nghiÊn cỨu phÂn tÍch ĐỒng thỜi mỘt sỐ hỢp chẤt … tat lats...dũng, tạ thị...

27
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- Khut Hoàng Bình NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT NITRO BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE Chuyên ngành:Hóa phân tích Mã s: 62440118 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HC Hà Ni - 2018

Upload: others

Post on 01-Nov-2019

3 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

--------------------------------

Khuất Hoàng Bình

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ

HỢP CHẤT NITRO BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE

Chuyên ngành:Hóa phân tích

Mã số: 62440118

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2018

Page 2: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Công trình được hoàn thành tại:

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Tạ Thị Thảo

2. PGS.TS. Trần Văn Chung

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp cơ sở chấm luận án tiến sĩ

họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

vào hồi giờ ngày tháng năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

Page 3: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Khuất Hoàng Bình, Trần Văn Chung, Tạ Thị Thảo, Nguyễn Thu Hương

(2015), “Nghiên cứu xác định một số hợp chất hữu cơ nhóm nitro bằng

phương pháp von-ampe”, Tạp chí Hóa học, 53(5e1), tr.74-77.

2. Khuất Hoàng Bình, Đinh Thế Dũng, Nguyễn Thu Hương,Trần Văn

Chung, Tạ Thị Thảo (2016), “Xác định đồng thời một số hợp chất nitro

bằng phương pháp Von-ampe kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến

tuyến tính”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, 32(3), tr.94-98.

3. Khuất Hoàng Bình, Trần Văn Chung, Nguyễn Thu Hương, Đinh Thế

Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng

phương pháp Von-Ampe xung vi phân kết hợp với bình phương tối

thiểu nghịch đảo”, Tạp chí Hóa học, 55(5e12), tr.219-222.

4. Vũ Thị Phương, Khuất Hoàng Bình, Vũ Minh Thành, Nguyễn Tuấn Hồng

(2017), “Phân tích hàm lượng 2,4,6-Trinitrotoluen bằng phương pháp

Von-Ampe”, Tạp chí Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam, 6(4), tr.100-103.

5. Khuất Hoàng Bình, Trần Văn Chung, Nguyễn Thu Hương, Tạ Thị Thảo

(2018) “Simultaneous analysis of nitro compounds by Voltammetric

method combined with the partial least squares (PLS) and the principal

component regression (PCR)”, International Journal of Engineering

Research & Science (IJOER), 4(1), pp.44-48.

6. Khuất Hoàng Bình, Trần Văn Chung, Nguyễn Thu Hương, Tạ Thị Thảo

(2018) “Simultaneous analysis of nitro compounds by Voltammetric

method combined with the principal component regression (PCR)”,

International Journal of Engineering Research & Science (IJOER),

4(10), pp.6-11.

Page 4: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

1. Tính cấp thiết của luận án

Các hợp chất hữu cơ nhóm nitro được sử dụng phổ biến trong các ngành

công nghiệp, chúng có độc tính cao, có khả năng gây ô nhiễm môi trường. Các

phương pháp phân tích đã được nghiên cứu như nhóm các phương pháp sắc ký:

HPLC, GC và phương pháp điện di mao quản; các phương pháp quang phổ như

UV-VIS, IR, phổ Raman cũng đã được nghiên cứu nhưng không phổ biến.

Những phương pháp này đòi hỏi phải có quá trình tiền xử lý mẫu trước khi đo

mẫu gây tốn nhiều thời gian, công sức… Phương pháp Von-Ampe có ưu điểm là

độ nhạy cao, kỹ thuật tương đối đơn giản và đặc biệt tốn ít chi phí cũng đã được

sử dụng để xác định các hợp chất nhóm nitro vòng thơm. Tuy nhiên, do độ tương

đồng về công thức cấu tạo nên các píc khử của chúng thường bị chồng chéo lên

nhau, khó định lượng chính xác riêng lẻ từng thành phần chất trong hỗn hợp.

Chính vì vậy, đề tài: "Nghiên cứu phân tích đồng thời một số hợp chất

nitro bằng phương pháp Von-Ampe" sẽ sử dụng phương pháp Von-Ampe kết

hợp với phương pháp hồi quy đa biến tuyến tính và phi tuyến tính, cho phép định

lượng nhanh, chính xác từng hợp chất nitro có mặt trong hỗn hợp mà không cần

tách loại chúng ra khỏi nhau.

2. Mục tiêu của luận án

Xây dựng phương pháp phân tích Von-Ampe kết hợp với phương pháp hồi

quy đa biến để xác định đồng thời các chất hữu cơ vòng thơm chứa nhóm nitro

trong môi trường nước. Ứng dụng để xác định một số hợp chất nitro vòng thơm

trong nước mặt, nước thải tại các nhà máy quốc phòng.

3. Nội dung luận án

- Nghiên cứu đặc tính điện hóa của một số hợp chất hữu cơ nhóm nitro và

tìm điều kiện tối ưu xác định các hợp chất hữu cơ nhóm nitro.

- Đánh giá tính cộng tính tín hiệu đo từ đó lựa chọn và sử dụng mô hình

hồi qui đa biến để phân tích tín hiệu Von-Ampe của mẫu chứa đồng thời các

hợp chất nitro vòng thơm.

- Ứng dụng qui trình phân tích xây dựng được để phân tích mẫu thực tế và

so sánh kết quả với một số phương pháp khác.

4. Những đóng góp mới của luận án

- Điểm mới của luận án: Xây dựng thành công quy trình phân tích

nhanhcác hợp chất nhóm nitro vòng thơm trong cùng hỗn hợp bằng phương

pháp Von-Ampe kết hợp phương pháp hồi quy đa biến.Đã loại trừ được ảnh

hưởng của nền mẫu bằng cách xây dựng mô hình hồi qui đa biến với nền mẫu

thực.

- Ý nghĩa của luận án: Mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc phân

tích đồng thời các hợp chất hữu cơ có nhóm nitro bằng phương pháp Von-

Ampe, với ưu điểm là có độ nhạy và độ chính xác cao, kỹ thuật tương đối đơn

Page 5: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

giản, tốn ít kinh phí hơn nhiều so với các phương pháp khác và có thể phân tích

nhanh hàng loạt mẫu mang lại hiệu quả kinh tế.

B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

Chương 1: Tổng quan Chương 1 giới thiệu về một số hợp chất nitro vòng thơm, ứng dụng và

nguồn phát thải của chúng. Đồng thời đã tổng hợp được tài liệu trong và ngoài nước về các phương pháp phân tích hợp chất nitro vòng thơm gồm: Nhóm phương pháp quang phổ, sắc ký và Von-Ampe hay Von-Ampe kết hợp hồi quy đa biến. Tổng quan đặt cơ sở khoa học và định hướng cho việc thực hiện nội dung nghiên cứu để đạt mục tiêu của luận án.

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

2.1. Hóa chất và thiết bị

2.1.1. Hóa chất - Chất chuẩn: Nitrobenzen (NB) ở dạng lỏng (Trung Quốc), 2-nitro

phenol (2-NP), 3-nitro phenol (3-NP), 4-nitro phenol (4-NP), TNT và DNT ở dạng rắn (Merk, Đức). Các chất đều có độ tinh khiết P.A.

- Các hóa chất khác được sử dụng trong luận án như NaOH, NH4Cl, NH4OH, CH3COOH, H3BO3, H3PO4, HCl, axit fomic đều có độ tinh khiết (P.A).

- Dung môi sử dụng cho LCMS/MS: Metanol (MS grade)

2.1.2. Thiết bị - Cân phân tích HR 200 (Nhật) có độ chính xác ± 0,002 g - Máy đo pH Precisa (Thụy Sỹ) có độ chính xác ± 0,02 đơn vị pH

- Máy phân tích điện hóa đa năng Metrohom 797 (Thụy Sỹ) với ba điện cực: Điện cực làm việc: HMDE; điện cực so sánh: Ag/AgCl/Cl; điệnphụ trợ: Pt. - Thiết bị sắc ký lỏng khối phổ LC/MS/MS SCIEX X500R QTOF (Mỹ) + Cột tách:C18 110Ao(2,0 mm × 50mm × 3 µm) + Đầu ion hóa điện tử (ESI), đầu ion hóa hóa học tại áp suất khí quyển (APCI) - Thiết bị HPLC PH 1100, detector UV, cột C18 (200 x 4 mm×5 µm).

2.2. Đối tượng và chỉ tiêu phân tích Các hợp chất nitro vòng thơm thuộc nhóm vật liệu nổ được sử dụng nhiều trong quân đội bao gồm: Nitrobenzen (NB), 2-Nitrophenol, 3-Nitrophenol, 4-Nitrophenol, Dinitrotoluen (DNT) và Trinitrotoluen (TNT). Một số mẫu thực tế là các loại nước thải hay nước mặt tại các nhà máy quốc phòng.

