Ứng dụng phần mềm máy tính trong giảng dạy và nghiên cứu hóa phân tích

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUÔNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự N H I Ê N *********** ÚNG DỤNG PHẨN MEM m y t í n h t r o n g GIẢNG DẠY VÀ NGHIÊN c ứ u HỐ PHÂN TÍCH MÃ SỐ: QT-06-20 C H Ủ T R Ì Đ Ề T À I : TS TA TH Ị TH ẢO H À N Ộ I- 2007 Đ A I H O C QUỎC t r n g tâ iv- G IA 'H ỏ n g tin HA thư I DT : : ĩ J N O i V iên ĩ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỒNG ĐẠI HỌC K H O A HỌC T ự N H I Ê N ỨNG DỤNG PHẦN MEM m y t í n h t r o n g GIẢNG DẠY VÀ NGHIÊN cứu HỐ PHÂN TÍCH MÃ SỐ: QT-06-20 CHÚ TRÌ ĐỂ TÀI: TS TẠ THỊ THẢO C ác c n b ộ phôi hợp, tham gia đề tài: - PGS TS C hu X u ân A nh - T h S N g u y ễ n V ăn Đ ông - C N T rầ n T hị H - sv - sv V ũ Q u ỳ n h Thu N g u y ễ n V iết Tuấn HÀ NỘI- 2006 BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỂ TÀI ỉ T ên dé tài: ứ n g d ụ n g phần m ề m m y tính giảng d ay n gh iê n cứu hố phân tích Chú trì đ ể tài: TS Ta Thị Thảo Các cún tham gia để tài: - PCS TS Chu Xuân Anh - ThS N g u y ễ n V ăn Đ ô ng - CN Trần Thị Hà - s v Vũ Quỳnh Thu - s v N g u y ễ n V iết T uấn M ục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu áp dụng tốn học, thịng kê, biếu diễn tính tốn kết đổ thị nãng áp dụng phần mềm máy tính tính tốn lý thuyết xử lý số liệu thực nghiệm - Xây dựng đé cương mơn học “ Thống kê Hóa phân tích” cho sinh viên chun để Hóa phân tích nãm thứ “Tốn tin ứng dụng Hóa phân tích” cho sinh viên cao học ngành Hóa phân tích kết hợp với việc áp dụng phần mềm máy tính đê tính tốn xử lý số liệu thực nghiệm 5.N ội dung nghiên cứu: -Thu thập tài liệu tổng quan loại phần mềm máy tính vấn đề toán nâng cao, thống kê biểu diễn kết dạng đổ thị sử dụng nghiên cứu giảng dạy Hoá phân tích giới Việt Nam -Xây dựng nội dung Hóa phân tích giảng day bâc đai học, kiến thức toán học, thống kê, đổ họa (chemometrics) vận dụng giảng dạy Hóa phân tích bậc sau đại học nghiên cứu Hố phân tích chun - Tiến hành thực nghiệm xây dựng sớ dử liệu phục vụ cho việc áp dụng phần mềm tính tốn kiểm chứng kết -Áp dụng phần mểm máy tính Origin, Excel, MINITAB MATLAB việc tính tốn, xử lý thống kê số liệu phân tích, phân tích thống ké đa biến dánh gía nguồn gốc, phân loại lan truyển chất nhiễm mỏi trường, phàn tích hồi qui định lương đa cấu tử có hệ phức tạp 6.Các kết qùa dạl được: Đã thống kê vé tinh hình áp dụng phán mềm máy tính phuc vụ giáng day nghiên cứu Hóa phân tích giới Việt Nam 6.2 Xây dựng thuật toán ứng dụng toán thống kê, phân tích thống kê đa biến phân tích hồi qui đa biến tuyến tính, xử lý số liệu thực nghiệm phần mềm máy tính 6.3 Úng dụng chương trình máy tính đế giải vấn đề sau: - Xử lý thống kê số liệu phân tích, đánh giá phương pháp phân tích biểu diễn số liệu thực nghiệm dạng đồ thị - Đánh giá nguồn gốc phân bố chất ô nhiễm mơi trường - Giái tốn phân tích đồng thời chất hỗn hợp phương pháp trắc quang Tình hình kinh phi cùa đê tài Kinh phí dược cấp: 20.000.000đ (Hai mươi triệu đổng) Danh mục chi: - Th khốn chun mơn: 7.000 OOOđ (bảy triệu đổng) - Chi phí nghiệp vụ chuyên môn: [ 1.000 OOOđ (Mười triệu đổng) - Chi phí hội nghị : 1.OOO.OOOđ (một triệu đổng) - Thanh tốn dịch vụ cơng cộng: - Vát tư vãn phịng: Tổng chi phí: 800.000 (Tám trăm nghìn đổng) 200.000 đ (Hai trăm nghìn đồng) 20.000.000 đ (Hai mươi triệu dồng chẩn) Chủ trì để tài Khoa quán lý T s Ta Thi Thảo Cư quan tri đé tài THE SUM M ARY OF THE REPORT Project Title: Application of softwares for teaching and studying of analytical chemistry Main Responesible Person/ Author: Dr Ta Thi Thao C om bined Responsible persons/ Coordinators: Assoc Prof Chu Xuan Anh Master Nguyen Van Dong Bachelor Tran Thi Ha Undergraduate Student: Vu Quynh Thu Undergraduate Student: Nguyen Viet Tuan The target o f the project: - Study on the application of mathematics, statistics, data management and investigation of softwares to calculate and experimental management - Give out the syllabus of subject “ Statistics for Analytical Chemistry” , teaching on lh students and “Chemometrics” training the master students in analytical chemistry field, combined with how to use the sofwares to solve the problems of analytical chemistry The results: Science and Technology: - Full stastistics on the application of sofwares for the teaching and researching analytical chemistry was implemented - Statistics, multivariate analysis, and multivariate regression were carried out using following statistics software packages: Origin, Excel, MINITAB and MATLAB - The softwares have been used to solve these following problems: + Data processing and validation of the analytical methods + Estimating the sources and distribution of polluted substances in enrironment +Simultaneous determination of components in complex matrices by spectrophometric methods T in in g : 01 m aster’s gradueted thesis 01 bachelor’s undergraduated thesis 02 science researchs of 3lh students P ractical app lication possibility: the