Đề tài Nghiên cứu đo quang xác định các nguyên tố chuyển tiếp

0,641 0,838 Hình 12: Đường chuẩn xác định Zn(II) Phương trình hồi quy có dạng như sau: y = 0,02237 + 0,481x. Trong đó x là nồng độ của Zn2+ và y là độ hấp thụ quang A. Mặt khác, ta có Sa= 0,0062 và Sb = 0,0006 , t(0,95; 3) = 2,353 nên phương trình hồi quy đầy đủ: Y = (0,02237 ± 0,0062 ) + (0,0481 ± 0,0006)x Phương trình hồi quy: y = 0,02237 + 0,481x có S= 9,152.10-5 Nếu coi a = 0 ta có phương trình hồi quy: y = b’x với = 0,478 có S= 1,028.10-4 Ftính =S/ S= 1,123 Tại P = 0,95, f1= n-2 = 3, f2 = n-3= 2 ta có: Fbảng = 2,1916. Ftính < Fbảng nên sự khác nhau giữa a và giá trị 0 không có ý nghĩa thống kê. Như vậy có thể coi như a = 0, phương pháp nghiên cứu không mắc sai số hệ thống. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Tiến hành đo 12 mẫu trắng ở các điều kiện tối ưu đã chọn tại bước sóng 556 nm. Bảng 16: Kết quả đo độ hấp thụ quang của 12 mẫu trắng STT 1 2 3 4 5 6 A Zn – PAN 0,096 0,098 0,097 0,099 0,095 0,099 STT 7 8 9 10 11 12 A Zn – PAN 0,097 0,098 0,099 0,097 0,096 0,097 Độ lệch chuẩn: SD== 0,0011476 Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3SD/b = 0,007 (ppm) Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10SD/b = 0,0239 (ppm) Độ lặp lại trong phép xác định Zn(II) Đánh giá độ lặp lại, độ đúng và độ chính xác của đường chuẩn tại 3 mức nồng độ Zn(II): 0,13ppm, 0,39 ppm và 0,91 ppm, mỗi điểm làm lặp lại 8 lần, ta có bảng kết quả sau: Bảng 17: Độ hấp thụ quang của phức Zn-PAN ở 3 nồng độ khác nhau Zn(II) ppm A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 0,13 0,081 0,078 0,078 0,079 0,079 0,079 0,080 0,081 0,39 0,234 0,234 0,235 0,235 0,233 0,235 0,236 0,236 0,91 0,522 0,523 0,523 0,524 0,521 0,522 0,523 0,522 Bảng 18: Kết quả đánh giá phương pháp xác định Zn(II) Nồng độ Zn(II) (ppm) 0,13 0,39 0,91 Nồng độ trung bình 0,14 0,40 1,00 Độ lệch chuẩn SD 0,00119 0,00104 0,00093 Hệ số biến thiên (CV) 0,85 % 0,26% 0,09% Từ kết quả trên nhận thấy phương pháp trắc quang xác định Zn(II) bằng thuốc thử PAN có độ lặp lại tốt (CV<3%) và độ chính xác cao trên toàn khoảng tuyến tính. 3.1.6.3. Ảnh hưởng của nồng độ Co(II) Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định Co(II) Lấy vào các bình định mức cỡ 25 ml để có những lượng biến đổi Co(II) (0,06 – 2,59 ppm) + dung dịch đệm (axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M) có pH = 6,5 + Triton X-100 2% + hỗn hợp PAN 1,6.10-4 M, định mức đến vạch. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng λmax = 580 nm với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Kết quả thu được như sau: Bảng 19: Kết quả sự phụ thuộc của A vào nồng độ Co(II) STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Co (ppm) 0,06 0,12 0,24 0,35 0,47 0,59 0,71 0,94 1,18 A 0,018 0,040 0,074 0,113 0,154 0,190 0,232 0,303 0,376 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Co (ppm) 1,41 1,53 1,65 1,76 1,88 2,12 2,35 2,59 A 0,457 0,499 0,529 0,571 0,608 0,66 0,733 0,813 Hình 13: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Co(II) Từ hình 13, ta thấy khi nồng độ Co(II) tăng thì độ hấp thụ quang cũng tăng tuyến tính. Tuy nhiên, khi nồng độ Co(II) là 2,12 ppm thì độ hấp thụ quang không còn tuyến tính nữa. Do đó, chọn các nồng độ Co(II) không quá 2,12 ppm để xây dựng đường chuẩn. Bảng 20: Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Co(II) STT 1 2 3 4 5 CCo2+(ppm) 0,12 0,47 0,94 1,41 1,76 A 0,04 0,156 0,303 0,458 0,572 Hình 14: Đường chuẩn xác định Co(II) Phương trình hồi quy có dạng như sau: y = 0,0016 + 0,62362x. Trong đó x là nồng độ của Co2+ và y là độ hấp thụ quang A. Mặt khác, ta có Sa= 0,0018 và Sb = 0,00162, t(0,95; 3) = 2,353 nên phương trình hồi quy đầy đủ: Y = 0,0016 + (0,62362± 0,0005)x Để kiểm tra sai số hệ thống của phương pháp, so sánh hằng số a của phương trình hồi qui với giá trị 0: Phương trình hồi quy: y = 0,0016 + 0,62362x có S= 1,235.10-4 Nếu coi a = 0 ta có phương trình hồi quy: y = b’x với = 0,6228 có S= 1,028.10-4 Sự sai khác phương sai của 2 phương trình này được so sánh theo chuẩn F: Ftính =S/ S= 1,201 Tại P = 0,95, f1= n-2 = 3, f2 = n-3= 2 ta có: Fbảng = 2,1916. Ftính < Fbảng nên sự khác nhau giữa a và giá trị 0 không có ý nghĩa thống kê. Như vậy có thể coi như a = 0, phương pháp nghiên cứu không mắc sai số hệ thống. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Tiến hành đo 12 mẫu trắng ở các điều kiện tối ưu đã chọn tại bước sóng 580 nm. Bảng 21: Kết quả đo độ hấp thụ quang của 12 mẫu trắng STT 1 2 3 4 5 6 A Co – PAN 0,026 0,028 0,028 0,027 0,029 0,028 STT 7 8 9 10 11 12 A Co – PAN 0,029 0,026 0,027 0,029 0,028 0,027 Độ lệch chuẩn: SD== 0,00196 Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3SD/b = 0,0094 (ppm) Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10SD/b = 0,0314 (ppm) Độ lặp lại trong phép xác định Co(II) Đánh giá độ lặp lại, độ đúng và độ chính xác của đường chuẩn tại 3 mức nồng độ Co(II): 0,12 ppm, 0,47 ppm và 1,41 ppm, mỗi điểm làm lặp lại 8 lần, ta có bảng kết quả sau: Bảng 22: Độ hấp thụ quang của phức Co-PAN ở 3 nồng độ khác nhau Co(II) ppm A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 0,12 0,036 0,034 0,034 0,035 0,033 0,033 0,035 0,034 0,47 0,144 0,144 0,143 0,143 0,144 0,144 0,145 0,145 1,41 0,453 0,452 0,454 0,454 0,453 0,452 0,454 0,453 Bảng 23:Kết quả đánh giá phương pháp xác định Co(II) Nồng độ Co(II) (ppm) 0,12 0,47 1,41 Nồng độ trung bình 0,106 0,464 1,409 Độ lệch chuẩn SD 0,00104 0,00076 0,00083 Hệ số biến thiên (CV) 0,98 % 0,16% 0,06% Từ kết quả trên nhận thấy phương pháp trắc quang xác định Zn(II) bằng thuốc thử PAN có độ lặp lại tốt (CV<3%) và độ chính xác cao trên toàn khoảng tuyến tính. 3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là phân vi lượng có thành phần chủ yếu là N, P2O5, K2O, S, Cu, Zn, B, Mo, Ca, Mn, Fe......Kết quả khảo sát thu được B, Mo không ảnh hưởng đến các phức Cu(II) – PAN, Zn(II) – PAN và Co(II) – PAN. Mn(II), Fe(II) và Fe(III) là ba ion gây ảnh hưởng lớn đến phép đo. 3.1.7.1. Ảnh hưởng của Mn(II) Lấy vào các bình định mức cỡ 25 ml để có những lượng Cu(II) 1 ppm hoặc Zn(II) 1 ppm hoặc Co(II) 1 ppm, + dung dịch Mn(II) (0 ppm – 32 ppm) dung dịch đệm (axetat 4.10-2M) có pH = 6,5 + Triton X-100 2% + hỗn hợp PAN 1,6.10-4 M, định mức đến vạch. Đo độ hấp thụ quang ở các bước sóng tương ứng. Kết quả thu được : Bảng 24 : Ảnh hưởng của Mn(II) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat M(II) ppm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Mn(II) ppm 0 4,0 8,0 16,0 24,0 32,0 Cu- PAN A 0,735 0,718 0,688 0,656 0,622 0,578 Sai số(%) 2,45 6,52 10,87 14,13 21,47 Zn- PAN A 0,575 0,525 0,503 0,482 0,468 0,456 Sai số(%) 8,70 12,52 16,17 18,61 20,70 Co- PAN A 0,388 0,391 0,398 0,405 0,416 0,425 Sai số(%) 0,77 2,58 4,38 7,22 9,54 Từ các bảng số liệu ta thấy, khi thêm Mn(II) với nồng độ tăng dần thì độ hấp thụ quang của Cu-PAN, Zn-PAN giảm dần và Co-PAN tăng nhẹ , và khi nồng độ Mn(II) gấp 24 lần nồng độ ion phân tích Cu(II), 16 lần nồng độ ion phân tích Zn(II) thì sai số lớn hơn 15%, vượt quá giới hạn sai số cho phép của phương pháp trắc quang. Vì vậy, chúng tôi chọn ngưỡng ảnh hưởng của Mn(II) là gấp 16 lần lượng Zn(II). Lấy vào các bình định mức cỡ 25 ml để có những lượng Cu(II) 1 ppm hoặc Zn(II) 1 ppm hoặc Co(II) 1 ppm, + dung dịch Mn(II) (0 ppm – 32 ppm) + dung dịch đệm (axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M) có pH = 6,5 + Triton X-100 2% + hỗn hợp PAN 1,6.10-4 M, định mức đến vạch. Đo độ hấp thụ quang ở các bước sóng tương ứng. Kết quả thu được như sau: Bảng 25 : Ảnh hưởng của Mn(II) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm M(II) ppm 1,0 1,0 1,0 1,0 Mn(II) ppm 0 16,0 24,0 32,0 Cu- PAN A 0,732 0,683 0,658 0,641 Sai số(%) -6,67 -10,13 -12,47 Zn- PAN A 0,569 0,5111 0,4859 0,4683 Sai số(%) -10,17 -14,61 -17,7 Co- PAN A 0,384 0,400 0,411 0,419 Sai số(%) 4,26 7,03 9,14 Từ bảng trên, nhận thấy khi dùng hỗn hợp đệm axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M sẽ loại trừ được ảnh hưởng của Mn(II). 