2.3. Phương pháp Von-Ampe xác định NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT

2.3.1. Nghiên cứu đặc tính điện hóa của hợp chất nitro vòng thơm 1. Nghiên cứu đặc tính điện hóa

Điều kiện làm việc ban đầu của thiết bị: + Thế bắt đầu: 0 V + Thế kết thúc: -0,6 V; + Tốc độ quét thế: 12,5 mV/s + Biên độ xung: 50mV + Bước nhảy thế: 5 (mV/s) + Chu kỳ xung:0,04 s + Thời gian thổi khí nitơ: 120 s + Thời gian nghỉ: 10 s, + Kích thước giọt thủy ngân: 4 + Chế độ quét DP.

2. Nghiên cứu xác định điều kiện tối ưu

Page 6: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

a. Khảo sát và lựa chọn pH của dung dịch điện li: Sử dụng RB có khoảng

pH từ 2 đến 10

b. Lựa chọn dung dịch nền điện li: Gồm đệm amoni (0,1M) pH = 9,3; hệ đệm

Britton-Robinson ở các giá trị pH khác nhau và đệm axetat (0,1M) pH = 4,6. c. Khảo sát thời gian thổi khí ni tơ, tốc độ quét thế, biên độ xung, thời gian

nghỉ: Theo phương pháp đơn biến, các điều kiện khảo sát ban đầu được giữ

nguyên chỉ thay đổi yếu tố cần khảo sát tại các giá trị khác nhau.

d. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion vô cơ: Fe3+, Mn2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+

2.3.2. Xác định đồng thời các hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp

Von-Ampe kết hợp với hồi qui đa biến

1.Tín hiệu Von-Ampe khi có đồng thời các hợp chất: Ghi đường Von-Ampe ở

các điều kiện đã khảo sát được của 6 hợp chất NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT,

TNT riêng biệt có nồng độ 1ppm cho từng chất và đường Von-Ampe dung dịch

hỗn hợp của chúng.

2. Khảo sát tính cộng tính tín hiệu đo

2.3.3. Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi qui đa biến xây dựng trên nền

chuẩn và nền mẫu thực

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn để xây dựng ma trận chuẩn và ma trận

kiểm tra chứa hỗn hợp gồm NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT có nồng độ từ

0,5 đến 2,5 mg/l trên hai nền mẫu chuẩn và nền mẫu thực. Đo cường độ dòng

của các dung dịch tại 120 điểm thế khác nhau trong khoảng thế từ 0 đến -0,6 V

(mỗi 0,005 mV lại ghi một điểm). Lưu kết quả dưới dạng ma trận tín hiệu đo để

xây dựng mô hình hồi qui. Xử lý số liệu trên phần mềm Matlab sử dụng các mô

hình hồi quy đa biến: CLS, ILS, PCR, PLS và ANN.

2.4. Xây dựng phương pháp phân tích đối chứng LC-MS/MS và HPLC-UV

2.4.1. Điều kiện phân tích HPLC-UV

+ Cột Hypersil C18 (200 x 4 mm), Áp suất: 280 bar

+ Tỷ lệ pha động MeOH/H2O:70/30; Tốc độ dòng: 0,8 ml/phút

2.4.2. Nghiên cứu xác định 2-NP,3-NP, 4-NP, DNT và TNT bằng phương

pháp LCMS/MS

1. Khảo sát điều kiện đo trên hệ MS/MS

- Thời gian chạy: 10 phút

- Cài đặt tham số MS và tự động khảo sát các thông số cho từng chất với các giá

trị như sau: Nhiệt độ(oC): 350, 400, 450, 500; GS1 (psi): 25, 30, 40, 50; GS2

(psi): 25, 30, 40, 50; CUR (psi): 10, 15, 20, 25;DP (V) : -100, -90; -80, -70; CE

(V) TOF MS: -5, -10, -20, 30; CE (V) TOF MSMS: -20, -30, -40, -50.

2. Khảo sát điều kiện phân tích trên hệ LC

- Thời gian: 10 phút, tốc độ dòng: 0,3 ml/phút, pha động chạy chế độ gradien sử

dụng hệ dung môi: Pha động A: Nước cất, pha động B: MeOH + 0,1 % acid

formic theo thể tích.

Page 7: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

- Thay đổi thông số cần khảo sát bao gồm: Thời gian chạy LC: 7, 10, 12, 15

phút; tốc độ dòng tại các giá trị: 0,1; 0,3; 0,5; 1 ml/phút, khảo sát tỷ lệ pha động

theo một số gradien.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

3.1. Nghiên cứu đặc tính điện hóa của hợp chất nitro vòng thơm

3.1.1. Sóng khử Von-Ampe của các hợp chất nitro vòng thơm

VonAmpe đồ của quá trình khử hợp chất nitro vòng thơm trên điện cực

HMDE thu được ở hình 3.1, bảng 3.1.

a-

a-

a-

b-

b-

b-

a-

a-

a-

b-

b-

b-

Hình 3.1: Đường Von-Ampe của NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT và TNT (1mg/l)

a -Nền đệm axetat b- Nền đệm amoni

Bảng 3.1: Thế xuất hiện píc của các hợp chất ở các nền điện ly khác nhau

Nền Thế xuất hiện píc (V)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT (2 pic) TNT (3pic)

Axetat -0,297 -0.251 -0,267 -0,337 -0,176 -0,076, -0,161

0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

I (A

)

Nitrobenzen

-0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

-25.0n

I (A

)

2-NP

0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

0

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

-50.0n

-60.0n

I (A)

3-NP

-0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

I (A

)

Nitrobenzen

-0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

-25.0n

-30.0n

I (A

)

2-NP

-0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

-25.0n

-30.0n

I (A)

3-NP

-0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60

U (V)

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

-50.0n

-60.0n

I (A

)

4-NP

0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60

U (V)

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

I (A)

DNT2

DNT1

0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60

U (V)

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

-50.0n

I (A)

TNT1

TNT3

TNT2

-0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -1.00 -1.10

U (V)

-5.00n

-10.0n

-15.0n

-20.0n

-25.0n

-30.0n

-35.0n

I (A)

4-NP

-0.20 -0.40 -0.60 -0.80

U (V)

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

-50.0n

-60.0n

I (A

)

DNT1

DNT2

-0.20 -0.40 -0.60 -0.80

U (V)

-10.0n

-20.0n

-30.0n

-40.0n

-50.0n

I (A

)

TNT2

TNT1

TNT3

Page 8: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

(pH = 4,6) -0,282 -0,267

Amoni

(pH = 9,3) -0,587 -0,585 -0,596 -0,797

-0,432

-0,588

-0,301, -0,432

-0,573

3.1.2. Khảo sát điều kiện tối ưu xác định NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT và TNT

3.1.2.1. Ảnh hưởng của pH dung dịch nền điện ly

Sự phụ thuộc của cường độ dòng và thế đỉnh pic vào pH được thể hiện

trong hình 3.2, 3.3, 3.4.

Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH tới cường độ dòng và thế đỉnh pic

của NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP

Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH tới cường độ dòng và thế đỉnh pic của DNT

Hình 3.4: Ảnh hưởng của pH tới cường độ dòng và thế đỉnh pic của TNT

Thực nghiệm cho thấy rằng sự phụ thuộc của tín hiệu pic vào pH là không

giống nhau giữa các chất.

- Đối với NB và nhóm nitro phenol (2,3,4-NP) nhìn chung I có xu hướng giảm

dần khi pH tăng. Tín hiệu pic ở môi trường axit tốt hơn ở môi trường kiềm.

- Đối với DNT cho 2 pic với tín hiệu khác nhau. Ở píc thứ nhất, tín hiệu píc

ổn định đến pH = 6 sau đó giảm nhẹ ở pH = 7 và tăng mạnh khi pH tăng. Píc

thứ 2 lại cho thấy sự giảm cường độ dòng khi tăng pH.

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

NB

2-NP

3-NP

I (nA)

pH 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

NB

2-NP

pH

-E (V)

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

DNT1

DNT2

pH

I (nA)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

DNT1

DNT2

pH

-E (V)

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

TNT1TNT2TNT3

pH

I (nA)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

TNT1

TNT2

TNT3

-E (V)

pH

Page 9: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

- Tương tự DNT, TNT cho 3 pic với tín hiệu khác nhau. Ở pic thứ 1 và 2, tín

hiệu píc ổn định đến pH = 6 sau đó có xu hướng tăng khi pH tăng. Píc thứ 2 lại

cho thấy sự giảm cường độ dòng khi tăng pH.

- Thế xuất hiện pic của cả 5 hợp chất đều có xu hướng dịch chuyển về phía

âm hơn khi tăng pH.

Chọn khoảng pH tối ưu cho xác định các hợp chất trên là từ 4 đến 6 do tín

hiệu pic của chúng đạt tốt nhất, ổn định và không có sự chồng chéo nhiều giữa các đỉnh píc của các chất nghiên cứu.