results of the project can be used for teaching analytical chemistry and other advanced problems of analytical chemistry Publication: 01 article in science conferrence of 50 years anniversary of chemical faculty- hanoi University of Science- 11/2006 02 articles (in preparation) Báo cáo kết nghiên cứu chi tiết đề tài M ục lục MỜ Đ â u ’ TỐNG ỌUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1 Giới thiệu phần mềm máy tính thơng dụng Hóa phân tich 2.2 Tình hình ứng dụng phân mêm máy tính hóa phân tich Việt Nam giớ i NỘI DUNG NGHIÊN cử u 3.1 Xử lý thống kê số liệu phân tích đánh giá kết quà phân tích 3.1.1 Tính đại lượng đặc trưng thống kê 3.1.2 Đánh giá phương pháp phân tích 3.1.3 Phân tích phương sai ( ANOVA) .9 3.1.4 Phương pháp đả thị biểu diễn kết quà thực nghiệm 3.2 Phản tich thống kẽ đa biến nhận dạng phân loại kết quà phân tíc h 10 3.2.1 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 10 3.2.2 Khu vực khảo sát đánh giá 11 3.2.3 Hóa chất thiết bị phương pháp phàn tích: 1 3.2.4 Lấy mẫu xứ lý mẫu phân tích 12 3.2.5.Tổng hàm lượng kim loại nặng đất trầm tích 12 3.2.6 Phân tích cấu tử (PCA) 17 3.2.7 Phân tích nhân tố (FA) .18 3.2.8 Phân tích nhóm (CA) ; 20 3.3 C ÁC P H ƯƠ N G PHÁP HỔI QUI ĐA BIÉN P HÂN TÍCH ĐỒNG THỜI NHI ẺU CÂU T Ủ ' T R O N G HỎN H Ợ P 23 3.3.1 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 23 3.3.2 Cách tiến hành thực nghiệm 23 3.3.3 Chương trình máy tính sừ dụng phần mêm Matiab xác định đông thời Fe Mn hỗn h ọp 23 3.3.4 Thí nghiệm kiềm chứng tính phù hợp cùa phương trình hồi qu i 26 3.3.5 Đánh giá độ xác phương pháp phân tích đồng thời 28 3.3.6 So sánh phưong pháp nghiên cứu với phưong pháp khác 29 3.3.7 Áp dụng phân tích đồng thòi hàm lượng sát, mangan mầu nước ngầm 29 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU T H A M K H A O 31 M ĐAU Lâu nay, hố học phân tích xem lĩnh vực hố học liên quan đến phân tích định tính định lượng Tuy nhiên, thực tế định nghĩa chưa phản ánh đầy đủ chất q trình phân tích Mấu chốt q trình phân tích khơng hồn tồn gói gọn việc phân tích mẫu đưa số liệu phần tích mà cịn bao gồm q trình nghiên cứu tạo quy trình phân tích xừ lý số liệu thu từ phép phân tích nhằm đem lại thơng tin có ích Theo thời gian phương pháp phân tích đời đáp ứng nhu cầu phân tích trước mắt dần trờ nên phổ biến đồng thời nhà phân tích nỗ lực tạo phương pháp phân tích đáp ứng yêu câu cao hơn, Vậy thực chất hoá phân tích gi? c ỏ thể chấp nhận định nghĩa xác han sau: hố phân tích khoa học phép đo hoá học Các nhà hố phân tích nỗ lực cải tiến phương pháp phân tích có sẵn, mở rộng đối tượng phân tích với phương pháp phân tích sẵn có, phát triển phương pháp xây dựng công cụ phân tích số liệu mạnh Sự phát triến cùa khoa học công nghệ với tin học giúp cho việc giải toán phức tạp trơ nên de dàng nhanh chóng mà trước khơng thề thực Vì vậy, Hóa phân tích đề cập đến hai nội dung phát triển phương pháp phân tích (gồm xây dựng phương pháp phân tích, tối ưu hố điều kiện phân tích, đánh giá phương pháp) phương pháp xử lý kết q thu qua trình phân tích sau phân tích Đây hai số nội dung quan trọng mà nhà hố phân tích dại dang tập trung nghiên cứu Những nội dung yêu giải quyêt dựa việc ứng dụng phương pháp tốn học, thống kê, đồ thị hình tượng kết hợp với phần mềm máy tinh để tối ưu hố thơng tin hố học trích từ tập sơ liệu phân tích (Chemometrics) Chemometrics ứng dụng thời điẻm q trình phân tích, từ bước trình thực nghiệm đểp kết thúc việc xừ lý số liệu Việc áp dụng phân mêm tốn, tin học Hóa phân tích giúp đơn gián hố dược nhiêu quy trình quan trọng phức tạp, làm tăng độ xác phép phân tích, giám chí phí vê hóa chât, thc thử phải tiên hành tách loại, làm nhiêu thí nghiệm tiết kiệm thời gian, giá thành phân tích Rất nhiều phần mềm ứng dụng nghiên cứu giảng dạy hố phân tích Matlab, Origin, Excel, Minítab, Statgraphics, M odde Đ ặc biệt Matlab, phần mềm đa năng, đặc biệt hiệu xây dựng hàm tinh toán cho toán phức tạp liên quan tới ma trận tính lặp Trong phạm vi đề tài này, chi tập trung nghiên cứu ứng dụng cùa phần mềm máy tính Matlab, Origin, Excel, Minitab tập trung vào nội dung sau cùa Hóa phân tích : -Xử lý thống kê sơ liệu phân tích: gơm tính đại lượng thống kê, đánh giá phương pháp phân tích, biêu diễn kèt thí nghiệm dạng đồ thị báo cáo két phân tích - Phân tích thống kê đa biên tìm nguồn gôc phân bố lan truyền chất ô nhiễm mơi trường - Phân tích hồi qui da biến xác định đồng thời nhiều cấu tư cung hỗn hợp băng phưcmg pháp trăc quang u n u VUA1> IIINM H1JNH NGHIÊN CỨL TROiNG VÀ NGOÀI NƯỞC 2.1 Giói thiệu phân mềm máy tính thơiiịí (iụny Hóa phân tích 2.1.1 Phần mềm Matlab Ị1 Ị Matlab chương trình phần mềm trợ giúp cho việc tính tốn phức tạp hiển thị kết Nó chạy hầu hết hệ máy tính, từ máy tính cá nhân đến máy tính chuyên dụng Matlab điều khiển bàng tập lệnh, tác động qua bàn phim cửa sổ điều khiển Nó củng cho phép khả lập trinh với cú pháp dịch lệnh gọi scrip file Các lệnh cùa Matlab hiệu quả, cho phép giải loại hình tinh tốn khác đặc biệt hữu dụng