Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu phân tích đồng thời một số hợp chất nitro bằng phương pháp Von-Ampe

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu tổng quát của luận án là 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu phân tích đồng thời một số hợp chất nitro bằng phương pháp Von-Ampe

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
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
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.
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
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
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.
- 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. -25.0n -20.0n -60.0n Ni trobenz en 2-NP 3-NP -20.0n -50.0n -15.0n -40.0n -15.0n I (A) I (A) I (A) -30.0n -10.0n -10.0n -20.0n -5.00n -5.00n -10.0n 0 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 U (V) U (V) U (V) a- a- a- -30.0n -30.0n Ni trobenz en 2-NP 3-NP -20.0n -25.0n -25.0n -20.0n -15.0n -20.0n I (A) I (A) I (A) -15.0n -10.0n -15.0n -10.0n -10.0n -5.00n -5.00n -5.00n -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 U (V) -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 U (V) U (V) b- b- b- -60.0n -50.0n 4-NP -40.0n DNT2 TNT3 -50.0n DNT1 -40.0n -40.0n -30.0n TNT2 -30.0n I (A) I (A) I (A) -30.0n TNT1 -20.0n -20.0n -20.0n -10.0n -10.0n -10.0n -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 U (V) U (V) U (V) a- a- a- -60.0n -35.0n -50.0n 4-NP DNT1 TNT2 -50.0n -30.0n -40.0n -25.0n -40.0n TNT1 DNT2 -30.0n I (A) TNT3 I (A) I (A) -20.0n -30.0n -15.0n -20.0n -20.0n -10.0n -10.0n -10.0n -5.00n -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -1.00 -1.10 U (V) -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 U (V) U (V) 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 Thế xuất hiện píc (V) Nền 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
(pH = 4,6) -0,282 -0,267 Amoni -0,432 -0,301, -0,432 -0,587 -0,585 -0,596 -0,797 (pH = 9,3) -0,588 -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. 1 60 I (nA) NB -E NB 2-NP 0.8 (V) 2-NP 50 3-NP 0.6 40 0.4 30 0.2 20 pH 0 pH 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH tới cường độ dòng và thế đỉnh pic của NB, 2-NP, 3-NP, 4-NP 50 0.8 I (nA) DNT1 -E (V) DNT1 40 DNT2 0.6 DNT2 30 0.4 20 0.2 10 pH 0 pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH tới cường độ dòng và thế đỉnh pic của DNT I (nA) TNT1 -E (V) TNT1 35 0.8 TNT2 TNT2 30 TNT3 0.6 TNT3 25 20 0.4 15 0.2 10 pH pH 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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.
- 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 Cường độ dòng (nA) Hợp chất Axetat (0,1M) RB Amoni (0,1M) RB (C = 1 mg/l) (pH=4,6) (pH=4,5) (pH=9,3) (pH=9,4) Bảng 3.2: NB 34,4 33,9 15,8 13,7 Ảnh hưởng 2-NP 20,9 19,8 17,7 14,0 của dung 3-NP 51,2 51,8 19,6 13,1 dịch nền đến 4-NP 48,2 41,2 24,2 13,6 cường độ DNT1 23,3 21,8 42,6 36,5 dòng đỉnh DNT2 29,0 22,1 23,6 18,3 pic 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 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 Cường độ dòng (nA) (C = 1 mg/l) 0,005 M 0,01 M 0,03 M 0,05 M 0,1 M 1M 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 ( 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
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 Cường độ dòng (nA) Hợp chất 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 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) I (nA) Ep (V) Hợp chất 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
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 Cường độ dòng (nA) Hợp chất 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) Thế đỉnh pic (V) Hợp chất 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 Cường độ dòng (nA) (C = 1 mg/l) 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
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.
160 7 1: NB Thế đỉnh píc của NB, 2-NP, 3-NP 140 2: 2-NP 3: 3-NP và 4-NP lần lượt tại -0,297, -0,251, - 120 4: 4-NP 0,267 và -0,337 V. TNT cho 3 píc tại Current (nA) 5: DNT 100 6: TNT -0,076 (TNT1), -0,161 (TNT2), -0,267 7: HH 80 V (TNT3) và DNT cho 2 píc tại -0,176 60 3 4 (DNT1), -0,282 V (DNT2). Thế đỉnh 40 6 5 pic của nhóm các chất khảo sát ở rất 20 1 gần nhau và có sự xen phủ giữa các 2 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 đường Von-Ampe. Để có thể xác định Potential (-V) đồng thời cả 6 hợp chất mà không cần Hình 3.13: Đường Von-ampe của NB, 2- phải tách loại ra khỏi nhau thì cần phải NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT (1ppm) và kết hợp với phương pháp hồi quy đa hỗn hợp của chúng biến. 3.2.2. Khảo sát tính cộng tính tín hiệu đo 180 Phæ lý thuyÕt Tín hiệu pic của hỗn hợp theo lý thuyết và 150 Phæ thùc theo thực tế không sai khác nhiều, sai số 120 giữa Ithực và Ilý thuyết hầu hết đều nhỏ hơn I (nA) 90 10%. Nhìn chung, phổ Von-Ampe của hỗn 60 hợp 6 chất theo thực tế và theo lý thuyết gần 30 như trùng lặp vào nhau. Như vậy có thể kết 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 luận tín hiệu Von-ampe của chúng có tính -E (V) cộng tính. Do đó có thể sử dụng phương pháp hồi quy đa biến tuyến tính để xác định Hình 3.13: Đường Von-ampe của NB, đồng thời cả 6 hợp chất trên trong cùng một 2-NP, 3-NP, 4-NP, DNT, TNT (1ppm) hỗn hợp. và hỗn hợp của chúng 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.