3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của dung dịch nền điện ly a. Lựa chọn dung dịch nền

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của dung dịch nền đến cường độ dòng đỉnh pic

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung dịch nền cho thấy nền đệm axetat

cho chiều cao pic Von-Ampe cao nhất và ổn định nhất, hình dạng pic thu được đẹp hơn các nền đệm còn lại. Vì vậy chúng tôi chọn axetat làm nền điện ly cho

các nghiên cứu tiếp theo.

b. Lựa chọn nồng độ nền điện ly Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ nền đến cường độ dòng đỉnh pic

Hợp chất

(C = 1 mg/l)

Cường độ dòng (nA)

0,005 M 0,01 M 0,03 M 0,05 M 0,1 M 1 M

NB 30,0 33,2 34,9 34,4 32,5 29,6

2-NP 19,1 19,1 18,9 18,7 17,2 16,9

3-NP 43,3 52,5 52,7 51,7 50,5 48,2

4-NP 41,6 44,1 47,4 49,3 47,3 46,3

DNT1 15,2 23,9 23,3 23,4 23,2 22,5

DNT2 10,9 16,4 22,4 26,4 28,6 27,5

TNT1 16,2 17,8 17,1 17,1 16,6 14,1

TNT2 16,6 17,2 17,5 17,6 16,9 14,5

TNT3 16,5 23,2 30,1 32,9 31,1 28,2

Ở nồng độ đệm axetat thấp (<0,005M) tín hiệu píc nhỏ, pic thu được xấu và không cân đối, ở nồng độ cao (> 1 M) pic bắt đầu không cân đối và tín hiệu bị giảm đi. Khi tăng nồng độ đệm axetat từ 0,005 đến 0,01 M đều có sự tăng I đáng

Hợp chất

(C = 1 mg/l)

Cường độ dòng (nA)

Axetat (0,1M)

(pH=4,6)

RB

(pH=4,5)

Amoni (0,1M)

(pH=9,3)

RB

(pH=9,4)

NB 34,4 33,9 15,8 13,7

2-NP 20,9 19,8 17,7 14,0

3-NP 51,2 51,8 19,6 13,1

4-NP 48,2 41,2 24,2 13,6

DNT1 23,3 21,8 42,6 36,5

DNT2 29,0 22,1 23,6 18,3

TNT1 20,6 12,2 28,5 24,8

TNT2 19,4 15,2 33,5 25,2

TNT3 28,6 23,5 16,9 12,3

Page 10: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

kể sau đó ít thay đổi ở nồng độ đệm từ 0,01 đến 0,05M và ở nồng độ 0,1 M bắt

đầu có sự giảm nhẹ tín hiệu phân tích. Đồng thời với sự tăng I, Ep cũng có xu

hướng bị dịch chuyển về phía dương hơn khi tăng nồng độ dung dịch đệm. Khoảng nồng độ tối ưu để xác định các hợp chất trên chúng tôi chọn trong

khoảng từ 0,01M đến 0,1M.

3.1.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đuổi oxi hòa tan Bảng 3.5: Sự phụ thuộc của cường độ dòng đỉnh pic theo thời gian đuổi ôxy

Khi thời gian sục khí nitơ chưa đủ thì tín hiệu pic thu được thấp, thậm trí

không xuất hiện pic như ở TNT1, TNT2 và hình dạng pic thu được rất xấu, chân

pic dâng cao do xuất hiện pic khử oxi. Cường độ dòng thu được ổn định khi thời

gian sục khí khoảng 60 giây. Tuy nhiên khi thời gian sục khí tăng lên khoảng

180 giây lại thấy có hiện tượng giảm nhẹ cường độ dòng. Kết quả khảo sát cho

thấy thời gian loại oxi bằng dòng khí nitơ là khoảng 90s đến 120s đủ để có

chiều cao pic ổn định.

3.1.2.4. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế Bảng 3.6:Sự phụ thuộc của cường độ dòng và thế đỉnh pic và tốc độ quét thế (mV/s)

Hợp chất I (nA) Ep (V)

5 10 12,5 15 20 5 10 12,5 15 20

NB 16,4 18,8 19,9 20,4 21,4 -0,322 -0,322 -0,327 -0,326 -0,330

2-NP 18,7 20,3 21,9 22,6 23,8 -0,273 -0,277 -0,281 -0,283 -0,289

3-NP 17,9 23,4 25,1 26,5 29,5 -0,302 -0,303 -0,306 -0,308 -0,314

4-NP 15,8 20,4 22,6 23,4 26,2 -0,382 -0,386 -0,386 -0,386 -0,394

DNT1 13,5 19,8 21,4 24,6 31,4 -0,227 -0,231 -0,236 -0,237 -0,239

DNT2 17,5 29,1 34,7 37,0 46,3 -0,326 -0,334 -0,337 -0,34 -0,348

TNT1 13,1 15,4 15,7 17,0 17,6 -0,133 -0,135 -0,136 -0,137 -0,135

TNT2 8,2 13,6 16,0 17,3 19,7 -0,214 -0,222 -0,227 -0,226 -0,23

TNT3 20,6 29,6 32,4 34,7 37,3 -0,319 -0,329 -0,327 -0,339 -0,341

Hợp chất Cường độ dòng (nA)

0 giây 30 giây 60 giây 90 giây 120 giây 180 giây

NB 22,2 22,9 23,6 23,6 23,6 22,9

2-NP 17,8 20,6 22,5 22,9 22,7 20,8

3-NP 21,3 24,5 25,3 25,4 25,2 25,1

4-NP 20,7 22,2 23,0 23,1 22,8 21,1

DNT1 17,1 19,9 22,5 22,7 22,8 21,9

DNT2 14,9 17,9 20,1 20,2 20,1 19,7

TNT1 0 12,6 15,8 17,0 17,1 17,1

TNT2 0 13,6 15,8 16,0 16,2 16,1

TNT3 30,4 30,1 32,9 32,7 32,9 32,6

Page 11: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Chiều cao dòng pic Von-Ampe của RNO2 tăng tỉ lệ với căn bậc hai của tốc

độ quét. Thực tế cho thấy khi tăng tốc độ quét thế, Epic dịch chuyển về phía âm

hơn, và đường pic không cân đối, do đó tốc độ quét thế 12,5 mV/s được lựa

chọn cho các thí nghiệm nghiên cứu tiếp theo.

3.1.2.5. Ảnh hưởng của biên độ xung Bảng 3.7: Ảnh hưởng của biên độ xungđến cường độ dòng đỉnh pic

Hợp chất Cường độ dòng (nA)

10 mV 30 mV 50 mV 80 mV 100 mV 150 mV

NB 3,0 11,0 23,5 31,0 43,1 49,3

2-NP 2,1 9,7 21,7 34,9 42,1 48,1

3-NP 2,8 12,0 24,4 41,7 49,2 50,9

4-NP 2,9 10,5 22,6 36,6 52,3 62,6

DNT1 2,2 10,1 22,5 32,4 44,4 40,7

DNT2 2,3 9,2 20,3 27,5 38,6 47,2

TNT1 2,0 8,6 17,1 18,3 16,7 14,3

TNT2 1,2 6,7 16,3 27,7 27,3 22,8

TNT3 3,7 15,8 33,0 51,1 58,6 58,4

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của biên độ xung đến thế đỉnh pic(V)

Hợp chất Thế đỉnh pic (V)

10 mV 30 mV 50 mV 80 mV 100 mV 150 mV

NB - 0,337 -0,332 -0,327 -0,316 -0,301 -0,266

2-NP -0,268 -0,254 -0,262 -0,247 -0,202 -0,184

3-NP -0,332 -0,322 -0,311 -0,296 -0,286 -0,241

4-NP -0,401 -0,394 -0,387 -0,372 -0,367 -0,322

DNT1 -0,226 -0,221 -0,221 -0,211 -0,197 -0,148

DNT2 -0,337 -0,342 -0,332 -0,327 -0,312 -0,276

TNT1 -0,125 -0,146 -0,131 -0,116 -0,096 -0,045

TNT2 -0,212 -0,232 -0,227 -0,221 -0,196 -0,156

TNT3 -0,346 -0,337 -0,329 -0,312 -0,297 -0,252

Chiều cao dòng pic Von-Ampe của RNO2 tăng lên khi tăng biên độ xung

từ 10 đến 100 mV, cùng với sự tăng I thì Ep dịch chuyển về phía dương hơn.

Trong quá trình nghiên cứu, biên độ xung được lựa chọn là 50 mV vì ở giá trị

này cho độ nhạy tương đối cao, pic cân đối.