cho hệ phương trình tuyến tính phi tuyến tính tốn mà sổ liệu đầu vào dạng ma trận Ngồi ra, Matlab cịn xử lý liệu, biều diễn số liệu cách đơn giản xác khơng gian chiều (2D) chiều (3D), kề khả nâng tạo hoạt cảnh (animation), công cụ tệp lệnh ngày c àng mớ rộng với 25 thư viện trợ giúp (Toolsbox) bán thân hàm ứng dụng (M-file) tạo lập người sử dụng Khơng cẩn nhiều đến kiến thức máy tính kT thuật lập trình có tính xào thuật Passcal, c + mà chi cần đên hiêu biêt vê lý thuyết số, toán ứng dụng, phương pháp tính khả nâng chuyển hóa tính tốn từ thuật tốn thành câu lệnh máy tính, người sừ dụng dùng Matlab cơng cụ hữu hiệu cho lĩnh vực chuyên ngành Chính Matlab đượ ứng dụng hầu hết lĩnh vực, từ khao học tự nhiên, khoa học ứng dụng đến ngành khoa học xã hội Đối với hố học nói chung Hóa phân tích nói riêng, dùng hàm Mfile có sẵn thư viện Matlab cho phép dễ dàng tinh tốn đại lượng khác Vì Matlab đặc biệt hiệu dụng việc giải tốn phân tích đồng thời đa cấu từ hệ Nói cách khác M- file cung cấp cho ta phương pháp đơn giàn để mờ rộng cùa Matlab.[2] * Các quy luật thuộc tính cua hàm M - file -Tên hàm tên file phải ví dụ hàm flipud, file lưu flipud.m -Lần Matlab thực hàm M- file mờ file văn tương ứng dịch lệnh cua file dạng mã lưu nhớ nhằm mục đích tăng tốc độ thực lệnh gọi -Việc thi hành hàm M- file kết thúc gặp dòng cuối cùa file gập dịng lệnh return Lệnh return giúp ta kết thúc hàm mà không cần phái thi hành hết lệnh hàm -Hàm Erro cùa Matlab hiền thị chuồi lên cừa sổ lệnh dùng thực hàm, trả điều khiển cho cửa sổ lệnh bàn phím -Một M- file có thê chứa nhiều hàm Hàm M- file phải đặt trùng với tên cua M- file đê cập đên Các hàm khác khai báo thông qua câu lệnh function viết sau hàm -Các dịng ghi lời thích dịng đâu tiên khơng phai thích hàm M- file dịng văn sừ dụng lệnh help -Mỗi hàm có khơng gian làm việc riêng tách biệt so với môi trườne M ATLAB, quan hệ biến hàm với môi trường M A TLA B biến vào cùa hàm Nếu thân hàm giá trị bị thay đơi thay đồi tác động bên tro n g c ù a hàm mà khơng làm ảnh hưởng đến biến cua môi trưởng M ATLAB Các biên tạo bên hàm chi nãm khơng gian làm việc hàm giải phóng hàm kết thúc Vìvậy, khơng thể sừ dụng thông tin lần trước gọi cho lần sau -Số tham số vào hàm gọi chi có tác dụng bên hàm biến nargin chứa tham số đa vào, biến narout chứa tham số đa Thường đùng biến narin biển narout -Các hàm dùng chung biến với hàm khác với mơi trường Matlab đệ quy biến khai báo tồn cục Với khả tinh tốn mạnh matlab, sinh viên nganh Hóa nói chung ngành Hóa phân tích nói riêng nên dạy phần mềm 2.1.2 Phần m ềm Origin Ị3Ị Đây phẩn mềm thống kê tương đối gọn nhẹ, chạy mơi trường Window, có giao diện bảng tính giơng Excel có thê nhập số liệu từ bảng Excel hay Word nhờ lệnh copy, paste file liệu số khác thiết bị đo nhờ câu lệnh Import Phần mềm thực tất nội dung cùa thống kê tính đại lượng đặc trưng tập số liệu, phân tích phương sai, phân tích tương quan hồi qui, đánh giá độ độ x.ác cùa phép phân tích dựa phép kiểm tra thống kê Ngoài ra, việc biểu diễn so liệu phân tích dạng đồ thị phần mềm linh hoạt, gọn nhẹ dễ sử dụng Do vậy, nói phần mềm thích họp cho việc xử lý so liệu thực nghiệm Hóa phân tích nên dạy cho sinh viên năm thứ chuyên ngành Hóa phân tích, 2.1.3 Phần m ềm E xcel Ị4 Ị Excel phần mềm phổ biến mà máy tính có Vì Excel ứng dụng rộng rãi dễ sử đựng Trong hóa học ngành khoa học khác, phần mềm Excel hữu dụng để xử lý thong kê so liệu phân tích, đánh giá kết phân tích phương pháp phân tích, tính tốn đại lượng theo cóng thức từ đơn giản đen phưc tạp, phân tích hồi quy dựa vảo phân tích phương sai (A NO V A) sừ dụng hàm toán học hộp thoại Data analysis biểu diền kết qua thực nghiệm dạng đồ thị Tuy nhiên, nhược điểm cùa chương trình n y lần tính tốn người sử dụng phải viết cơng thức hàm tốn học Ngồi biểu diễn số liệu dạng đô thị thi bị hạn chê vê font chữ dùng cho đơn vị hóa học dung lượng cứa hình vẽ tương đối lớn nên khó chinh sửa Đối với sinh viên học Hóa phân tích, phần phân tích hóa học, việc sử dụng phần mềm Excel có lợi cho tính tốn nồng độ tính tốn cân băng dung dịch 2.1.4 Phần m ềm M in ỉtabị5 Ị Khác với phần mềm trước, Minitab phần mềm chuyên dụng thống kê, tiện lợi xử lý số liệu phân tích thống kê, đặc biệt thống kê đa biến sứ dụng rộng rãi phục vụ giáng dạy nghiên cứu khoa học cho nhiêu lĩnh vực Người dùng tiến hành phân tích sơ liệu trực tiêp từ menu môi trường Windows dối với hệ điều hành tương thích Các tệp số liệu Minitab sứ dụng tương thích với nguồn dử liệu từ phân mêm khác Điều giúp chuyển đổi liên thông số liệu chương trinh ứng dụng, tạo nên tính mềm dẻo cho phân tích thống kê Từ việc tính đại lượng thống kê đến phân tích hồi quy, phân tích tương quan tương quan, phân tích phương sai, đến qui hoạch tối ưu hóa thí nghiệm, phân tích thống kê đa biến quản lý chât lượng đêu thực dê dàng với hệ thống menu hệ thống lệnh, giao diện dễ sử dụng, dạng kết xuất liệu linh hoạt, đầy đu Khả hiển thị đồ thị Minitab phong phú, bao gồm cac đồ thi, biểu đồ chiều, hai chiều chiều