3.1.7.2. Ảnh hưởng của Fe(II) Khảo sát ảnh hưởng của Fe(II) tương tự như ảnh hưởng của Mn(II). Kết quả như sau : Bảng 26 : Ảnh hưởng của Fe(II) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat M(II) ppm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Fe(II) ppm 0 0,25 0,5 1,0 2,5 5 10 25 50 ACu-PAN 0,368 0,380 0,388 0,425 0,474 0,555 0,719 0,881 0,911 Sai số(%) 3,24 5,32 15,53 28,81 50,87 95,47 139,33 147,61 AZn-PAN 0,289 0,295 0,301 0,337 0,387 0,466 0,519 0,606 0,685 Sai số(%) 2,08 4,15 16,61 33,91 61,25 79,58 109,69 137,02 ACo-PAN 0,195 0,208 0,219 0,257 0,345 0,438 0,562 0,618 0,723 Sai số(%) 6,67 12,31 31,79 76,92 124,62 188,21 216,92 270,77 Từ kết quả thu được, chúng tôi nhận thấy ion Fe(II) gây ảnh hưởng lớn đến phép đo xác định M(II) . Khi nồng độ Fe(II) vượt quá 2 lần nồng độ M(II) thì sai số lớn hơn 15%, vượt quá giới hạn sai số cho phép của phương pháp trắc quang. Vì vậy, chúng tôi chọn ngưỡng ảnh hưởng của Fe(II) là gấp 2 lần lượng M(II). Khi tiến hành khảo sát trên nền hỗn hợp đệm axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M , thu được kết quả như sau: Bảng 27 : Ảnh hưởng của Fe(II) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm M(II) ppm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Fe(II) ppm 0 1,0 2,5 5 10 25 50 ACu-PAN 0,368 0,369 0,371 0,393 0,398 0,409 0,470 Sai số(%) 0,27 0,82 6,79 8,15 11,14 27,72 AZn-PAN 0,289 0.371 0.421 0.464 0.581 0.655 0.760 Sai số(%) 8,16 13,21 17,50 29,18 36,64 47,11 ACo-PAN 0,195 0,296 0,335 0,429 0,497 0,583 0,713 Sai số(%) 10,09 14,03 23,35 30,21 38,84 51,82 Từ bảng trên, nhận thấy khi dùng hỗn hợp đệm axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M sẽ loại trừ được ảnh hưởng của Fe(II). 3.1.7.2. Ảnh hưởng của Fe(III) Khảo sát ảnh hưởng của Fe(III) tương tự như ảnh hưởng của Fe(II). Kết quả như sau : Bảng 28 : Ảnh hưởng của Fe(III) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat M(II) ppm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Fe(III) ppm 0 0,25 0,5 1,0 2,5 5 10 25 ACu-PAN 0,368 0,392 0,405 0,484 0,574 0,688 0,883 0,955 Sai số(%) 6,47 10,16 31,65 55,93 87,08 139,82 159,63 AZn-PAN 0,289 0,301 0,340 0,398 0,477 0,505 0,613 0,645 Sai số(%) 2,16 4,25 17,65 37,82 65,13 74,63 112,21 ACo-PAN 0,195 0,208 0,218 0,260 0,340 0,428 0,539 0,593 Sai số(%) 6,43 11,59 33,12 74,35 119,42 176,31 203,97 Từ kết quả thu được, chúng tôi nhận thấy ion Fe(III) gây ảnh hưởng lớn đến phép đo xác định M(II). Khi nồng độ Fe(III) vượt quá 2 lần nồng độ M(II) thì sai số lớn hơn 15%, vượt quá giới hạn sai số cho phép của phương pháp trắc quang. Vì vậy, chúng tôi chọn ngưỡng ảnh hưởng của Fe(III) là gấp 2 lần lượng M(II). Khi tiến hành khảo sát trên nền hỗn hợp đệm axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M , thu được kết quả như sau: Bảng 29 : Ảnh hưởng của Fe(III) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm Cu(II) ppm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Fe(III) ppm 0 1,0 2,5 5 10 25 50 ACu-PAN 0,367 0,368 0,370 0,395 0,399 0,422 0,477 Sai số(%) 0,37 0,93 7,68 8,65 15,04 29,92 AZn-PAN 0,289 0,363 0,403 0,454 0,560 0,633 0,740 Sai số(%) 7,36 11,41 16,51 27,13 34,42 34,42 ACo-PAN 0,195 0,286 0,315 0,408 0,487 0,553 0,701 Sai số(%) 9,08 12,02 21,34 29,15 35,84 50,64 Từ bảng trên, nhận thấy khi dùng hỗn hợp đệm axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M sẽ loại trừ được ảnh hưởng của Fe(III). 3.2. Xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) trong hỗn hợp Từ hình1, nếu cả ba ion có trong cùng một hỗn hợp thì phổ của các phức có sự xen phủ. Tiến hành kiểm tra sự sai khác giữa phổ hỗn hợp theo lý thuyết và thực tế như sau: Lấy vào 5 bình định mức cỡ 25 ml để có những lượng Cu(II) 0,5 ppm (bình 1) , Zn(II) 0,5 ppm (bình 2), Co(II) 1 ppm (bình 3), hỗn hợp Cu(II) 0,5 ppm + Zn(II) 0,5 ppm + Co(II) 1 ppm (bình 4) + dung dịch đệm (axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3M) có pH = 6,5 + Triton X-100 2% + hỗn hợp PAN 1,6.10-4 M, định mức đến vạch. Đo độ hấp thụ quang khoảng bước sóng 500 nm – 700 nm với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Đặc trưng của phổ hấp