3.1.2.6. Ảnh hưởng của thời gian nghỉ Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian nghỉ đến đến cường độ dòng đỉnh pic

Hợp chất

(C = 1 mg/l)

Cường độ dòng (nA)

0 giây 2 giây 5 giây 10 giây 15 giây

NB 19,64 19,63 19,67 19,62 19,65

2-NP 21,32 21,35 21,34 21,37 21,37

3-NP 24,13 24,16 24,11 24,15 25,16

4-NP 22,07 22,06 22,05 22,09 22,01

Page 12: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

DNT1 21,46 21,47 21,52 21,49 21,51

DNT2 31,17 31,19 34,20 34,18 34,22

TNT1 15,10 15,16 15,24 15,19 15,23

TNT2 15,91 15,95 15,97 15,96 16,00

TNT3 30,96 30,95 31,04 31,07 31,05

Ở cả 6 hợp chất, cường độ dòng hầu như không thay đổi khi tăng thời gian

nghỉ. Như vậy có thể nhận định là trong khoảng thời gian nghỉ khảo sát, sự hấp

phụ của chất phân tích lên bề mặt điện cực HMDE là không đáng kể. Tuy nhiên

khi thời gian nghỉ ít, tín hiệu đường Von-Ampe ở các điểm thế ban đầu bị

nhiễu, không ổn định. Thời gian nghỉ từ 5 đến 15 giây, tín hiệu dòng đạt ổn định

nhất.

3.1.2.7. Ảnh hưởng của một số ion vô cơ

Các ion kim loại được khảo sát là những ion Fe3+, Mn2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+,

Cd2+. Đây là những ion phổ biến, thường có trong các đối tượng cần phân tích

và có khả năng khử cực trên điện cực giọt thủy ngân ở vùng thế khảo sát. Kết

quả khảo sát:

- Không có sự xuất hiện pic khử của các ion Fe3+, Mn2+, Zn2+, Cd2+, đường

Von-Ampe thu được chỉ là đường nhiễu nền với cường độ rất nhỏ.

- Có sự xuất hiện pic khử của Cu2+ tại E = 0V ở gần pic TNT1 (E=0,076 V).

Pic của Pb2+ tại E = -0,409V, gần píc 4-NP (E=0,337 V). Các ion này không ảnh

hưởng nhiều đến việc phát hiện các hợp chất nitro vòng thơm khi ở nồng độ nhỏ

hơn 100 lần nồng độ chất cần xác định.

3.1.3. Khảo sát khoảng tuyến tính, độ lặp lại, LOD, LOQ

3.1.3.1. Khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn

Quá trình khảo sát nhận thấy giới hạn tuyến tính (LOL) của cả 6 hợp chất

là 9 mg/l, khoảng tuyến tính của các chất là 0,01 mg/l đến 9 mg/l.

3.1.3.2. Đánh giá độ lặp lại, LOD, LOQ

Bảng 3.11: Độ lặp của phép đo, LOD, LOQ xác định

NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP (0,05 mg/l) và DNT, TNT (0,1 mg/l)

TT NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT1 DNT2 TNT1 TNT2 TNT3

RSD(%) 4,71 4,61 3,29 3,44 2,35 2,32 4,75 3,67 2,61

LOD (mg/l) 0,007 0,007 0,005 0,005 0,007 0,007 0,014 0,011 0,008

LOQ (mg/l) 0,024 0,023 0,016 0,017 0,023 0,023 0,047 0,037 0,026

Độ lệch chuẩn tương đối đều (RSD) < 5% nên nó chấp nhận được trong

phép phân tích.

3.2. Nghiên cứu khả năng kết hợp phương pháp Von-Ampe với hồi quy đa

biến xác định đồng thời các chất

3.2.1. Tín hiệu Von-Ampe khi có đồng thời các hợp chất

Đường Von-ampe của NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT và hỗn hợp thể

hiện trên hình 3.13.

Page 13: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Thế đỉnh píc của NB, 2-NP, 3-NP

và 4-NP lần lượt tại -0,297, -0,251, -

0,267 và -0,337 V. TNT cho 3 píc tại

-0,076 (TNT1), -0,161 (TNT2), -0,267

V (TNT3) và DNT cho 2 píc tại -0,176

(DNT1), -0,282 V (DNT2). Thế đỉnh

pic của nhóm các chất khảo sát ở rất

gần nhau và có sự xen phủ giữa các

đường Von-Ampe. Để có thể xác định

đồng thời cả 6 hợp chất mà không cần

phải tách loại ra khỏi nhau thì cần phải

kết hợp với phương pháp hồi quy đa

biến.

3.2.2. Khảo sát tính cộng tính tín hiệu đo

Tín hiệu pic của hỗn hợp theo lý thuyết và

theo thực tế không sai khác nhiều, sai số

giữa Ithực và Ilý thuyết hầu hết đều nhỏ hơn

10%. Nhìn chung, phổ Von-Ampe của hỗn

hợp 6 chất theo thực tế và theo lý thuyết gần

như trùng lặp vào nhau. Như vậy có thể kết

luận tín hiệu Von-ampe của chúng có tính

cộng tính. Do đó có thể sử dụng phương

pháp hồi quy đa biến tuyến tính để xác định

đồng thời cả 6 hợp chất trên trong cùng một

hỗn hợp.

3.3. Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi quy đa biến xây dựng trên nền chuẩn

3.3.1. Ma trận mẫu chuẩn và ma trận mẫu kiểm tra

Ma trận nồng độ dung dịch mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra có kích thước

(38x6) và (15x6). Lưu kết quả dưới dạng ma trận tín hiệu đo có kính thước

(38x120) và (15x120) để xây dựng mô hình hồi qui.

3.3.2. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình CLS

Bảng 3.14: Độ chính xác của các mẫu theo phương pháp CLS

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

R 0,98 0,63 0,92 0,98 0,98 0,99

Re (%) 96,3 95,8 110,1 102,9 98,3 99,5

RSE (%) 9,1 29,7 24,7 7,3 11,1 5,9

RSEt(%) 18,1

Sử dụng mô hình CLS để xác định TNT, DNT thì cho kết quả tốt nhưng

để xác định đồng thời 6 hợp chất theo mô hình CLS thì lại gặp sai số tương đối

lớn. Vì vậy không nên sử dụng mô hình CLS để định lượng đồng thời các hợp

chất trên.

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0

20

40

60

80

100

120

140

160 71: NB

2: 2-NP

3: 3-NP

4: 4-NP

5: DNT

6: TNT

7: HH

Curr

ent (n

A)

Potential (-V)

1

2

43

56

Hình 3.13: Đường Von-ampe của NB, 2-

NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT (1ppm) và

hỗn hợp của chúng

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

30

60

90

120

150

180Phæ lý thuyÕt

I (n

A)

-E (V)

Phæ thùc

Hình 3.13: Đường Von-ampe của NB,

2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT (1ppm)

và hỗn hợp của chúng

Page 14: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

3.3.3. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình ILS

Bảng 3.15: Độ chính xác của các mẫu theo phương pháp ILS NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

R 0,57 0,39 0,55 0,63 0,46 0,92

Re (%) 65,7 98,2 132,5 92,2 81,1 106,0

RSE (%) 62,4 73,7 108,9 38,7 61,9 24,7

RSEt(%) 67,3

Với phương pháp ILS, sai số chuẩn tương đối (RSE) của từng chất đều rất

lớn, dao động từ 24,7 đến 108,9 % phù hợp với độ tương quan thu được cũng

rất bé. Sai số chuẩn tương đối ước đoán của 15 mẫu RSEt lên đến 67,3 %. Như

vậy mô hình này gặp phải sai số lớn và độ tin cậy thấp.

3.3.4. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình PCR

3.3.4.1. Khảo sát lựa chọn số cấu tử chính cho mô hình PCR

Kết quả thu được cho thấy 3 cấu tử đầu tiên đã chứa hầu hết lượng thông

tin của tập số liệu, PC= 3 đến 25 để khảo sát lựa chọn số PC tối ưu. Bảng 3.16: Sự phụ thuộc của RSE, RSEt vào số PC theo phương pháp PCR

Số PC RSE (%) RSEt (%)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

3 30,8 26,9 21,1 19,9 28,0 23,9 26,0

5 14,8 24,0 19,3 8,9 10,6 5,7 16,1

7 10,0 15,7 12,6 7,3 9,0 5,3 11,0

9 9,8 16,4 11,3 7,0 7,4 5,8 10,9

11 9,6 17,2 10,7 6,9 7,0 5,3 11,0

13 9,5 15,9 9,5 6,9 9,1 4,8 10,4

15 9,5 14,2 10,0 6,5 9,0 4,8 9,9

17 9,1 14,0 10,5 6,8 10,6 5,4 10,1

19 9,3 16,2 11,3 7,8 10,0 4,7 10,9

21 9,6 15,6 13,5 8,1 8,4 4,7 11,1

23 10,1 15,1 15,6 8,2 7,5 4,8 11,3

25 10,1 16,1 15,6 10,2 8,0 6,2 12,0

Độ chính xác của mô hình hồi quy xác định các hợp chất trong mẫu kiểm

tra tự tạo được biểu diễn trên hình 3.17.

Giá trị RSEt thu được thấp và ổn

định nhất từ PC 7 đến PC thứ 19,

sau đó lại tăng dần lên khi tăng

PC. Tại PC = 15, giá trị sai số

chuẩn ước đoán của 15 mẫu kiểm

tra là thấp nhất (9,9%). Dựa vào cả

3 thông số R, RSE và RSEt chúng

tôi lựa chọn số PC bằng 15 để làm

mô hình chuẩn cho phân tích mẫu

thực tế.