Những đồ thị giúp q trình ngoại suy sử dụng cho việc biểu diễn định tính Ngoải phân mêm giới thiệu cịn có số phần mềm khác Pascal, Statgraphic, Statistica [6,7.8 ] *Mối liên hệ phân mem Origin, Minital, Matlab Excel Đây phần mềm phồ biến dùng xử lý số liệu tinh tốn nâng cao Hóa phân tích Việc chuyển đổi liệu qua lại giữ phần mềm đơn giản Từ thiết bị đo, số liệu máy tính (số liệu thực nghiệm- raw data) ghi dạng tín hiệu hệ ASCII liệu dạng file word chuyển trực tiếp vào phần mềm xử lý tín hiệu Origin, Minitab Excel nêu câu lệnh “using the import wizard” lệnh copy, paste bình thường Riêng với phần mềm Matlab, tùy dạng file khác mà dung câu lệnh Load, (ilm read, csvread [9] 2.2 Tình hình ứnj* ilụri” phần mềm máy tính hóa phân tích ó Việt INỉim JỊÌ(VÌ * n g d ụ n g cúc p h â n m êm m y tính tro n g x lý sơ liệu p h â n tích Hiện nay, tất phép xử lý th o n g kẽ số liệu phân tích thực nhờ phẩn mềm máy tính C h ú n g cho phép đơn giản hóa n g việc tính tốn, tăng độ ch ính xác thí ngh iệm , dễ d àn g sử dụ ng c h u ẩn th ống kê chuẩn student, Fisher, G a u s s đ ể đánh giá ph n g pháp phân tích, trorm c n g cụ vẽ đồ thị cho phép mô tả trực q u a n mối quan hệ đại lượng dự đoán qui luật biên th iên chúng Trên giới hầu hết cô n g trình nghiên cứu H óa phân tích phải xử lý th ố n e kê số liệu phân tích [10.11.12] Các phần m ềm dùng nhiều Excel, M initab, U n sc ram b le r, Statgraphics Ờ Việt N am , cô ng trìn h H óa phân tích cơng bố n h ữ n g năm gần b ấ t đầu quan tâm tới việc xử lý thống kê đánh giá p h n g pháp phàn tích để đ àm bảo thu đư ợc số liệu phân tích dáng tin cậy Tuy nhiên, phạm vi ứng d ụ n g hạn hẹp, chì dừng lại việc tính đại lượng trung binh, k ho ảng tin cậy, hệ số biến thiên mà ch a trọng phần đánh giá p h n g pháp phân tích cũ n g thực đàm bảo chất lượng tro n g phị ng thí nghiệm ph ân tích [13, 14] * ứ n g d ụ n g cú c p h â n m êm m y tin h tro n g p h ú n tích đa hiên Trong tập sổ liệu hóa phân tích, biến th n g nông độ chãt phân tích đối tư ợ n g phân tích Vi liệu thu đươc ma trận mà cột nồng độ cù a cấu tứ riêng rẽ (n biến) hàn g m au phân tích (m quan sát N ếu biểu diền tập số liệu dạn g đô thị mồi q u an sát hay 25 I VO M Raimundo, Jr and R Narayanaswamy (2003), ’ Simultaneous determination Zn(II), Cd(II) and Hg(II) in water”, Proceedings o f the ,h European Conference on Optical Chemical Sensor and copyright 2003 Flsevier Sciene B.V., Vol 90, Issude 1-3, pp 189-197 26 A Safavi and H Abdollahi ( 1999), “ Speciation of Fe(II) and Fe(III) with chromogenic mixed reagents by principal- component regression” M icrochem ical Journal, Vol 63, pp 211-217 27 C atherine K M arkopoulou, Eleftheria T Malliou, J ohn E Koundourellis (2004), “ Chemometric and derivative methods as flexible spectrophotometric approaches for dissolution and assaying tests in multicomponent tablets” // Farmaco, Vol 59, pp 627-636 28 A.M Garcia Rodriguez, A Garcia de Torres, J.M Cano Pavon, c Bosch Ojeda (1998), “Simultaneous determination o f iron, cobalt, nikel and copper by UV-visible spectrophotometric with multivariate calibration”, Talanta, 47, pp 463-470 29 Nguyễn Xuân Chiến (2006), Nghiên círu xác định đồng thời uran thon băng m ột sô p h ng pháp phán lích hịa lí hiên đại, Luận án tiến sĩ hoá học Trương Đ HK H TN , ĐHQGHN 30 Trân Thúc Binh (2002), Nghiên cừu xác định đủng thời cúc chat có phủ húp phụ xen p hu sư dụng vi tinh, Luận án tiến sĩ hóa học Trương ĐHKHTN, Đ HQGHN 31 Mai Xuân Trường, Trần Tứ Hiểu, Đặng ứng Vận, Mai Thị Hậu (2005), “Xác đinh đồng thời nguyên to Ba, Ca, Sr, Pb nguyên tố dât hiêm bàng lập trinh sư dung sai số tương đối phép đo quang” Tuyên tập báo cảo khoa học hội nghị khoa học phân tích hóa, lí sinh hoc Việt Nam lãn thứ hai, tr 45-51 32 Tiần Thúc Bình, Trần Tư Hieu “ Định lượng đông thời paracetamol ibuprofen thuốc viên nén phân tích tồn phổ”, Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị khoa học phãrì tích hóa, lí sinh học Việt Nam lán thử hai, tr 80-85 33 Mai Xuân Trường, Trần Tứ Hiếu, Đặng úng Vận (2005), “Xác định đông thời nguyên tố Zn(II), Co(II), Cd(II), Pb(II) Hg(II) bãng phưcmg pháp trác quang theo phương pháp lọc Kalman”, Tuyên tập báo cáo khoa học hội nghị khoa học p hản (ích hóa, lí sinh học Việt Num lân thứ hai, tr 29-33 34 Edward V Thom as and David M Haaland (1988), “Comparison of multivariate calibration methods for quantitative spectra] analysis”, Anal Chem, Vol 62, pp 1091-1099 35 Đặng Trung Thuạn (2005)- Địa hóa học Nhà xuất ban ĐH Quốc Gia Ha Nội 32 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN TUYỂN TẬP CÁC CỐNG TRÌNH KHOA HỌC * KỶ NIỆM 50 NẢM THÀNH LẬP KHOA HÓA HỌC Proceedings of the Scientific Conference on the occasion of the 5ữhAnniversary o f Chemical Faculty Hanoi University, 1956 - 2006 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QC GIA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG ĐỊNG THỜI SẮT VÀ MANGAN BẲNG THUỐC THỬ FOCMANDOXIM s DỤNG PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG TỐI THIÊU VÀ D LIẸƯ TOAN PHO STUDY ON THE SIMULTANEOUS DETERMINATION OF IRON AND MANGANESE BY CLASSICAL LEAST SQUARES (CLS) USING FULL SPECTRUM DATA Tạ Thị Thảo, Trần Thị Hà, Chu Xuân Anh Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội Abstract The simultaneous determination of iron and manganse in the mixture has been studied The method is based on the reaction of Fe3* and Mn with focmandoxim at pH=12 for 50 minutes The full spectrum data of two complexes in the intervals with ầ\=2 nm of the range 400-700 nm w as used as responses for the CLS model The concentration data matrix containing 25 experiments of Mn2*( 6x10"® M- 10“* M) and Fe3‘ (10'5 M - 11 44 10'5 M) was used for the prediction of unknown concentrations All programs in computing process were written in MATLAB 7.0 for window The proposed methods has been succesfully applied to simultaneous determine of of iron and manganse in roadside deposit sam ples and the results were compared with o-phenantroline method l.M Ở ĐÀU Trong tự nhiên sat mangan hai nguyên tô ln kèm có mối tương quan chặt chẽ hàm lượng đổi tượng phân tích đất, nước Vi vậy, việc định lượng đồng thời hai nguyên tố cần thiết Neu phịng thí nghiệm trang bị máy móc đại dùng phương pháp phơ phát (ạ ngun tử (AES), phổ phát xạ sử dụng nguồn cao tần cảm ứng (ICP-AES) để tăng độ nhạy, )hương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [1], phương pháp huỳnh quang tia X [2] củng phương )háp động học huỳnh quang sừ dụng hệ phân tích dịng chảy (FIA)[3] để xác định đồng thời Fe kln Tại phịng thí nghiệm nhỏ với trang thiết bị đơn giàn máy trắc quang việc định ượng sắt dễ dàng thực với thuốc thừ phổ biến o-phenantrolin thioxiat, axit unfosalyxilic mà ảnh hưởng M n2+ không đáng kể, phương pháp trẳc quang phổ biến hất định lượng mangan thuốc thừ focmandoxim loại trừ ảnh hưởng Fe3+ bàng chất he tatrat, xianua [4] Tuy nhiên, với mẫu có hàm lượng Fe lớn việc che khơng hiệu uả Fe+3 tạo phức với thuốc thử nên phải tách loại trước xác định [5], Gần với phát triển manh phần mêm máy tính, kỹ thuật tốn học thơng kê hức tạp (chemometrics) giải toán định lượng đông thời nhiêu câu tử ong hỗn hợp liệu đẩu vào toán hồi quy rât lớn[ ] Một sơ cơng trình xác định )ng thời chất Việt Nam gần sử dụng phân mêm Pascal Đây phần mêm đòi hòi người r dụng phải am hiểu toán học lập trình đơng thời rât mât thời gian sử dụng >nhu cầu sir dụng phần mềm thu hẹp Thay thê vào đó, phân mêm MATLAB rợc hầu hét kỹ thuật giải toán hồi quy đa biên thê giới áp dụng nuơc chưa cỏ cơng trình áp dụng phần mềm lĩnh vực hóa học phân tích VỚI nghiên cưu y chúng tơi mong muốn đóng góp phần khả áp dụng MATLAB ưong giảng dạy hiên cứu Hóa phân tích Việt Nam 123 !./ Hóa chất thiết bị Các hoá chạt sử đụng loại tinh khiết phân tích (P.A.) dung dịch pha chế làng nước cất lẩn + Dung dịch chuan Mn(II) 10 M pha từ muôi Mn(S ).H môi trường axit Độ huẩn kiểm tra lại chuẩn độ complexon có mặt hiđrôxylamin pH = 10 với chất (hi thị ETOO + Dung dịch chuân Fe 10 M pha từ muôi Fe2(S ,j)3.6 H trog môi trường axit Độ ;huẩn kiểm ừa lại bàng phưong pháp chuẩn độ complexon pH = - với chất chi thị axit uníosalixiỉic + Dung dịch thc thử íịcmanđơxim : Cân g NH 2OH.HCI chuyển vào bình định mức 00 ml có thêm ml dung dịch HCHO Focmandoxim tạo thành theo phản ứng: HCH O + N H 2OH HC1 -)• CH = N - OH + HC1+ H20 Dung dịch chuẩn bị trước dùng - Máy trẳc quang UV-1650-PC (ƯV-VIS spectrophotometer, Shimadzu, Nhật Bản), vùng đo ihổ từ 190 - 800 nm, cuvet thuỳ tinh = cm - Máy đo pH -HANNA 211 (Mỹ) (với hai dung dịch chuẩn pH = 4,01 9,17) 12.Cơ sở lý thuyết phương pháp hồi quy đa biến xác định đồng thời Trong phương pháp hồi quy đa biến tuyến tính, giả thiết ràng dung dịch cần phân ích có k cấu tử (X |, X 2, Xk), tín hiệu phân tích hỗn hợp y, thi phương trinh hồi quy đa biển 36 tả quan hệ y biến Xj (i = 1,2, k} có dạng: y = b ịX i + b 2X + + bkX|( + e e tínhiệu phân tích mẫu trắng Để tìm nồng độ cùa k cấu tử cần có k phương trĩnh hồi quy có nghía cần tiến ành số thí nghiệm t > k Khi lập t phương trình hồi quy đa biến Phương trình có lể biểu d iễn dạng tổn g quát sau: y = X.K + e ong đó: K véc tơ ma trận chứa hệ sổ phương trình hồi quy y vectơ cột chứa t giá trị yi, y , -yt ký hiệu (Y(txi), ma trận tín hiệu phân tích (kí hiệuY(txq)) với t thí nghiệm đo q điều kiện khác X ma trận nồng độ chất phân tích với t thí nghiệm k chất phân tích, ký hiệu X(txk) Khi phương trinh hồi quy mẫu thực tế có tín hiệu phân tích Yo tìm nồng độ XoCác thuật tốn sử dụng phân tích hồi quy đa biến tuyến tính gồm phương pháp bình lương tối thiểu thông thường(CLS), phương pháp binh phương tối thiểu nghịch (ILS), bình lương tối thiểu riêng phần (PLS) hồi quy cấu từ (PCR) Trong nghiên cứu này, sử dụng phương pháp CLS để xác định đồng thời hai câu tử : Mn hỗn hợp Thuật toán giải sau: - Pha dãy gồm t dung dịch chuẩn (mỗi dung dịch chứa hàm lượng Fe Mn khác nhau) Như iy ma trận nồng độ X(tx2 ) - Đo độ hấp thụ quang cùa t dung dịch phức màu q bước sóng tồn