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. 30 RSEt (%) Giá trị RSEt thu được thấp và ổn 25 định nhất từ PC 7 đến PC thứ 19, 20 sau đó lại tăng dần lên khi tăng PC. Tại PC = 15, giá trị sai số 15 chuẩn ước đoán của 15 mẫu kiểm 10 tra là thấp nhất (9,9%). Dựa vào cả n- PC 3 thông số R, RSE và RSEt chúng 5 0 5 10 15 20 25 tôi lựa chọn số PC bằng 15 để làm mô hình chuẩn cho phân tích mẫu Hình 3.17: Độ chính xác của mô hình hồi qui thực tế. xác định các hợp chất trong mẫu kiểm tra tự tạo theo phương pháp PCR Tại PC = 15, có thể đánh giá tổng thể khi phân tích 6 hợp chất
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 Mô R 0,97 0,84 0,97 0,99 0,98 1,00 hình cũ 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 R 0,97 0,88 0,97 0,99 0,98 0,99 Mô Re(%) 99,6 103,7 104,7 104,3 99,4 100,8 hình RSE (%) 8,4 13,7 9,6 7,2 9,2 4,6 mới 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
Độ chính xác của mô hình thông qua giá trị RSEt được biểu diễn trên hình 3.20. 26 RSEt (%) Hình 3.20: Độ chính xác của mô hình 23 hồi qui xác định các hợp chất trong 20 mẫu kiểm tra tự tạo theo phương pháp 17 PLS 14 11 PC 5 bắt đầu có sự giảm rõ dệt giá trị 8 n- PC RSEt. Từ PC 9 đến PC thứ 15, giá trị 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 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 Mô R 0,98 0,81 0,95 0,98 0,99 1,00 hình Re(%) 99,6 102,2 109,7 105,3 98,9 100,6 cũ RSE (%) 9,2 15,0 15,7 7,6 7,9 4,1 RSEt (%) 11,1 R 0,97 0,90 0,94 0,98 0,99 0,99 Mô Re(%) 98,3 100,9 106,6 105,7 101,0 98,1 hình RSE (%) 10,6 11,1 13,2 7,9 8,5 5,8 mới 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:
Hình 3.21: Hình 3.22: Độ hồi Độ hồi quy quy sử sử dụng dụng hàm hàm trainlm 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. Hình 3.24: Độ hồi Độ hồi quy quy sử sử dụng dụng hàm hàm trainbr trainbfg 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.
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 Khối lượng Ion mẹ Chế độ tín hiệu tốt với kỹ thuật Chất Ion con phân tử (g/mol) (m/z) ion hóa ESI hơn APCI, 138,02 45,9935 (100); - DNT và TNT cho tín 2-NP 139,11 ESI [M-H]- 108,0217 (73) hiệu tốt với kỹ thuật 138,02 45,9939 (100); APCI hơn ESI, 3-NP 139,11 ESI [M-H]- 108,0223 (12) - NB không cho tín hiệu 138,02 45,9934 (93); với detector MS/MS. 4-NP 139,11 ESI [M-H]- 108,0216 (100) Ion mẹ và ion con 181,03 45,9934 (100); DNT 182,11 APCI đặc trưng cho các hợp [M-H]- 135,0198 (45) chất chỉ ra ở bảng 3.40. 226,01 45,9936 (100); TNT 227,13 APCI [M-H]- 76,0195 (30) 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) Mảnh con 1 -20 -20 (TOF MSMS) Mảnh con 2 -45 -45
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 1-200 1-100 1-100 1-100 1-100 tính (µg/l) 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 R 0,79 0,28 0,58 0,93 0,91 0,98 Mô Re 108,4 90,5 108,5 96,7 94,1 100,9 hình RSE (%) 27,9 77,1 46,8 12,7 15,8 7,5 CLS RSEt (%) 43,3 R 0,09 0,12 0,28 0,37 0,34 0,78 Mô Re 147,4 139,7 95,9 106,4 96,5 85,8 hình RSE (%) 302,9 225,9 99,3 92,8 69,5 38,7 ILS RSEt (%) 189,2
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. RSEt (%) Giá trị RSEt thu được 20 thấp và ổn định nhất từ PC 18 7 đến PC thứ 15, sau đó giá 16 trị RSEt lại tăng dần lên khi 14 tăng PC.Tại PC = 13, giá trị 12 RSEt thu được thấp nhất 10 (9,2%), dựa vào cả 3 thông n- PC số R, RSE và RSEt chúng 8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 tôi lựa chọn số PC bằng 13 để làm mô hình chuẩn cho Hình 3.31: Độ chính xác của mô hình hồi qui phân tích mẫu thực tế. xác định các hợp chất trong mẫu kiểm tra tự tạo theo phương pháp PCR 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.