Tại PC = 15, có thể đánh giá

tổng thể khi phân tích 6 hợp chất

Hình 3.17: Độ chính xác của mô hình hồi qui

xác định các hợp chất trong mẫu kiểm tra tự tạo

theo phương pháp PCR

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25

n- PC

RSEt (%)

Page 15: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

trong cùng hỗn hợp khi nhìn vào hệ số tương quan và giá trị sai số chuẩn tương

đối: 2-NP có độ tin cậy nhỏ nhất và gặp sai số lớn nhất (RSE = 14,2 %), TNT

cho kết quả rất tốt, độ tin cậy lớn (R gần tiến đến 1) và sai số nhỏ (RSE =

4,8%). Các hợp chất còn lại cũng cho sai số nhỏ hơn 10% và độ tin cậy lớn (đều

lớn hơn 0,9). Như vậy có thể sử dụng mô hình PCR để phân tích đồng thời các

hợp chất trên.

3.3.4.2. Loại trừ giá trị đo bất thường (outlier)

Trong các mẫu lựa chọn làm ma trận chuẩn, mẫu nào khi loại bỏ mà làm giá

trị RSEt nhỏ thì mẫu đó bị mắc sai số hệ thống. Loại bỏ các mẫu mắc sai số ra

khỏi ma trận chuẩn và xây dựng mô hình PCR mới với 34 mẫu dung dịch chuẩn,

sử dụng số PC = 15. Kết quả thu được ở bảng 3.20. Bảng 3.20: Độ chính xác của mô hình PCR trước và sau khi loại bỏ các mẫu gây sai số

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

hình cũ

R 0,97 0,84 0,97 0,99 0,98 1,00

Re(%) 99,1 100,7 106,6 103,7 100,1 101,2

RSE (%) 9,5 14,2 10,0 6,5 9,0 4,8

RSEt (%) 9,9

hình

mới

R 0,97 0,88 0,97 0,99 0,98 0,99

Re(%) 99,6 103,7 104,7 104,3 99,4 100,8

RSE (%) 8,4 13,7 9,6 7,2 9,2 4,6

RSEt (%) 9,5

Mô hình mới giá trị RSEt thu được thấp hơn từ 9,9 giảm xuống còn 9,5 %, hệ số

tương quan của 2-NP đã được cải thiện.

3.3.5. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình PLS

3.3.5.1. Khảo sát lựa chọn số cấu tử chính cho mô hình PLS

Kết quả cho thấy 25 cấu tử ban đầu có ảnh hưởng chính tới các thông tin chứa

trong tập số liệu. Khảo sát số PC từ 3 đến 25 để tìm phương trình hồi quy tối ưu.

Các giá trị R, RSE, RSEt và độ thu hồi thu được trong bảng 3.21, 3.22, 3.23. Bảng 3.21: Sự phụ thuộc của RSE, RSEt vào số PC theo phương pháp PLS

Số PC RSE (%) RSEt (%) NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

3 31,4 23,1 17,8 20,2 24,8 26,6 25,1 5 12,4 19,0 18,8 8,4 9,5 4,5 13,8 7 8,8 15,9 19,8 7,2 8,6 4,5 12,2 9 9,0 14,7 16,6 7,2 9,0 4,3 11,2 11 9,2 15,0 15,7 7,6 7,9 4,1 11,1 13 10,1 14,4 15,3 7,5 10,7 3,9 11,2 15 8,7 15,3 15,3 7,2 10,7 4,0 11,2 17 8,6 20,0 18,0 11,3 14,8 5,1 14,1 19 11,2 19,6 17,6 13,8 15,0 6,9 14,7 21 11,1 20,2 17,4 16,9 11,4 9,2 15,1 23 11,3 24,34 19,9 17,2 13,6 10,5 17,2 25 13,1 25,22 19,3 17,5 16,4 11,1 12,0

Page 16: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Độ chính xác của mô hình thông qua giá trị RSEt được biểu diễn trên hình 3.20.

Hình 3.20: Độ chính xác của mô hình

hồi qui xác định các hợp chất trong

mẫu kiểm tra tự tạo theo phương pháp

PLS

PC 5 bắt đầu có sự giảm rõ dệt giá trị

RSEt. Từ PC 9 đến PC thứ 15, giá trị

RSEt thu được thấp và ổn định nhất

sau đó giá trị RSEt lại tăng dần lên khi

tăng PC. Vì vậy có thể lựa chọn PC trong khoảng từ 9 đến 15 để tìm phương

trình hồi quy tối ưu. Tại PC = 11, giá trị RSEt thu được thấp nhất (11,1%), dựa

vào cả 3 thông số R, RSE và RSEt chúng tôi lựa chọn số PC bằng 11 để làm mô

hình chuẩn cho phân tích mẫu thực tế.

3.3.5.2. Loại trừ giá trị đo bất thường (outlier)

Bảng 3.24: Độ chính xác của mô hình hồi quy PLS cũ và mới NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

hình

R 0,98 0,81 0,95 0,98 0,99 1,00

Re(%) 99,6 102,2 109,7 105,3 98,9 100,6

RSE (%) 9,2 15,0 15,7 7,6 7,9 4,1

RSEt (%) 11,1

hình

mới

R 0,97 0,90 0,94 0,98 0,99 0,99

Re(%) 98,3 100,9 106,6 105,7 101,0 98,1

RSE (%) 10,6 11,1 13,2 7,9 8,5 5,8

RSEt (%) 9,9

Như vậy sau khi loại bỏ một số mẫu gây sai số lớn cho mô hình thì hệ số

tương quan của 2-NP tăng lên đáng kể đồng thời sai số chuẩn tương đối cũng

giảm từ 15% xuống còn 11 %. RSEt của các mẫu kiểm tra đã giảm đi đáng kể

(từ 11,1% giảm xuống 9,9 %). Chúng tôi sử dụng mô hình mới với tập số liệu

mới này cho phân tích mẫu thật.

3.3.6. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình ANN

a. Hàm luyện đa lớp lan truyền thường

Kết quả độ hồi quy và thông số quá trình luyện mạng của mô hình ANN

sử dụng 2 hàm luyện được thể hiện trên hình sau:

8

11

14

17

20

23

26

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

n- PC

RSEt (%)

Page 17: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Hình 3.21:

Độ hồi

quy sử

dụng hàm

trainlm

Hình 3.22:

Độ hồi quy

sử dụng

hàm

trainscg

Hàm luyện trainlm và trainscg có ưu điểm là thời gian luyện mạng rất nhanh

(chỉ từ 1-10 giây). Tuy nhiên có thể thấy hai làm này cho kết quả độ hồi quy của

phần số liệu luyện mạng thấp, nên không phù hợp với đối tượng khảo sát.

b. Mô hình đa lớp lan truyền ngược

Hình 3.23.

Độ hồi

quy sử

dụng hàm

trainbfg

Hình 3.24:

Độ hồi quy

sử dụng

hàm trainbr

Kết quả cho thấy mạng lan truyền ngược với độ hồi quy của phần số liệu

luyện mạng cao hơn so với mạng lan truyền thông thường. Sử dụng hàm luyện

Chuẩn hóa tự động (trainbr) cho kết quả tốt nhất.Tối ưu hóa mô hình ANN kết

hợp với 2 phương pháp cải thiện overfitting đó là luyện nhiều mạng ANN cùng

lúc và sử dụng hàm luyện trainbr. Các giá trị R, RSE, RSEt và Re thể hiện trong

bảng 3.25.

Bảng 3.25: Độ chính xác của các mẫu kiểm tra theo phương pháp ANN

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

R 0,91 0,76 0,83 0,96 0,98 0,96

Re (%) 106,3 106,9 98,5 104,2 104,1 98,4

RSE (%) 19,7 16,4 20,5 12,0 10,8 12,3

RSEt(%) 16,4

Với mô hình ANN, kết quả thu được không được khả quan, độ lệch chuẩn

tương đối của NB, 2-NP, 3-NP khá lớn tương ứng với độ tương quan bé (từ 0,76

đến 0,91). Vì vậy để xác định đồng thời cả 6 chất sử dụng mô hình ANN sẽ gặp

sai số lớn và độ tin cậy không cao. Mô hình ANN cho kết quả không tốt bằng 2

mô hình PCR và PLS. Điều này chứng tỏ khi tín hiệu mẫu có tính cộng tính cao

thì sử dụng mô hình PCR và PLS sẽ cho kết quả phù hợp hơn.

Page 18: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

3.4. Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi quy đa biến xây dựng trên nền mẫu thực

Nền mẫu thực: Sử dụng một số mẫu thu thập được như nước mặt, nước

ngầm và nước thải, đem phối trộn với nhau để được một dung dịch hỗn hợp.