vùng phổ LIđươc ma trân tín hiệu phàn tích Y(txq) rv>vV!Y> ma [X A ) A y K{2xq) theo phương trình: K = Trong X ’ ma trận chuyển vị X K uớc đốn bình phương tối thiểu K với tổng bình phương độ lệch giá trị đo giá trị tính theo p hư ng trình h ổ i q u y nhỏ Vơi mau chưa biêt có tín hiệu phân tích Y° nồng dộ chất phân tích Xo tính sau: Xo= YoK’(KK’) với K ’ ma ưận chuyển vị ma trận K Trong phương pháp trãc quang, CLS xem phương pháp định lượng phổ toàn phần, y áạt độ xác cao so với phương pháp chi sử dụng số bước sóng cho phép tính :ốn vói tất phổ hỗn hợp 13 Phần mềm máy tính chương trình tính tốn: Các phép tính tốn xử lý băng phần mềm MATLAB 7.0, số liệu phổ từ máy đo quang có hể chuyen trực tiêp sang phân mềm chuyển sổ liệu phổ sang file EXCEL chuyển vào )hần mềm MATLAB ỉ KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 11 Khảo sát điều kiện th í nghiệm tạo phức màu Fể*+ Mrt2+ với focmandoxim 1.1.1 Phổ hấp thụ phức màu Feỉ+, Mn2+ với/ocmanđoxim ánh hưởng cùa thời gian tạo phức Kết đo phổ hấp thụ cùa dung dịch riêng rẽ Mn2+ 4.10"5M, Fe3+ 6.10"5M hỗn hợp :ủa chúng với íịcm anđoxim 0,6 % pH=13 (hình 1) với dung dịch so sánh mẫu trắng cho thấy (hức màu Mn2+ với thuốc thử có Ằ.max = 450nm cịn phổ hấp thụ cùa Fe3+ vórị thuốc thử )-max = Ỉ28nm Tuy hai cực đại phổ xa phổ chúng khơng cân xứng có đinh phụ nên hơng thể xác định đồng thời phương pháp đạo hàm phổ Mặt khác, phương pháp phổ đạo ảm làm giảm độ nhạy phép phân tích 10 lần nên khó áp dụng phân tích mẫu thực tế a ta có hận xét phổ hỗn hợp theo lý thuyết phổ tổng cộng tương tự Như phổ cùa e3+ Mn2+ với thuốc thử íbcmanđơxim có tính chất cộng tính Vì sử dụng phương háp hồi quy đa biến tuyến tính để xác định đồng thời sắt mangan hỗn hợp bàng cách dụng liệu phổ toàn phần ứong vùng từ 400-700 nm Hinh Phổ hấp thụ Fes* Mn** vỡi focmandoxim 0,6%; pH=13 1-Mn2* ^ ; 2- Fe3* 6.10'5M ; - hỗn hợp Mn2* 4.10"^ vá Fe3*6.10'5M ; Hình Sự thay đổi độ hâp thụ quang cùa phức màu theo thòi gian phức Mn2* 4.10"5M với íocmanđoxim 0,6% phức Fe3* 6.10‘5M với íocmanđoxim 0,6% 4- phổ lý thuyết hỏn hợp (tổng (t) (2)) 125 ? bên phức màu Đổi vói phức màu Mn2* độ Ip mụ quang la on ainn iư Kill pna che đen (3600 giây) cường độ ihàu phức ; -focmandoxim tang lien tục theo then gian chậm dân thay đôi khôn° đáng kê loảng 40 - 60 phút Vì vậy, chúng tơi chọn thời gian tạo phức 50 phút đề tiến hành thí rhiệm xác định đông thời Fe3+ Mn2+ hỗn hợp 12 Ảnh hựcmg lượng thuốc thử dư p H dung dịch đến phản ứng tạo phức màu Thực nghiệm cho thây lượng thuốc thử đư hồn tồn khơng gầy ảnh hưởng đến độ hấp thụ tang dung dịch phức màu Ở nồng độ Mn2+ 4.10'5M Fe3+ 6.10'5M bình phản ứng ml, lượng thuốc focmandoxim từ ,2 đến , % thi độ hấp thụ quang không thay đổi Nghiên cứu anh hưởng pH đên tạo phức cho thấy treong khoảng pH từ - 13,5 độ p thụ quang phức màu Mn2+ với focmandoxim tăng không đáng kể độ hấp thụ lang phức Fe -íịcmanđoxim ổn định pH thấp - 1 cực đại dịch chuyển ia sóng ngăn, gân vói cực đại phơ Mn2+-focmanđơxim khơng có lợi cho việc xác định ng thời nên chọn pH = để xác định Fe3+ Mn2+ hỗn hợp 1.3 Ảnh hưởng cùa ion lạ khả loại trừ Theo tài liệu [4] phép xác định Mn2+ bàng thuốc thử focmanđơxim bị ảnh hường bời có ion Fe3+, Cu2+, N i2+, Co2+, v 2+, Xi4+J Hg2+ Tuy nhiên ừong đối tượng thực tế Fe3+, ,+ Mn2+ nguyên tố phát tán nguồn gốc tự nhiên, kèm với hàm lượng mg đuơng lớn gấp 10 - 50 lần ngyên tổ khác có ảnh hường Ti4+ đáng kể n phép xác định đồng thời Fe3+ Mn2+ theo phương pháp Với sai số cho phép 5% ngưỡng ảnh hưởng Ti4+ gấp lần nồng độ Mn2+ nhung ảnh ởng loại trừ hoàn toàn chất che F' với nồng độ cuối 10'3M ! Khảo sát khoảng tuyến tỉnh phức màu ion kim loại với ftocmanđoxim Việc khảo sát khoảng tuyến tính phức màu ion kim loại với focmanđơxim nham ip tìm khoảng nồng độ thích hợp để xây dựng phương trình hồi quy đa biến sờ ma trận Ìg độ cùa hỗn hợp hai cấu tử Với điều kiện tối ưu tìm để xác định đồng thời hai nguyên tố khoảng tuyên !i (từ giới hạn định lượng' LOQ đến giới hạn tuyến tính LOL) xác định riêng rẽ Mn2+ từ O^M - ÌO^M phương trình đường chuẩn có dạng: A = 0,003+ 0,111.105.CMn2+Tương tự khoảng tuyến tính xác định Fe3+ từ 10 5M đến 1,44.10 5M phương trình mg chuẩn có dạng: A = 0,012 + 0,071.105.CFe3+- Xây dựng phương trình tuyến tính đa biến xác định hai cấu tử Fe3+ M n2+ hôn hợp u tự tạo Việc xác định đồng thời Fe3+ Mn2+ íịcmanđơxim đựa thuật tốn bình phương tơi u thơng thường (CLS) sử dụng phổ tồn phần Mơ hình hồi quy dựa ma ữận nồng độ gồm lung dịch chứa đồng thời cấu tử Fe3+ Mn2+ khoảng tuyên tinh khảo sát (bảng 1) Tạo phức màu dung dịch hồn hợp với íịcman-đoxim sau 50 phút ghi phô tât g dịch bước sóng 400 —700 nm với khoảng cách nm I Mri* dung dịch hốn hợp " ' \ £ ỉ e^{10-5M) 1,43 2,86 4,29 5,72 7,25 1,00 Dd1 Dd2 Dd3 Dd4 Dd5 2,00 Dd6 Dd7 Dd8 Dd9 Ddto 4,00 Dd11 Dd12 Dd13 Dd14 Dd15 6,00 Dd16 Dd17 Dd18 Dd19 Dd20 8,00 Dd21 Dd22 Dd23 Dd24 Dd25 ' Gm„2+ ( io- M ) ' ' \ ^ Khi đo, ma trận sô liệu độ hâp thụ quang ma trận Y có kích thước 25 X 151(25 mẫu 151 