การใช้คุณสมบัติไดอิเล็กทริกในการตอบสนองต่อสารเคมีและการวัดปริมาณ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เสนอการใช้คุณสมบัติไดอิเล็กทริกในการตอบสนองต่อสารเคมีและการวัดปริมาณในตัวอย่างของเหลว โดยได้เลือกของเหลวประเภทสารละลายผสมสองชนิดมาใช้เพื่อสาธิตความสามารถและประสิทธิภาพของหลักการวัด สำหรับสารละลายผสมสองชนิดซึ่งแต่ละองค์ประกอบมีค่าไดอิเล็กทริกที่ต่างกันนั้น ส่งผลให้ค่าไดอิเล็กทริก รวมของระบบเปลี่ยนแปลงไปซึ่งเกิดจากการผลรวมของค่าไดอิเล็กทริกขององค์ประกอบทั้งสอง หากเราสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณตอบสนองใด ๆ อันเกิดจากการเปลี่ยนแปลงไดอิเล็กทริกได้ เราจะสามารถทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณทางเคมีได้ ในงานนี้ ผู้วิจัยประยุกต์ตัวตรวจวัดการนำไฟฟ้าแบบไม่สัมผัสสารละลาย หรือที่เรียกว่า capacitively coupled contactless conductivity detector (C4D) มาใช้กับการวัดเชิงปริมาณทางเคมีในตัวอย่างสารละลายผสมสองชนิด ผู้วิจัยได้สร้างตัวตรวจวัด C4D ขึ้นใช้เอง ทำด้วยท่อพอลิเททระฟลูออโรเอทิลีน หรือ PTFE ที่ป้ายด้วยหมึกโลหะหรือแถบโลหะบริเวณด้านนอก เพื่อให้บางส่วนนำไฟฟ้าได้และทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดด้านนอกจำนวน 2 อิเล็กโทรด โดยได้ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อคุณสมบัติของตัวตรวจวัดที่ได้สร้างขึ้นนี้ ได้แก่ ความถี่และศักย์ไฟฟ้าของสัญญาณที่ให้กับอิเล็กโทรด ขนาดของท่อที่ใช้สร้างตัวตรวจวัด C4D และชนิดของโลหะที่นำมาใช้เป็นอิเล็กโทรด ตัวตรวจวัด C4D จะให้สัญญาณเปลี่ยนแปลงจากตัวทำละลายเมื่อสารละลายมาตรฐานหรือสารละลายตัวอย่างไหลผ่านบริเวณที่มีอิเล็กโทรด การเปลี่ยนแปลงสัดส่วนขององค์ประกอบในสารละลายผสมระหว่างแอลกอฮอล์และน้ำ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณตอบสนองจากตัวแปรอิมพีแดนซ์ (Z) ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการวิเคราะห์หาปริมาณได้โดยการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณตอบสนองของ C4D กับความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายได้ ผลการวิเคราะห์ปริมาณแอลกอฮอล์ในกลุ่มตัวอย่างแอลกอฮอล์ล้างแผลด้วยตัวตรวจวัด C4D นี้ให้ค่าไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญกับวิธีแก๊สโครมาโตรกราฟี นอกจากนี้ ตัวตรวจวัด C4D ยังสามารถอ่านผลได้ทันที ใช้งานง่ายและทนต่อสารเคมี จึงเหมาะแก่การพัฒนาเป็นเครื่องมือภาคสนามเพื่องานควบคุมคุณภาพซึ่งสามารถนำไปติดตั้งในโรงงานผลิต รวมถึงการใช้ในการวัดภายในห้องปฏิบัติการได้อีกด้วย