Hàm lượng của 5 hợp chất nghiên cứu gồm 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT và TNT

trong nền mẫu thực được xác định bằng phương pháp LC-MS/MS và NB được

xác định bằng phương pháp HPLC-UV.

3.4.1. Nghiên cứu xác định 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT trong mẫu thực bằng

phương pháp LCMS/MS

3.4.1.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện phân tích trên hệ MS

a. Chọn mảnh khối ion mẹ và ion con Bảng 3.26: Ion mẹ và các ion con của các hợp chất

- Nhóm nitrophenol có

tín hiệu tốt với kỹ thuật

ESI hơn APCI,

- DNT và TNT cho tín

hiệu tốt với kỹ thuật

APCI hơn ESI,

- NB không cho tín hiệu

với detector MS/MS.

Ion mẹ và ion con

đặc trưng cho các hợp

chất chỉ ra ở bảng 3.40.

b. Tối ưu các điều kiện MS

Giá trị tối ưu được liệt kê trong bảng 3.27.

Bảng 3.27: Các thông số tối ưu MS/MS

Thông số 2-NP, 3-NP, 4-NP DNT, TNT

Chế độ ion hóa ESI APCI

Polarity Negative Negative

Ion source gas 1 (GS1) 50 50

Ion source gas 2 (GS2) 30 -

Curtain gas (CUR) 25 25

Temperature 500 500

Declustering potential (DP) -80 -80

TOF start mass 40 40

TOF stop mass 600 600

CE (V) (TOF MS) -10 -10

CE (V)

(TOF MSMS)

Mảnh con 1 -20 -20

Mảnh con 2 -45 -45

Chất Khối lượng

phân tử (g/mol)

Ion mẹ

(m/z) Ion con

Chế độ

ion hóa

2-NP 139,11 138,02

[M-H]-

45,9935 (100);

108,0217 (73) ESI

3-NP 139,11 138,02

[M-H]-

45,9939 (100);

108,0223 (12) ESI

4-NP 139,11 138,02

[M-H]-

45,9934 (93);

108,0216 (100) ESI

DNT 182,11 181,03

[M-H]-

45,9934 (100);

135,0198 (45) APCI

TNT 227,13 226,01

[M-H]-

45,9936 (100);

76,0195 (30) APCI

Page 19: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

3.4.1.2. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện phân tích trên hệ LC

1.Khảo sát thời gian chạy LC: Các hợp chất cần phân tích đều bị rửa giải ra

khỏi cột với khoảng thời gian nhỏ hơn 5 phút. Để đảm bảo các chất cần phân

tích được rửa giải ra hết và để cột không bị nhiễm bẩn, chúng tôi chọn thời gian

chạy LC là 10 phút cho các thí nghiệm tiếp theo.

2. Khảo sát tốc độ dòng: Lựa chọn tốc độ dòng 0,3 ml/phút. Tại tốc độ này, các chất

bắt đầu được rửa giải trong khoảng từ 3-5 phút, các píc tách tốt, hình dạng píc đẹp.

3.Khảo sát tỷ lệ pha động

+ 0 ÷ 1 phút đầu: 90% A + 10 % B

+ 1 ÷ 3 phút: 90% A + 10 % B

+ 3 ÷ 7 phút: 10% A + 90 % B

+ 7 ÷ 10 phút: 90% A + 10 % B

3.4.1.3. Xác định khoảng tuyến tính Bảng 3.28: Khoảng tuyến tính, hệ số tương quan của 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT

theo phương pháp LCMS/MS

2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

Khoảng tuyến

tính (µg/l) 1-200 1-100 1-100 1-100 1-100

R2 0,9999 0,9994 0,9985 0,9998 0,9993

LOD (µg/l) 2,9 0,65 1,1 2,6 1,9

LOQ (µg/l) 9,7 2,2 3,7 8,7 6,3

Hệ số hồi quy tuyến tính R của các đường chuẩn trên đều nằm trong khoảng

0,995 ≤ R ≤ 1. Do vậy các đường chuẩn dựng ở trên đều chấp nhận được.

3.4.2. Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi qui đa biến xây dựng trên nền mẫu thực

3.4.2.1. Ma trận mẫu chuẩn và ma trận mẫu kiểm tra

Tiến hành chuẩn bị 75 mẫu dung dịch chuẩn (gồm 60 mẫu chuẩn làm ma

trận chuẩn và 15 mẫu chuẩn để làm ma trận kiểm tra) chứa hỗn hợp gồm NB, 2-

NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT có nồng độ từ 0,5 đến 2,5 mg/l. Đo tín hiệu phân tích

và lưu kết quả dưới dạng ma trận tín hiệu đo để xây dựng phương trình hồi qui.

3.4.2.2. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình CLS và ILS

Sau khi xử lý số liệu bằng phương pháp CLS và ILS, độ chính xác của 15

mẫu tự tạo được trình bày ở bảng 3.31. Bảng 3.31: Độ chính xác của các mẫu kiểm tra theo phương pháp CLS và ILS

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

hình

CLS

R 0,79 0,28 0,58 0,93 0,91 0,98

Re 108,4 90,5 108,5 96,7 94,1 100,9

RSE (%) 27,9 77,1 46,8 12,7 15,8 7,5

RSEt (%) 43,3

hình

ILS

R 0,09 0,12 0,28 0,37 0,34 0,78

Re 147,4 139,7 95,9 106,4 96,5 85,8

RSE (%) 302,9 225,9 99,3 92,8 69,5 38,7

RSEt (%) 189,2

Page 20: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Như vậy, trên nền mẫu thực ở cả 6 hợp chất đều gặp sai số lớn hơn nhiều

so với trên nền chuẩn ở cả hai mô hình. Vì vậy không thể sử dụng mô hình CLS

và ILS để định lượng đồng thời các hợp chất trên ngay cả khi ma trận chuẩn

được xây dựng trên nền mẫu thực.

3.4.2.3. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình PCR

a. Khảo sát tìm số PC

Có thể thấy 3 cấu tử đầu tiên có sự ảnh hưởng chủ yếu đến toàn bộ tập số

liệu. Khảo sát từ PC 3 để tìm số phương trình hồi quy tối ưu. Bảng 3.32: Sự phụ thuộc của RSE, RSEt vào số PC theo phương pháp PCR

Số PC RSE (%) RSEt (%)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

3 21,4 16,1 18,4 16,7 22,5 15,6 18,6

5 21,8 11,9 14,9 8,0 9,2 8,7 14,3

7 11,6 11,7 9,1 8,2 10,2 8,1 10,2

9 10,5 11,8 9,2 7,7 6,7 8,3 9,6

11 10,0 13,6 8,4 11,0 7,0 8,3 10,3

13 11,0 9,2 7,8 8,8 8,6 8,0 9,2

15 10,9 9,8 7,7 8,8 8,7 8,5 9,4

17 12,5 11,9 8,1 10,6 8,5 8,8 10,6

19 12,0 12,8 8,0 10,4 8,6 8,7 10,7

21 12,1 15,7 7,5 11,1 8,7 9,5 11,6

23 12,0 16,6 7,1 11,2 8,5 9,7 11,9

25 11,4 20,8 12,4 11,7 8,1 10,7 13,8

Kết quả khảo sát giá trị sai số chuẩn tương đối RSEt khi thay đổi số PC từ

3 đến 25 được biểu diễn trên hình 3.31.

Giá trị RSEt thu được

thấp và ổn định nhất từ PC

7 đến PC thứ 15, sau đó giá

trị RSEt lại tăng dần lên khi

tăng PC.Tại PC = 13, giá trị

RSEt thu được thấp nhất

(9,2%), dựa vào cả 3 thông

số R, RSE và RSEt chúng

tôi lựa chọn số PC bằng 13

để làm mô hình chuẩn cho

phân tích mẫu thực tế.

b. Loại trừ giá trị đo bất thường

Sau quá trình rà soát, loại bỏ các mẫu gặp sai số thô và xây dựng mô hình

PCR mới với 56 mẫu dung dịch chuẩn, sử dụng số PC = 13. Kết quả thu được

trong bảng 3.35.

Hình 3.31: Độ chính xác của mô hình hồi qui

xác định các hợp chất trong mẫu kiểm tra tự tạo theo

phương pháp PCR

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RSEt (%)

n- PC

Page 21: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Bảng 3.35: Độ chính xác của mô hình PCR cũ và mới (PC = 13)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

hình

R 0,93 0,90 0,95 0,96 0,98 0,98

Re(%) 11,0 9,2 7,8 8,8 8,6 8,0

RSE (%) 101,3 101,6 100,7 100,6 95,7 101,7

RSEt (%) 9,2

hình

mới

R 0,94 0,92 0,95 0,99 0,98 0,97

Re(%) 9,3 8,1 7,7 3,4 8,7 8,2

RSE (%) 100,6 101,2 101,6 99,6 94,9 102,4

RSEt (%) 8,0

Như vậy, mô hình mới có sự cải thiện rõ dệt, giá trị sai số chuẩn tương đối

giảm đi nhiều đồng thời hệ số tương quan cũng tăng lên.