bước sóng) Ma trận nơng độ ma trận X có kích thước 25 X (ứng với 25 thí nghiệm nồng độ hai cấu tử) Xử lý sổ liệu phần mềm MATLAB 7.0 theo thuật toán CLS để lập phương trình hồi quy dạng Y = X.K+e, tính ma trận hệ số K Đe đánh giá phương pháp phân tích chúng tơi sử dụng mơ hình lập để xác định nồng độ Fe3+ Mn2+ mẫu tự tạo Kết qiià thu bàng Bàng Kêt thí nghiệm kiểm chừng Hàm lượng Thi nghiệm nguyên tố xác Thỉ nghiệm Nồng độ Tìm Nồng độ thầy 1,04 1,00 1,09 2,00 6,09 6,00 5,82 5,72 5,17 5,72 5,11 5,72 định Tlm thấy C„n2+(.10-5 M) CFfl3+ ( 10 -5 M) Nồng độ Thí nghiệm Tlm thấy Kết cho thấy sai số giá trị tìm thấy giá trị nhị hồn tồn có thê xác tịnh đồng thời Mn2+ Fe3+ hồn hợp 14 ửng dụng phân tích mẫu thực tế Quy trinh nghiên cứu ứng dụng để xác định Mn Fe (phân tan ừong axit) ừong mâu lụi láng mặt cỉường, hàm lượng Fe kiêm tra lại băng phương pháp trăc quang VỚI ỉiuổc thử o-phenantrolin Mấu bụi đường lẩy bàng chổi bằn nhựa máy hút chân không rên mặt đường cách vỉa hè 20 - 30 cm ứên đoạn chiều dài - m, chuyên mâu vào túi nhựa có ắn mép mang phịng thí nghiệm Mau sây khô 110 c 24 giờ, trọn đeu, roi dung iy kích thước mm để loại bỏ hạt bụi lớn thực vật (rễ cành cây), chuyên ảo túi nhựa khác để bảo quản dùng cho phân tích Cân cân phân tích 1,000 g mẫu, chuyển vào cốc chịu nhiệt 250 ml, thêm ml dung ịch axit HC1 mi dung dịch HNO đặc, đậy cốc mặt kính đồng hồ, đun bếp điện ,5 giở 110 c Thêm vào phần cặn 4ml dung dịch HNO3 (1:1) lọc qua phễu lọc, rửa nước vả định mức thành 25 ml dung dịch Kết quà hàm lượng Fe Mn thu bảng 127 Vi trf lấy mẫu STT Đ ường Giải phóng i mangan mẫu bụi lắ n g mặt điPÒ ■ Xác đjnh đồng thời với thuốc Xác định Fe với thuốc thừ focmandoxim thừ o-phenantrolin Mn (mg/g) Fe (mg/g) Fe (mg/g) 0,274 17,6 17,4 tnrớc BV Bạch Mai Nga tư Vọng 0,206 13,6 13,6 Phố Đại La, trước chợ 0,154 9,6 9,1 Đổng Tâm Két l u ậ n Focmandoxim thuốc thừ phổ biến để xác đinh Mn phưcmg pháp ừắc quang Sự có mặt IFe3+ lượng lớn ảnh hưởng đến phép xác định khắc phục cách xác định đồng thời FeJ+ Mn2+ theo phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng phổ toàn phàn hỗn hợp hai tử Kết phân tích mẫu tự tạo mẫu bụi lắng mặt đường cho thấy hàm lượng hai tyên tố xác định theo phương pháp phù hợp Đây kết thu dụng phần mềm M ATLAB việc giải toán xác định đồng thời cấu tử g hỗn hợp phương pháp ừắc quang, thay cho phần mềm PASCAL thường dùng iphức tạp *Cơng trình h ỗ trợ kinh p h i từ đề tài nghiên cứu QT- 06-20 I LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Khoa (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón trồng, NXBGD M Del c Ruiz (2002), “Determination o f Nb, Ta, Fe and Mn by X-ray fluorescence”, Minerals Engineering 15, pp 373 - 375 Ying - ZhiYe- Hang Yan Mao, Ya - Hun Chen (1998), “Catalytic kinetic simultameous determination iron silver, manganese with the Kalman filter by using injection analysic stopped - flow specừophotometer”, Talanta 45, 1123-1129 "Standard methods for the Examination o f Water and Wastewater" American public health Association, (1999) A Moreno M Silva, D Perez-Bendito (1984), “Simultaneuos spectroflourimetric determination of iron and mangan by a differential kinetic’, Analytical Chimica Acta 159 , pp 319 - 328 A Safavil and H Abdollahi (1999) Speciation o f Fe(II) and Fe(III) with hromogenic Mixed Reagents by Principal-Component Regression Microchemical Journal 63, 211—217 t, mangan mâu bụi lắng mặt điPỜpg V| trí lấy mẫu STT Xác đjnh đồng thời với thuốc thử íocmanđoxim Đường Giải phống f Xác định Fe với thuốc thừ o-phenantrolin Mn (mg/g) Fe (mg/g) Fe (mg/g) 0,274 17,6 17,4 trước BV Bạch Mai N gâ tư Vọng 0,206 13,6 13,6 Phố Đại La, trước chợ 0,154 9,6 9.1 Đồng Tâm kểtluặn Focmandoxim thuốc thử phổ biến để xác đinh Mn phương pháp trắc quang Sự có mặt [Fe3+ lượng lớn ảnh hưởng đến phép xác định khắc phục bàng cách xác định đồng thời Fe3+ Mn2+ theo phương pháp binh phương tổi thiểu sử dụng phổ toàn phần hỗn hợp hai Itử Kết phân tích mẫu tự tạo mẫu bụi lắng mặt đường cho thấy hàm lượng hai lyên tổ xác định theo phương pháp phù hợp Đây kết quà thu dụng phần mềm MATLAB việc giải toán xác định đồng thời cấu tử ghỗn hợp bàng phương pháp trắc quang, thay cho phần mềm PASCAL thường dùng iphức tạp nỏ *Cơng trình h ỗ trợ kinh p h i tù đề tài nghiên cứu QT- 06-20 I LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Khoa (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón ữồng, NXBGD M Del c Ruiz (2002), “Determination o f Nb, Ta, Fe and Mn by X-ray fluorescence”, Minerals Engineering 15, pp 373 - 375 Ying - ZhiYe- Hang Yan Mao, Ya - Hun Chen (1998), “Catalytic kinetic simultaneous determination iron silver, manganese with the Kalman filter by using injection analysic stopped - flow specừophotometer”, Talanta 45, 1123-1129 "Standard methods for the Examination o f Water and Wastewater" American public health Associattion, (1999) A Moreno, M Silva, D Perez-Bendito (1984), “Simultaneuos specừoílourimetric determination of iron and mangan by a