thụ các phức màu Cu- PAN; Zn – PAN; Co – PAN và các phổ hỗn hợp theo lý thuyết và thực tế như hình 15. Phổ hấp thụ cho thấy có sự xen phủ giữa các phổ của các phức màu của các ion kim loại nên muốn xác định riêng rẽ từng ion kim loại trong sự có mặt của các ion khác, nhất thiết phải dùng phương pháp chiết hoặc tách. Các phổ có tính cộng tính thì thay vì phải tách, có thể dùng phương pháp xác định đồng thời sử dụng thuật toán hồi qui đa biến. Hình 15: Phổ hấp thụ của các phức Cu-PAN, Zn -PAN, Co-PAN và phổ hỗn hợp của 3 phức theo lý thuyết và theo thực tế 3.2.1. Xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) trong hỗn hợp bằng phương pháp tách Các cation Cu(II), Zn(II), Co(II), Fe(III), Mn(II) có khả năng tạo phức clorua khác nhau. Cu(II) không tạo phức clorua, Zn(II) tạo phức clorua [ZnCl4]2- trong môi trường HCl 2M, Co(II) tạo phức clorua [CoCl4]2- trong môi trường HCl 4-9M. Dựa vào sự khác biệt này, chúng tôi lựa chọn phương pháp tách sắc kí trao đổi ion với nhựa trao đổi là nhựa anionit (Dowex 1) để tiến hành tách và xác định riêng rẽ từng cation Cu(II), Zn(II), Co(II). Pha động dùng để tách Co(II), Zn(II) lần lượt là HCl 4M và 0,5M. Trên cơ sở qui trình tách như mục 2.3.3, chúng tôi tiến hành tách và xác định các nguyên tố trên các mẫu giả. 3.2.1.1. Xác định theo phương pháp đường chuẩn Tiến hành thí nghiệm: Cho 5ml HCl 9M chạy qua cột sắc kí. Lấy vào bình định mức cỡ 10ml: 5ml hỗn hợp gồm các ion Cu(II) 10ppm, Zn(II) 10ppm, Co(II) 10ppm, Fe(II) 10ppm, Fe(III) 10 ppm, Mn(II) 10 ppm, dùng HCl đặc điều chỉnh sao cho nền axit trong bình là HCl 9M. Chuyển từ từ lượng 10 ml trong bình định mức ở trên lên cột, hứng dung dịch ở đầu cột bằng bình định mức cỡ 25ml (bình 1), sau khi dung dịch trên cột gần hết, tiếp tục thêm 5ml HCl 9M, dùng nước cất hai lần định mức bình 1 đến vạch, lắc đều. Lấy 5 ml dung dịch từ bình 1, cho vào bình định mức cỡ 25 ml (bình 2). Để rửa giải Co(II), chuyển 5ml HCl 4M lên cột, hứng dung dịch chảy ra vào bình định mức cỡ 10ml (bình 3). Dùng nước cất hai lần định mức bình 3 đến vạch, lắc đều. Lấy 5 ml dung dịch từ bình 3, cho vào bình định mức cỡ 25 ml (bình 4). Để rửa giải Zn(II), chuyển 5ml HCl 0,5M lên cột, hứng dung dịch chảy ra vào bình định mức cỡ 10ml (bình 5). Dùng nước cất hai lần định mức bình 5 đến vạch, lắc đều. Lấy 5 ml dung dịch từ bình 5, cho vào bình định mức cỡ 25 ml (bình 6). Đưa dung dịch trong các bình 2, 4, 6 về pH=5 rồi thêm các chất cần thiết để thực hiện phép đo quang theo điều kiện tối ưu (dung dịch đệm axetat 4.10-2M ở pH=6,5, hỗn hợp PAN 1,6,10-4M, Triton X-100 2%, dung dịch citrat 1.10-3M) tại các bước sóng tương ứng, dung dịch so sánh là mẫu trắng. Từ các dữ kiện đo quang tính nồng độ ion dựa vào các phương trình đường chuẩn và tính hệ số pha loãng ta được kết quả: Bảng 30. Hiệu suất thu hồi theo phương pháp tách dựa vào đường chuẩn Nồng độ lấy vào (định trước) Nồng độ thu được Hiệu suất thu hồi (%) Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 10 10 10 9,725 10,234 10,062 96,5 104,7 103,8 3.2.1.2. Xác định theo phương pháp thêm chuẩn Lấy vào 3 bình định mức cỡ 10 ml (trong nền HCl 9M) để có những hàm lượng khác nhau của ba nguyên tố và thêm vào đó các dung dịch chuẩn Cu(II) 50 ppm, Zn(II) 50 ppm, Co(II) 50 ppm. Nồng độ thêm chuẩn như sau: Bảng 31:Nồng độ thêm chuẩn Mẫu Nồng độ thêm chuẩn (ppm) Cu Zn Co 1 5,0 3,0 2,0 2 7,5 5,0 3,0 3 6 3,5 1,5 Đối với mỗi mẫu, qui trình tách cụ thể như mục 3.2.1.1. Từ các dữ kiện đo quang tính nồng độ ion dựa vào các phương trình đường thêm chuẩn và tính hệ số pha loãng ta được kết quả: Bảng 32: Hiệu suất thu hồi theo phương pháp tách dựa vào đường thêm chuẩn Nồng độ thêm chuẩn (ppm) Nồng độ thu được (ppm) Hiệu suất thu hồi (%) Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 5,0 3,0 2,0 4.86 3.07 2.01 97,25 102,3 100,6 7,5 5,0 3,0 7.44 5.18 2.99 99,2 103,5 99,68 6 3,5 1,5 5.83 3.56 1.56 97,1 101,8 104,0 Từ các giá trị hiệu suất thu hồi ở trên, nhận thấy kết quả tách sắc kí trao đổi ion khá tốt, đặc biệt là theo phương pháp đường thêm chuẩn. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và trải qua nhiều công đoạn rửa giải. 3.2.2. Sử dụng thuật toán hồi qui tuyến ttính đa biến xác định đồng thời Cu(II), Zn(II), Co(II) Trong phổ ở hình 15, nhận thấy phổ hỗn hợp thực tế và phổ hỗn hợp lý thuyết khá sát nhau và kết quả độ hấp thụ quang của các phổ đó tại mỗi hai bước sóng trong khoảng 500 – 700 nm như sau: Bảng 33: Độ hấp thụ quang của từng ion và của hỗn hợp trên toàn phổ l (nm) ACu(II) AZn(II) ACo(II) Ahỗn hợp (lý thuyết) Ahỗn hợp (thực tế) Sai số (%) 500 0,006 0,018 -0,245 -0,221 -0,222 -0,45 502 0,019 0,032 -0,207 -0,156 -0,16 -2,56 504 0,037 0,052 -0,16 -0,072 -0,078 -8,33 506 0,057 0,074 -0,109 0,022 0,012 5,45 508 0,077 0,099 -0,057 0,119 0,106 10,92 510 0,099 0,125 -0,004 0,22 0,203 7,73 512 0,121 0,152 0,052 0,325 0,303 6,77 514 0,14 0,175 0,106 0,421 0,396 5,94 516 0,163 0,199 0,158 0,519 0,491 5,39 518 0,182 0,214 0,204 0,6 0,569 5,17 520 0,2 0,224 0,248 0,673 0,639 5,05 522 0,216 0,227 0,286 0,729 0,693 4,94 524 0,23 0,226 0,321 0,776 0,738 4,90 526 0,241 0,221 0,351 0,814 0,774 4,91 528 0,25 0,216 0,377 0,843 0,802 4,86 530 0,257 0,211 0,4 0,867 0,826 4,73 532 0,262 0,208 0,419 0,888 0,846 4,73 534 0,266 0,207 0,435 0,908 0,865 4,74 536 0,269 0,21 0,448 0,926 0,884 4,54 538 0,271 0,215 0,458 0,944 0,901 4,56 540 0,273 0,222 0,468 0,963 0,921 4,36 542 0,275 0,231 0,477 0,982 0,94 4,28 544 0,277 0,241 0,484 1,002 0,96 4,19 546 0,279 0,252 0,492 1,023 0,981 4,11 548 0,282 0,264 0,499 1,045 1,002 4,11 550 0,284 0,277 0,507 1,069 1,026 4,02 552 0,287 0,289 0,516 1,092 1,049 3,94 554 0,289 0,298 0,524 1,112 1,068 3,96 556 0,291 0,302 0,533 1,126 1,082 3,91 558 0,292 0,297 0,542 1,132 1,088 3,89 560 0,292 0,284 0,551 1,126 1,082 3,91 562 0,289 0,262 0,558 1,11 1,066 3,96 564 0,285 0,234 0,564 1,083 1,041 3,88 566 0,277 0,203 0,568 1,049 1,007 4,00 568 0,267 0,172 0,569 1,008 0,967 4,07 570 0,255 0,143 0,568 0,965 0,925 4,15 572 0,24 0,116 0,563 0,92 0,881 4,24 574 0,224 0,094 0,555 0,873 0,835 4,35 576 0,206 0,076 0,544 0,826 0,79 4,36 578 0,188 0,062 0,529 0,78 0,745 4,49 580 0,171 0,051 0,511 0,733 0,699 4,64 582 0,154 0,042 0,492 0,688 0,656 4,65 584 0,139 0,034 0,472 0,645 0,615 4,65 586 0,125 0,029 0,45 0,604 0,575 4,80 588 0,112 0,024 0,43 0,566 0,538 4,95 590 0,1 0,02 0,41 0,53 0,504 4,91 592 0,089 0,017 0,391 0,498 0,473 5,02 594 0,08 0,015 0,375 0,469 0,446 4,90 596 0,072 0,013 0,36 0,445 0,422 5,17 598 0,064 0,012 0,347 0,423 0,402 4,96 600 0,058 0,01 0,337 0,406 0,385 5,17 602 0,053 0,01 0,329 0,391 0,371 5,12 604 0,047 0,009 0,323 0,379 0,36 5,01 606 0,043 0,008 0,318 0,369 0,35 5,15 608 0,04 0,008 0,314 0,362 0,343 5,25 610 0,036 0,007 0,312 0,355 0,337 5,07 612 0,033 0,007 0,31 0,35 0,332 5,14 614 0,03 0,007 0,309 0,346 0,328 5,20 616 0,028 0,006 0,308 0,343 0,324 5,54 618 0,025 0,006 0,308 0,339 0,321 5,31 620 0,023 0,006 0,307 0,336 0,318 5,36 622 0,022 0,006 0,305 0,333 0,315 5,41 624 0,02 0,006 0,302 0,328 0,31 5,49 626 0,018 0,005 0,297 0,321 0,304 5,30 628 0,017 0,005 0,291 0,313 0,297 5,11 630 0,015 0,005 0,282 0,303 0,288 4,95 632 0,014 0,005 0,271 0,291 0,276 5,15 634 0,014 0,005 0,258 0,277 0,264 4,69 636 0,012 0,005 0,243 0,261 0,249 4,60 638 0,012 0,005 0,227 0,245 0,234 4,49 640 0,011 0,005 0,21 0,226 0,216 4,42 642 0,01 0,005 0,194 0,209 0,201 3,83 644 0,01 0,005 0,178 0,193 0,185 4,15 646 0,009 0,005 0,163 0,177 0,17 3,95 648 0,009 0,005 0,149 0,163 0,157 3,68 650 0,008 0,005 0,136 0,149 0,144 3,36 652 0,008 0,005 0,124 0,136 0,132 2,94 654 0,007 0,005 0,113 0,125 0,121 3,20 656 0,007 0,005 0,103 0,115 0,111 3,48 658 0,007 0,005 0,094 0,105 0,102 2,86 660 0,006 0,005 0,085 0,097 0,094 3,09 662 0,006 0,005 0,078 0,089 0,087 2,25 664 0,006 0,005 0,072 0,083 0,08 3,61 666 0,005 0,005 0,067 0,078 0,075 3,85 668 0,005 0,005 0,063 0,073 0,07 4,11 670 0,005 0,005 0,058 0,068 0,066 2,94 672 0,005 0,005 0,055 0,065 0,062 4,62 674 0,005 0,005 0,052 0,062 0,059 4,84 676 0,004 0,005 0,049 0,059 0,056 5,08 678 0,004 0,005 0,047 0,056 0,053 5,36 680 0,004 