3.4.2.4. Nghiên cứu xác định đồng thời các chất sử dụng mô hình PLS

a. Khảo sát tìm số PC

Khảo sát từ PC 3 đến PC 25 để tìm số phương trình hồi quy tối ưu. Bảng 3.36: Sự phụ thuộc của RSE, RSEt vào số PC theo phương pháp PCR

Số PC RSE (%) RSEt (%)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

3 26,1 16,6 18,1 17,3 15,7 21,1 20,1

5 25,5 14,9 18,4 8,3 8,1 8,6 16,6

7 10,6 11,2 10,3 8,3 8,3 7,8 9,8

9 8,8 16,1 11,8 9,7 8,3 7,3 11,2

11 9,4 17,7 11,5 9,5 6,1 6,2 11,5

13 10,9 27,9 13,8 12,5 6,2 6,5 16,1

15 10,7 26,6 16,9 10,6 8,3 8,2 16,1

17 14,5 29,6 20,7 10,8 9,3 8,7 18,5

19 18,3 31,9 23,4 12,3 9,1 9,5 20,6

21 19,5 33,8 23,6 13,0 9,4 9,5 21,6

23 22,8 35,2 26,9 16,2 9,4 9,6 23,6

25 25,9 36,7 30,3 17,4 8,9 9,7 25,5

Kết quả khảo sát giá trị sai số chuẩn tương đối RSEt khi thay đổi số PC từ

3 đến 25 được biểu diễn trên hình 3.33.

Hình 3.33: Độ chính xác

của mô hình hồi qui xác định

các hợp chất trong mẫu kiểm tra

tự tạo theo phương pháp PLS

Giá trị RSEt thu được

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RSEt (%)

n- PC

Page 22: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

thấp và ổn định nhất từ PC 7 đến PC thứ 11, sau đó giá trị RSEt lại tăng nhanh

khi tăng PC.Tại PC = 7, tổng sai số ước đoán là nhỏ nhất, RSE và R thu được tốt

nhất nên chúng tôi lựa chọn số PC bằng 7 để làm mô hình chuẩn cho phân tích

mẫu thực tế.

b. Loại trừ giá trị đo bất thường

Sau khi loại bỏ 4 mẫu mắc sai số và xây dựng mô hình PLS mới với 56

mẫu dung dịch chuẩn, sử dụng số PC = 7. Kết quả thu được trong bảng 3.39. Bảng 3.39: Độ chính xác của mô hình PLS cũ và mới (PC = 7)

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

hình cũ

R 0,94 0,83 0,93 0,99 0,98 0,98

Re(%) 99,8 102,2 102,0 100,6 96,5 101,3

RSE (%) 10,6 11,2 10,3 8,3 8,3 7,8

RSEt (%) 9,8

hình

mới

R 0,96 0,86 0,95 0,99 0,98 0,98

Re(%) 98,8 101,4 100,8 100,1 97,9 97,8

RSE (%) 9,6 10,6 9,3 4,1 7,0 6,5

RSEt (%) 8,5

Như vậy, mô hình mới có sự cải thiện rõ dệt, giá trị sai số chuẩn tương đối

giảm đi nhiều đồng thời hệ số tương quan cũng tăng lên.

3.4.2.5. Nghiên cứu xác định đồng thời sử dụng mô hình ANN

Khảo sát lựa chọn hàm luyện

Cấu trúc hệ mạng ban đầu được khảo sát là mạng nơ ron với 1 lớp ẩn, số

nơ ron lớp ẩn ban đầu là 10, lớp ẩn sử dụng hàm purelin.

a. Hàm luyện đa lớp lan truyền thường

Kết quả khảo sát các hàm luyện đa lớp lan truyền thông thường (trainlm,

trainscg), đa lớp lan truyền ngược (trainbfg, trainbr) thể hiện trong các hình 3.34

đến 3.37.

Hình 3.34: Độ hồi quy sử dụng hàm trainlm Hình 3.35: Độ hồi quy sử dụng hàm trainscg

Page 23: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Hình 3.36: Độ hồi quy sử dụng hàm trainbfg Hình 3.37: Độ hồi quy sử dụng hàm trainbr

Hàm luyện Chuẩn hóa tự động (trainbr) cho kết quả khả quan nhất, nghiên

cứu sẽ lựa chọn hàm luyện trainbr kết hợp với phương pháp luyện nhiều mạng

ANN cùng lúc để tìm mạng tối ưu.

b. Khảo sát lựa chọn mô hình mạng tối ưu

Các kết quả thu của các hợp chất trong 15 mẫu tự tạo khi xử lý bằng

phương pháp ANN được trình bày ở bảng 3.40.

Bảng 3.40: Độ chính xác của các mẫu kiểm tra theo phương pháp ANN

NB 2-NP 3-NP 4-NP DNT TNT

R 0,79 0,69 0,89 0,98 0,96 0,97

Re (%) 98,5 98,8 104,4 99,8 99,3 103,6

RSE (%) 17,1 15,1 13,0 6,4 10,4 8,1

RSEt(%) 13,1

Với mô hình ANN, kết quả thu được không được khả quan như 2 mô hình

PCR và PLS. Ở 3 cấu tử là TNT, DNT và 4-NP cho kết quả khá tốt, độ lệch

chuẩn nhỏ (từ 6,4 đến 10,4%) và hệ số tương quan khá lớn (từ 0,96 đến 0,97).

Tuy nhiên ở 3 cấu tử còn lại là NB, 2-NP và 3-NP lại cho sai số lớn (từ 13,0 đến

17,1%) tương ứng với độ tương quan bé (từ 0,69 đến 0,89). Vì vậy để xác định

đồng thời cả 6 chất sử dụng mô hình ANN sẽ gặp sai số lớn và độ tin cậy không

cao.

3.5. Phân tích mẫu thực tế

3.5.1. Quy trình phân tích mẫu

- Tìm hiểu thông tin về cơ sở lấy mẫu

- Xử lý sơ bộ mẫu

- Thực hiện phân tích trên thiết bị điện hóa 797VA Computrace theo các

thông số đã khảo sát ở trên.

- Xử lý số liệu trên phần mềm matlab, sử dụng mô hình hồi quy đa biến

PCR và PLS để tìm nồng độ chất cần phân tích và tính hiệu suất thu hồi.

- Phân tích đối chứng bằng phương pháp LCMS/MS và HPLC.

3.5.2. Kết quả phân tích mẫu thực tế

Nồng độ của các hợp chất nitro vòng thơm có trong các mẫu đã xử lý thu

được kết quả trong bảng 3.41:

Page 24: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Bảng 3.41: Kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp Von-Ampe sử dụng mô hình PCR và PLS

Nồng độ tìm thấy (mg/l) C thêm

(mg/l)

Nồng độ tìm thấy sau thêm(mg/l) Độ thu hồi (%)

Nền mẫu chuẩn Nền mẫu thật Nền mẫu chuẩn Nền mẫu thật Nền mẫu chuẩn Nền mẫu thật

PCR PLS PCR PLS PCR PLS PCR PLS PCR PLS PCR PLS

Mẫu 1

NB 0,01 0,02 KPH KPH 1 1,04 1,11 0,96 1,03 103 109 96 103

2-NP KPH KPH KPH KPH 1 0,91 1,07 1,05 0,94 91 107 105 94

3-NP KPH KPH KPH KPH 1 0,95 0,91 0,97 0,9 95 91 97 90

4-NP 0,02 KPH KPH 0,01 1 1,09 1,04 0,98 1,05 107 104 98 104

DNT KPH 0,01 KPH KPH 1 0,89 0,94 0,96 0,96 89 93 96 96

TNT 0,06 0,09 0,04 0,08 1 1,15 0,97 1,11 1,11 109 88 107 103

Mẫu 2

Pha

loãng 10

lần

NB KPH KPH KPH KPH

2-NP 0,89 0,88 0,95 0,93 1 1,8 1,99 1,87 1,86 91 111 92 93

3-NP KPH KPH KPH KPH 1 0,85 0,86 0,87 0,85 85 86 87 85

4-NP 0,09 0,04 KPH 0,03 1 0,87 1,19 0,86 0,94 78 115 86 91

DNT 0,03 KPH 0,01 KPH

TNT 0,01 KPH 0,01 0,09

Mẫu 3

Pha

loãng

100 lần

NB KPH 0,01 0,01 0,02

2-NP 0,07 0,01 0,01 0,06

3-NP 0,02 0,04 KPH KPH

4-NP KPH KPH 0,03 0,01

DNT 0,03 0,01 0,05 0,09 1 1 0,84 1,02 0,97 97 83 97 88

TNT 0,48 0,59 0,51 0,57 1 1,38 1,62 1,52 1,56 90 103 101 99

Mẫu 4

Pha

loãng 50

lần

NB KPH 0,07 KPH 0,02 1 0,94 1 0,95 0,97 94 93 95 95

2-NP 0,09 KPH KPH KPH 1 1 0,89 0,85 1,01 91 89 85 101

3-NP 0,03 KPH 0,03 KPH 1 0,85 0,82 1,14 0,86 82 82 111 86

4-NP KPH 0,10 KPH 0,09 1 0,88 0,92 0,91 0,98 88 82 91 89

DNT 0,14 0,20 0,17 0,10 1 0,92 1,26 1,09 1,05 78 106 92 95

TNT 1,39 1,30 1,44 1,42 1 2,49 2,24 2,51 2,39 110 94 107 97

Page 25: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

Nhận xét:

- Độ thu hồi chủ yếu đều nằm trong khoảng 90 - 110 %, một số hợp chất trong một vài mẫu cho độ thu hồi kém

(<90% và >110%) thường gặp phải ở những mẫu có nền phức tạp.

