูล
- ตัดสินว่าถึงน้ำหนักคงที่แล้วหรือไม่
- นำกลับเข้าไปในตู้อบ
และนี่เป็นเพียงตัวอย่างเท่านั้น ยังต้องทำการทำถ้วยเปล่าให้ถึงน้ำหนักคงที่ให้เสร็จก่อน เมื่อขนาดชุดตัวอย่างเพิ่มขึ้น การทำน้ำหนักคงที่จึงกลายเป็นคอขวดของกระบวนการทั้งหมดอย่างรวดเร็ว
ระบบระเหยและทำน้ำหนักคงที่อัตโนมัติช่วยได้อย่างไร
ระบบระเหยและทำน้ำหนักคงที่อัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อกระบวนการนี้ ผนวก การระเหยในอ่างน้ำ + การอบแห้งด้วยความร้อน + การทำให้เย็นอัตโนมัติ + การชั่งน้ำหนักความแม่นยำสูง + การตัดสินน้ำหนักคงที่ ไว้ในเครื่องเดียว
ระบบสามารถทำถ้วยเปล่าให้ถึงน้ำหนักคงที่ก่อน จากนั้นจึงระเหยตัวอย่างและทำสารตกค้างให้ถึงน้ำหนักคงที่ เมื่อผลการชั่งน้ำหนักติดกันเป็นไปตามเงื่อนไขน้ำหนักคงที่ที่ตั้งไว้ ระบบจะสิ้นสุดลำดับของตัวอย่างนั้นโดยอัตโนมัติ
มีประเด็นหนึ่งที่ควรเน้น ค่าความคลาดเคลื่อนของน้ำหนักคงที่ของเครื่องมือต้องแคบกว่าเกณฑ์ที่มาตรฐานกำหนด มิฉะนั้นระบบอัตโนมัติเองจะกลายเป็นแหล่งของข้อผิดพลาด ระบบที่ออกแบบให้มีค่าความคลาดเคลื่อนน้ำหนักคงที่ 0.3 mg จึงมีช่วงเผื่อเมื่อเทียบกับเกณฑ์ 0.5 mg ใน HJ 51-2024 อย่างไรก็ตาม ห้องปฏิบัติการยังต้องดำเนินการกรอง การใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และการอบให้ครบทุกขั้นตอน รวมทั้งข้อกำหนดด้านการเตรียมตัวอย่างและการควบคุมคุณภาพอื่น ๆ ทั้งหมด
การจัดการตัวอย่างแบบเป็นชุด
สำหรับห้องปฏิบัติการที่รันงานคุณภาพน้ำแบบเป็นชุด จำนวนตัวอย่างที่เครื่องเดียวสามารถจัดการได้ในคราวเดียวเป็นตัวกำหนดปริมาณงานต่อวันโดยตรง บางรุ่นรองรับตัวอย่างได้ถึง 69 ตัวอย่างในคราวเดียว
เครื่องมือนี้ไม่ได้เป็นเพียงการแทนที่เครื่องชั่งวิเคราะห์ แต่เป็นการรวมการดำเนินงานที่เคยกระจัดกระจายอยู่ตาม อ่างน้ำ + ตู้อบ + เดซิกเคเตอร์ + เครื่องชั่งวิเคราะห์ + การบันทึกด้วยมือ เข้าไว้ด้วยกัน
การทำน้ำหนักคงที่อัตโนมัติให้อะไรจริง ๆ
คุณค่าไม่ใช่เพียงการให้เครื่องชั่งน้ำหนักแทนผู้ปฏิบัติงาน แต่เป็นการแก้จุดเจ็บปวดที่มีมานานในงานทดสอบด้วยวิธีกราวิเมตริก ได้แก่
- การชั่งน้ำหนักซ้ำจำนวนมาก
- การหยิบจับด้วยมือบ่อยครั้ง
- การตัดสินน้ำหนักคงที่ซ้ำแล้วซ้ำอีก
- ความยากในการจัดการตัวอย่างแบบเป็นชุด
สำหรับห้องปฏิบัติการที่รันตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่างต่อวัน ประโยชน์ที่ได้อาจจำกัด แต่สำหรับแห่งที่ต้องจัดการหลายสิบตัวอย่างขึ้นไป การทำน้ำหนักคงที่อัตโนมัติช่วยลดงานที่ทำซ้ำซากได้อย่างมาก
บทสรุป
วิธีหาปริมาณเกลือรวมตาม HJ 51-2024 เป็นการหาค่าตามตำราที่ใช้หลัก การระเหย – การอบแห้ง – การทำน้ำหนักคงที่ – การชั่งน้ำหนัก
ห้องปฏิบัติการที่ต้องการเพิ่มปริมาณงานจึงควรมองให้ไกลกว่าความเร็วในการระเหย และมุ่งไปที่ สองขั้นตอนที่ต้องทำซ้ำ ได้แก่ การทำถ้วยเปล่าให้ถึงน้ำหนักคงที่ และการทำตัวอย่างให้ถึงน้ำหนักคงที่