0,005 0,045 0,054 0,051 5,56 682 0,004 0,005 0,043 0,052 0,049 5,77 684 0,003 0,005 0,041 0,05 0,047 6,00 686 0,003 0,005 0,04 0,048 0,046 4,17 688 0,003 0,005 0,039 0,047 0,044 6,38 690 0,003 0,005 0,037 0,046 0,043 6,52 692 0,003 0,005 0,036 0,044 0,042 4,55 694 0,003 0,005 0,035 0,043 0,04 6,98 696 0,003 0,005 0,034 0,042 0,039 7,14 698 0,003 0,005 0,034 0,041 0,038 7,32 700 0,003 0,005 0,033 0,04 0,037 7,50 Phổ hấp thụ của hỗn hợp phức theo lý thuyết và theo thực tế trùng nhau trong giới hạn sai số cho phép (< 15%), các phức Cu – PAN, Zn – PAN, Co- PAN có tính cộng tính tốt. Vì vậy, chúng tôi tiến hành sử dụng phương pháp hồi quy đa biến tuyến tính để xác định đồng thời 3 ion trên. Phương pháp hồi quy đa biến tuyến tính (CLS, ILS, PLS, PCR) Kiểm tra tính cộng tính của dung dịch hỗn hợp Cu(II), Zn(II) và Co(II) ở bước sóng cực đại của mỗi phức và trên toàn phổ. Pha 27 dung dịch chuẩn chứa đồng thời Cu(II), Zn(II) và Co(II) trong khoảng tuyến tính đã khảo sát. Ghi phổ hấp thụ của các dung dịch phức trong khoảng bước sóng thích hợp l= 500- 700 nm. Nhập số liệu ma trận nồng độ đã xây dựng và ma trận độ hấp thụ quang thu được vào phần mềm Matlab theo chương trình máy tính. Chạy chương trình Matlab để tính kết quả hàm lượng của Cu(II), Zn(II) và Co(II) trong mẫu tự tạo (mẫu kiểm tra) và mẫu thực tế. 3.2.2.1. Thuật toán CLS Nhập ma trận số liệu nồng độ các chất trong cùng hỗn hợp khi xây dựng đường chuẩn X (mxk). Nhập tín hiệu phân tích dưới dạng vectơ cột hoặc ma trận. Viết câu lệnh tính hệ số K của phương trình hồi qui với:K= inv(X’*X)*X’*y Nhập tín hiệu phân tích y0 của mẫu cần định phân. Tính X0=y0*K’ *inv(K*K’) Dữ liệu đầu vào Ma trận nồng độ Cchuan (27X3) (biến độc lập) gồm 27 dung dịch chuẩn của 3 cấu tử Cu(II) , Zn(II) , Co(II). Ma trận biến phụ thuộc độ hấp thụ quang Achuan (27X100) của 27 dung dịch chuẩn đo tại 100 bước sóng trong vùng phổ 500-700 nm (chọn khoảng bước sóng 540 – 639 nm). Ma trận giá trị độ hấp thụ quang Aktra (20X100) của 20 mẫu kiểm tra đo tại 100 bước sóng trong vùng phổ 500-700 nm (biến phụ thuộc), (chọn bước sóng 540 – 639 nm). Ma trận nồng độ kiểm tra Cktra (20X3) gồm 20 dung dịch kiểm tra của 3 cấu tử Cu(II) , Zn(II) , Co(II) cần phân tích đồng thời. Ma trận giá trị độ hấp thụ quang Amau (8X100) của mẫu thực tế đo tại 100 bước sóng trong vùng phổ 500-700 nm (biến phụ thuộc). Các thuật toán %Phuong phap CLS: %Nhap ma tran nong do Cchuan(27x3) %Nhap ma tran do hap thu quang Achuan(27x100) %Tinh ma tran he so hoi quy K: K=inv(Cchuan'*Cchuan)*Cchuan'*Achuan; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau kiem tra: Aktra(20x100) %Tinh nong do mau kiem tra: Cktracls=Aktra*K'*inv(K*K'); %Tinh sai so giua nong do chuan voi nong do xac dinh duoc tu PP CLS: Scls=(Cktra-Cktracls)*100./Cktra; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau: Amau(8X100) %Tinh nong do cac chat trong mau: Cmaucls=Amau*K'*inv(K*K'); Kết quả Bảng 34: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp CLS Cktra (ppm) Cktracls (ppm) Scls Cu(II) Zn(II) Co(II) Cu(II) Zn(II) Co(II) Cu(II) Zn(II) Co(II) 0 0,6 0,6 0,00 0,62 0,59 - -2,88 1,05 0 0,6 0,8 0,00 0,53 0,79 - 12,05 0,87 0 0,8 0 -0,01 0,84 0,00 - -5,32 - 0 0,8 0,6 -0,01 0,73 0,60 - 8,95 0,31 0 0,8 0,8 -0,01 0,79 0,80 - 1,48 0,36 0,6 0 0 0,61 0,01 0,00 -1,81 - - 0,6 0 0,6 0,60 0,03 0,61 0,39 - -0,89 0,6 0 0,8 0,59 0,02 0,82 1,57 - -2,27 0,6 0,6 0 0,60 0,64 0,00 0,07 -6,93 - 0,6 0,6 0,6 0,58 0,50 0,61 4,04 17,32 -0,98 0,6 0,6 0,8 0,58 0,48 0,81 4,16 19,36 -1,02 0,6 0,8 0 0,59 0,77 0,00 2,33 4,32 - 0,6 0,8 0,6 0,58 0,70 0,59 3,69 12,84 0,93 0,6 0,8 0,8 0,57 0,57 0,81 5,52 28,96 -0,85 0,8 0 0 0,80 0,03 0,02 -0,11 - - 0,8 0 0,6 0,78 0,02 0,60 2,07 - -0,01 0,8 0 0,8 0,78 0,04 0,81 2,69 - -1,42 0,8 0,6 0 0,78 0,57 0,00 2,93 4,69 - 0,8 0,6 0,6 0,77 0,52 0,60 3,54 12,84 -0,33 0,8 0,6 0,8 0,76 0,49 0,80 5,62 18,23 0,14 Từ bảng kết quả trên, ta thấy hầu hết sai số thu được đều thuộc giới hạn sai số cho phép, ngay cả khi trong dung dịch kiểm tra có một hoặc hai cấu tử vẫn cho kết quả tốt. Một số mẫu kiểm tra, kết quả chạy máy xác định được hàm lượng cấu tử (dù hàm lượng đầu vào = 0), nhưng kết quả nhận được dưới LOD nên có thể xem như đây là do nhiễu trong phép đo. Như vậy, thuật toán CLS có khả năng áp dụng tốt vào việc phân tích mẫu thực tế (qui trình phân tích và xác định nêu ở mục 3.3.2.) 