- Trong 6 hợp chất cần xác định thì TNT và DNT cho độ thu hồi tốt nhất (nằm trong khoảng 90-110% ).

- Các mẫu phân tích đều có hiện tượng dương tính giả ở một số hợp chất (nồng độ tìm thấy < 0,1 mg/l). Sai số gặp

phải do ảnh hưởng của nền mẫu.

So sánh kết quả trên 2 nền mẫu (nền nước cất và nền thực):

- Ở cả hai mô hình PCR và PLS, kết quả thu được ở nền mẫu thực cho kết quả tốt hơn, ổn định hơn trong nền nước

cất, độ thu hồi cũng đạt cao hơn.

Mẫu 5

Pha

loãng

100 lần

NB KPH 0,07 KPH KPH

2-NP 0,08 KPH KPH 0,07

3-NP KPH KPH KPH KPH

4-NP 0,02 KPH 0,04 0,03

DNT 0,05 KPH KPH KPH 1 0,96 0,89 0,93 0,91 91 89 93 91

TNT 0,42 0,56 0,49 0,51 1 1,34 1,51 1,44 1,48 92 95 95 97

Mẫu 6

Pha

loãng

100 lần

NB KPH KPH KPH KPH 1 0,97 0,91 0,97 0,95 97 91 97 95

2-NP KPH KPH KPH KPH 1 0,89 0,79 0,91 0,9 89 79 91 90

3-NP KPH KPH KPH KPH 1 0,79 0,86 0,96 0,89 79 86 96 89

4-NP KPH KPH 0,05 0,08 1 0,83 0,89 0,99 0,99 83 89 94 91

DNT 0,30 0,31 0,24 0,22 1 1,21 1,19 1,16 1,14 91 88 92 92

TNT 0,87 0,84 1,09 1,01 1 1,84 1,74 2,05 1,91 97 90 96 90

Page 26: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

26

Kết quả phân tích mẫu so sánh với phương pháp đối chứng trong bảng 3.42. Bảng 3.42: Kết quả phân tích mẫu thu thập được theo phương pháp nghiên cứu và

phương pháp đối chứng(mg/l)

Nồng độ tìm thấy (mg/l)

PP đối chứng Nền mẫu chuẩn Nền mẫu thật

PCR PLS PCR PLS

Mẫu 1

NB - - KPH KPH KPH

2-NP KPH KPH KPH KPH KPH

3-NP KPH KPH KPH KPH KPH

4-NP - - KPH - KPH

DNT KPH - KPH KPH KPH

TNT - - - - KPH

Mẫu 2

NB KPH KPH KPH KPH KPH

2-NP 8,9 8,8 9,5 9,3 10,3

3-NP KPH KPH KPH KPH KPH

4-NP - - - - KPH

DNT - KPH - KPH KPH

TNT - KPH - - KPH

Mẫu 3

NB KPH - - - KPH

2-NP - - - - KPH

3-NP - - KPH KPH KPH

4-NP KPH KPH - - KPH

DNT - - - - 1,42

TNT 48 59 51 57 53,11

Mẫu 4

NB KPH - - - KPH

2-NP - KPH KPH KPH KPH

3-NP - KPH - - KPH

4-NP KPH - - - KPH

DNT 7 10 8,5 5 6,05

TNT 69,5 65,5 72 71 75,07

Mẫu 5

NB KPH - - - KPH

2-NP - - - - KPH

3-NP KPH KPH KPH KPH KPH

4-NP - - - - KPH

DNT - - KPH KPH KPH

TNT 42 56 49 51 47,31

Mẫu 6

NB KPH KPH KPH KPH KPH

2-NP KPH KPH KPH KPH KPH

3-NP KPH KPH KPH KPH KPH

4-NP KPH KPH - - KPH

DNT 30 31 24 22 25,53

TNT 87 84 109 101 97,42

Ghi chú:

(-): Hàm lượng không xác định được do kết quả thu được nhỏ hơn rất

nhiều giới hạn đường chuẩn đa biến (nồng độ nhỏ nhất của mỗi chất trong

đường chuẩn đa biến là 0,5 mg/l).

Page 27: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ HỢP CHẤT … tat LATS...Dũng, Tạ Thị Thảo, (2017), “Xác định đồng thời 6 hợp chất nitro bằng phương

27

Nhận xét: Sự chênh lệch giữa kết quả tìm được bằng phương pháp nghiên

cứu với phương pháp tham chiếu LC-MS/MS và HPLC-UV là không lớn, mô

hình PCR cho kết quả tốt hơn PLS.Độ chệch hàm lượng các hợp chất theo

phương pháp nghiên cứu và phương pháp đối chứng như sau:

+ Nền chuẩn: PCR: Từ 0,01 - 0,14 mg/l, PLS: Từ 0,01- 0,20 mg/l

+ Nền thực: PCR: Từ 0,01 - 0,11 mg/l, PLS: Từ 0,01- 0,09 mg/l.

Kết quả thu được ở nền mẫu thực gần với phương pháp đối chứng hơn

trong nền chuẩn ở cả hai mô hình.

KẾT LUẬN

Luận án là công trình đầu tiên ở Việt Nam ứng dụng thành công kỹ thuật

phân tích điện hóa Von-Ampe kết hợp với phương pháp hồi qui đa biến để định

lượng đồng thời các hợp chất nitro vòng thơm trong cùng hỗn hợp. Các kết quả

chính luận án đạt được như sau:

1. Đã lựa chọn được các điều kiện tối ưu để xác định các hợp chất NB, 2-NP,

3-NP, 4-NP, DNT và TNT bằng phương pháp Von-Ampe sử dụng điện cực

HMDE. Ở điều kiện đã nghiên cứu được các hợp chất nitro vòng thơm cho từ 1

đến 3 píc khử, tương ứng với số nhóm -NO2 trong phân tử. Thế đỉnh pic của

nhóm các chất khảo sát ở rất gần nhau và có sự xen phủ giữa các đường Von-

Ampe, không thể xác định riêng rẽ từng thành phần trong hỗn hợp nếu không

kết hợp với phương pháp hồi qui đa biến.

2. Kết quả áp dụng phương pháp hồi qui đa biến trên xây dựng trên nền mẫu

chuẩn và nền mẫu thực cho thấy: Mô hình CLS, ILS cho sai số lớn nhất, không

thể xác định đồng thời các hợp chất nghiên cứu trong hỗn hợp. Mô hình ANN

cho kết quả khả quan hơn CLS và ILS, tuy nhiên mô hình không phù hợp để áp

dụng cho phân tích mẫu thực. Hai mô hình PCR và PLS cho kết quả tốt nhất,

sai số chuẩn tương đối đều nằm trong khoảng 10%. Độ tương quan của cả 6 cấu

tử cao, có độ tin cậy. Mô hình PCR cho kết quả tốt hơn PLS, độ lệch chuẩn

tương đối (RSE) cũng như hệ số tương quan R của các cấu tử trong phương

pháp PCR có sự đồng đều hơn trong mô hình PLS. Có thể sử dụng cả 2 mô hình

này để phân tích các thành phần trong mẫu thực tế.

3. Hai mô hình PCR và PLS đã được ứng dụng thành công để xác định đồng

thời một số hợp chất nitro vòng thơm có trong mẫu thực tế cho kết quả tốt. Độ

thu hồi chủ yếu đều nằm trong khoảng 90 - 110 %, một số hợp chất trong một

vài mẫu cho độ thu hồi kém (<90% và >110%) thường gặp phải ở những mẫu

có nền phức tạp. Kết quả tìm được khi áp dụng mô hình PCR và PLS so với kết

quả của phương pháp đối chứng LC-MS/MS và HPLC-UV có sự chênh lệch

không lớn. Độ chệch hàm lượng các hợp chất theo phương pháp nghiên cứu và

phương pháp đối chứng trong nền chuẩn: PCR: Từ 0,01 - 0,14 mg/l, PLS: 0,01-

0,20 mg/l và nền thực: PCR: 0,01 - 0,11 mg/l, PLS: 0,01- 0,09 mg/l. Kết quả

thu được ở nền mẫu thực gần với phương pháp đối chứng hơn trong nền chuẩn

ở cả hai mô hình.