differential kinetic’, Analytical Chimica Acta 159 , pp 319 - 328 A Safavil and H Abdotlahi (1999) Speciation o f Fe(II) and Fe(III) with hromogenic Mixed Reagents by Principal-Component Regression Microchemical Journal 63, 211—217 Đ ẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HOC KHOA HOC T ự NHIÊN NG UYỄN VĂN ĐÔNG NGHIÊN cúư PHƯƠNG PHÁP H i QUI ĐA BIÊN XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI MỘT s ố KIM LOẠI TRONG HỔN HỢP Chuyên ngành: Hố phân tích Mã số: 60 -44 -29 LU ẬN V Ã N TH Ạ C SỶ KH OA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: Hà Nội - 2006 TS TA THI THẢO Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC T ự NHIÊN TRẨN THỊ HÀ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRÁC QUANG XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI Fe, Mn, Ti C hun ngành: Hố phân tích K H Ĩ A LUẬN TỐT NGHIỆP Đ A I HOC GV HƯỚNG DẪN : TS TẠ THỊ THẢO Hà Nội - 2006 ĐẠI H Ọ C Q U Ố C G IA HÀ NÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC T ự NHIÊN VŨ Q UỲN H THU ÚNG DỤNG PHẦN MEM MATLAB t r o n g n g h i ê n cúu VÀ GIẢNG DẠY HỐ PHÂN TÍCH Khoa : Hóa học Chun ngành: Hố phân tích B Á O C Á O N G H IÊ N GV HƯỚNG DẪN : cúu K H O A H Ọ C TS TẠ THI THẢO Hà Nội - 0 Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN NGUYỄN VIẾT TUẤN NGHIÊN c ú CÁC PHƯƠNG PHÁP THÔNG KÊ ĐA BIÊN ĐÁNH GIÁ NGUỒN Gốc VÀ SựP H Â N B ố KIM LOAI NẶNG TẠI CÁC BÃI THU GOM VÀ TÁI CHẾ RÁC THẢI ĐIỆN, ĐIỆN TỪ Khoa : Hóa học Chuyên ngành: Hố phân tích B Á O C Á O N G H IÊ N c ú u K H O A H Ọ C GV HƯỚNG DẪN : TS TẠ THỊ THẢO Hà Nội - 2007 PHIẾU ĐÃNG KÝ KÊT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN Tên để tài: ưng dụng phân mểm máy tính giảng day nghiên cứu Hố phân tích” Mã sơ: Q T 06-20 Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa hoc Tư nhiên - ĐHQGHN Địa chí: 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà nôi Điện thoại: 04 558 3001 Cơ quan quan lý đề tài: Khoa Hoá hoc, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Địa chi: 19 Lê Thánh Tỏng, Hồn Kiếm, Hà Nơi Tel: (04)8261856 Tổng kinh phí thực chi: 20.000.000đ Trong dó: - Từ ngân sách Nhà nước: - Kinh phí trường: 20.000.OOOđ - Vay tín dụng: - Vốn tự có: - Thu hổi: Thời gian nghiên cứu: năm Thời gian bát đầu: tháng nãm 2006 Thời gian kết thúc: tháng năm 2007 Tên cán phối họfp nghiên cứu: - PGS TS Chu Xuân Anh - ThS Nguyên văn Đông - CN Trần Thi Hà - s v Vũ Quỳnh Thu - s v Nguyên Viêt Tuân Sô đăng ký đề tài Sô chứng nhận đãng ký B ảo mật: a Phổ biến rộng rãi: kết nghiên cứu: Ngày: X b Phổ biến hạn chế: c Bảo mât: Tóm tát kết nghiên cứu: Đã th ố n g kê tình hình áp dụng phần m ềm máy tính phục vụ giảng dạy nghiên cứu Hóa phân tích thể giới V iệt Nam Xây dưng thuật toán ứng dụng thống kê, phân tích thống kê da biến phân tích hồi qui đa biến tuyến tính , xử lý số liệu thực nghiệm trẽn phần mềm máy tính E xcel, O rigin, M INITAB M ATLAB Lĩig dụng chương trình máy rinh để giải vấn để sau: X lý thống kê số liệu phân tích, đánh giá phương pháp phản tích biếu diên s ố Jiệu thực n gh iệm d ạng đổ thị - Đánh giá nguồn gốc phân bố chất ô nhiễm môi trường phương pháp thống kê đa biến - Giải rốn phân tích đồng thời chất hỗn họp phương pháp trắc quang Kiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghiên cứu: - Vé nghiên cứu : Tiếp tục hướng phát triển để tài chemometrics), nghiên cứu khả sử dụng phần mểm M ATLAB để giải vấn đề khó Hóa phân tích định lượng thời nhiều cấu tử đối tượng phương pháp hổi qui đa biến phi tuyến tính sử dụng thuật toán mạng noron nhân tạo ( A N N ) ; tiếp tục áp dụng phần m ểm M IN ITA B nghiên cứu nguồn gốc, phân bố, khả phát tán lan truyển chất ô nhiễm mơi trường phân tích thống kê đa biến dựa tập số liệu phân tích dạng liên kết kim loại đất trầm tích -Vềgiảng dạy : + Môn học ‘Tin học’ dạy cho sinh viên năm thứ thứ hai cùa khoa Hóa cần trọng dạy tin học Ún học văn phòng W m word, xcel, Power Point +Mơn học ‘Tin học hóa h ọ c’ cần dạy phần mềm MATLAB thay cho phần mềm Pascal dang dạy tính ứng dụng hạn hẹp cùa phần mềm mức độ khó áp dung đại trà + Các mơn học Hóa phân tích, phân tích cơng cụ nên dạy kèm phần xử lý số liệu tính tốn phán mềm máy tính cho sinh viên Chủ nhiém đề tài Thù trưởng Chù tịch Hội dồng Thú (rường quan chủ trì dé tài đánh giá thức quan quản lý dé tài Tạ Thị Thảo Họ tên -ỉọc hàm 1ỌC vị Kí tên Đóng dấu ĩrứ õ CỊỈtị /V ỹ ttlỊlb t'Qv G 'it /.e o c ... Thống kê Hóa phân tích? ?? cho sinh viên chun để Hóa phân tích nãm thứ “Tốn tin ứng dụng Hóa phân tích? ?? cho sinh viên cao học ngành Hóa phân tích kết hợp với việc áp dụng phần mềm máy tính đê tính tốn... học Hóa phân tích, phần phân tích hóa học, việc sử dụng phần mềm Excel có lợi cho tính tốn nồng độ tính tốn cân băng dung dịch 2.1.4 Phần m ềm M in ỉtabị5 Ị Khác với phần mềm trước, Minitab phần. .. giới áp dụng nuơc chưa cỏ cơng trình áp dụng phần mềm lĩnh vực hóa học phân tích VỚI nghiên cưu y chúng tơi mong muốn đóng góp phần khả áp dụng MATLAB ưong giảng dạy hiên cứu Hóa phân tích Việt