3.2.2.2. Thuật toán ILS Dữ liệu đầu vào Ma trận (biến độc lập) nồng độ Cchuan (27X3) của 27 dung dịch chuẩn chứa ba cấu tử Cu(II) , Zn(II) , Co(II). Ma trận độ hấp thụ quang Achuan (27X20) của 27 dung dịch chuẩn đo tại 20 bước sóng đặc trưng trong vùng phổ 500 – 700 nm (chọn bước sóng mà ở tại đó đạt tính cộng tính tốt 550 - 569). Ma trận giá trị biến phụ thuộc độ hấp thụ quang Aktra (20X20) của 20 mẫu kiểm tra đo ở 20 bước sóng. Ma trận nồng độ các dung dịch kiểm tra Cktra (20X3) Ma trận giá trị biến phụ thuộc độ hấp thụ quang Amau (8X20) của mẫu cần phân tích đo ở 20 bước sóng. Các thuật toán %Phuong phap ILS: %Nhap ma tran nong do Cchuan(27x3) %Nhap ma tran do hap thu quang cua 27 dung dich chuan tai 20 buoc song: Achuan(27x20) %Tinh ma tran he so hoi quy: P=inv(Achuan'*Achuan)*Achuan'*Cchuan; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau kiem tra: Aktra(20x20) %Tinh nong do chat trong mau kiem tra: Cktrails=Aktra*P; %Tinh sai so giua nong do chuan voi nong do xac dinh duoc tu ILS: Sils=(Cktra-Cktrails)*100./Cktra; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau Amau(8x20) %Tinh nong do cua mau: Cmauils=Amau*P; Kết quả Bảng 35: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp ILS Cktra Cktrails Sils Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 0 0,6 0,6 -0,03 0,69 0,61 - -14,37 -1,36 0 0,6 0,8 0,02 0,30 0,77 - 50,07 3,81 0 0,8 0 -0,04 1,05 0,03 - -31,66 - 0 0,8 0,6 -0,03 0,75 0,58 - 5,82 3,51 0 0,8 0,8 0,05 0,59 0,74 - 26,69 7,37 0,6 0 0 0,65 -0,04 -0,03 -8,52 - - 0,6 0 0,6 0,62 -0,24 0,57 -3,16 - 4,24 0,6 0 0,8 0,63 0,07 0,81 -4,17 - -1,04 0,6 0,6 0 0,60 0,88 0,01 0,63 -47,38 - 0,6 0,6 0,6 0,63 0,44 0,57 -4,58 27,29 5,05 0,6 0,6 0,8 0,59 0,52 0,80 1,00 12,98 0,26 0,6 0,8 0 0,60 0,93 0,01 0,27 -15,71 - 0,6 0,8 0,6 0,59 0,76 0,56 1,00 5,46 6,05 0,6 0,8 0,8 0,57 0,66 0,82 4,87 17,31 -2,47 0,8 0 0 0,80 0,14 0,03 -0,52 - - 0,8 0 0,6 0,80 -0,06 0,58 0,52 - 4,13 0,8 0 0,8 0,84 -0,03 0,76 -5,02 - 4,51 0,8 0,6 0 0,87 0,62 -0,10 -9,31 -3,49 - 0,8 0,6 0,6 0,74 0,81 0,69 7,35 -35,42 -14,21 0,8 0,6 0,8 0,72 0,66 0,86 9,78 -9,32 -7,49 Từ bảng kết quả trên, ta thấy hầu hết sai số thu được đều thuộc giới hạn sai số cho phép, ngay cả khi trong dung dịch kiểm tra có một hoặc hai cấu tử vẫn cho kết quả tốt. Như vậy, thuật toán ILS có khả năng áp dụng tốt vào việc phân tích mẫu thực tế (qui trình phân tích và xác định nêu ở mục 3.3.2.) 3.2.2.3. Thuật toán PLS Dữ liệu đầu vào Ma trận nồng độ chuẩn Cchuan (27X3) của 27 dung dịch chuẩn chứa ba cấu tử Cu(II) , Zn(II) , Co(II). Ma trận độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn Achuan(27X100) Ma trận độ hấp thụ quang của mẫu kiểm tra Aktra(20X100) Ma trận nồng độ các dung dịch kiểm tra Cktra (20X3) Ma trận độ hấp thụ quang của mẫu thực Amau(8X100) Các thuật toán %Phuong phap PLS: %Nhap ma tran nong do Cchuan(27x3) %Nhap ma tran do hap thu quang Achuan(27x100) %Tinh vecto trong so: w=(Achuan'*Cchuan)*inv(Cchuan'*Cchuan); %Tinh tri so va trong so: t=Achuan*w; P=(Achuan'*t)*inv(t'*t); q=(Cchuan'*t)*inv(t'*t); b=w*inv(P'*w)*q; a=mean(Cchuan)-mean(Achuan)*b; a1=[ones(20,1)*a(1) ones(20,1)*a(2) ones(20,1)*a(3)]; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau kiem tra:Aktra %Tinh nong do mau kiem tra theo PLS: Cktrapls=a1+Aktra*b; a2=[ones(3,1)*a(1) ones(3,1)*a(2) ones(3,1)*a(3)]; %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau thuc: Amau(8100) Cmaupls=a2+Amau*b; %Tinh sai so giua nong do chuan voi nong do xac dinh duoc tu PP PLS: Spls=(Cktra-Cktrapls)*100./Cktra; Kết quả Bảng 36: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp PLS Cktra(ppm) Cktrapls(ppm) Spls Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 0 0,6 0,6 -0,24 0,85 0,65 - -41,83 -7,86 0 0,6 0,8 -0,21 0,73 0,84 - -20,91 -4,83 0 0,8 0 -0,37 1,21 0,09 - -51,20 - 0 0,8 0,6 -0,19 0,91 0,64 - -13,89 -6,75 0 0,8 0,8 -0,10 0,87 0,82 - -8,38 -2,10 0,6 0 0 0,22 0,41 0,09 62,69 - - 0,6 0 0,6 0,43 0,19 0,64 28,66 - -7,21 0,6 0 0,8 0,49 0,10 0,84 18,15 - -4,94 0,6 0,6 0 0,47 0,76 0,03 21,03 -26,10 - 0,6 0,6 0,6 0,60 0,45 0,60 0,73 24,27 0,12 0,6 0,6 0,8 0,66 0,37 0,79 -10,48 38,49 1,79 0,6 0,8 0 0,51 0,83 0,02 15,67 -3,91 - 0,6 0,8 0,6 0,68 0,57 0,57 -13,44 29,21 5,27 0,6 0,8 0,8 0,69 0,42 0,78 -14,34 47,52 2,89 0,8 0 0 0,52 0,30 0,08 34,59 - - 0,8 0 0,6 0,71 0,08 0,62 11,47 - -2,63 0,8 0 0,8 0,78 0,01 0,81 2,08 - -1,03 0,8 0,6 0 0,72 0,62 0,02 10,61 -2,94 - 0,8 0,6 0,6 0,90 0,36 0,57 -13,06 40,05 5,18 0,8 0,6 0,8 0,94 0,27 0,75 -17,10 54,22 5,71 Từ bảng kết quả trên, ta thấy hầu hết sai số thu được đều thuộc giới hạn sai số cho phép, ngay cả khi trong dung dịch kiểm tra có một hoặc hai cấu tử vẫn cho kết quả tốt. Như vậy, thuật toán PLS có khả năng áp dụng tốt vào việc phân tích mẫu thực tế (qui trình phân tích và xác định nêu ở mục 3.3.2.) 3.2.2.4. Thuật toán PCR Dữ liệu đầu vào Ma trận nồng độ chuẩn Cchuan (27X3) Ma trận độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn Achuan(27X100) Ma trận độ hấp thụ quang của mẫu kiểm tra Aktra(20X100) Ma trận nồng độ các dung dịch kiểm tra Cktra (20X3) Ma trận độ hấp thụ quang của mẫu thực Amau(8X00) Các thuật toán %Phuong phap PCR: %Binh phuong tap so lieu chua bien phu thuoc Achuan D = Achuan'*Achuan; % Su dung mot trong 3 ham tinh PC de xac dinh cac PC theo cau lenh sau, su % dung ham SVD [V S] = svd(D); % Tinh ma tran phan tram phuong sai cua cac PC d = diag(S)/sum(diag(S))*100; % Tu gia tri phan tram phuong sai cua cac PC, can cu vao yeu cau cu the cua % bai toan de quyet dinh so PC lam co so cho khong gian moi cua tap so lieu % (n): f = V(:,1:20); % Chuyen doi tap so lieu ban dau va tinh ma tran he so hoi qui: Yj = Achuan*f; F = inv(Yj'*Yj)*Yj'*Cchuan; Fj=f*F % Nhap ma tran do hap thu quang cua mau kiem tra:Aktra %Tinh nong do mau kiem tra theo PCR: Xktra=Yktra*Fj; %Tinh sai so giua nong do chuan voi nong do xac dinh duoc tu PLS: Spcr=Cktra-Xktra)*100./Cktra ; % TINH NONG DO CUA CHAT TRONG MAU BAT KI. %Nhap ma tran do hap thu quang cua mau thuc: Amau % Tinh nong do mau theo cong thuc: Cmaupcr=Amau*Fj Kết quả Bảng 37: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp PCR Cktra(ppm) Cktrapcr (ppm) Spcr Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 0 0,6 0,6 -0,01 0,61 0,60 - -0,87 0,55 0 0,6 0,8 -0,01 0,56 0,80 - 7,16 0,41 0 0,8 0 -0,01 0,89 0,00 - -10,69 - 0 0,8 0,6 -0,01 0,69 0,60 - 13,33 -0,20 0 0,8 0,8 -0,01 0,82 0,79 - -2,93 0,82 0,6 0 0 0,61 0,01 0,00 -1,50 - - 0,6 0 0,6 0,59 0,00 0,60 2,28 - 0,59 0,6 0 0,8 0,59 0,02 0,82 2,14 - -2,68 0,6 0,6 0 0,61 0,65 0,00 -1,78 -8,14 - 0,6 0,6 0,6 0,57 0,49 0,60 4,49 17,87 0,58 0,6 0,6 0,8 0,58 0,51 0,81 3,05 14,69 -1,48 0,6 0,8 0 0,60 0,80 0,00 -0,45 0,55 - 0,6 0,8 0,6 0,58 0,74 0,59 3,73 7,04 1,00 0,6 0,8 0,8 0,58 0,62 0,82 3,93 21,94 -2,34 0,8 0 0 0,81 0,04 0,02 -1,15 - - 0,8 0 0,6 0,78 0,03 0,60 2,67 - -0,01 0,8 0 0,8 0,78 0,07 0,82 1,98 - -2,41 0,8 0,6 0 0,79 0,54 0,00 0,76 9,88 - 0,8 0,6 0,6 0,78 0,54 0,61 2,55 9,22 -2,01 0,8 0,6 0,8 0,76 0,43 0,81 5,43 28,54 -1,21 Từ bảng kết quả trên, ta thấy hầu hết sai số thu được đều thuộc giới hạn sai số cho phép, ngay cả khi trong dung dịch kiểm tra có một hoặc hai cấu tử vẫn cho kết quả tốt. Như vậy, thuật toán PCR có khả năng áp dụng tốt vào việc phân tích mẫu thực tế (qui trình phân tích và xác định nêu ở mục 3.3.2.) Từ kết quả tính được cho thấy cả bốn phương pháp: phương pháp hồi quy cấu tử chính (PCR), phương pháp hồi quy đa biến CLS, ILS, PLS đều cho kết quả khá tốt. Dựa vào sai số tương đối của các phương pháp PLS, CLS, ILS và PCR , chúng tôi nhận thấy sai số của phương pháp PCR là nhỏ nhất và thuộc khoảng sai số cho phép. Sai số của phương pháp CLS trong một số mẫu khá lớn là do phương pháp CLS xác định đồng thời các cấu tử dựa trên dữ liệu toàn phổ, vì vậy không loại bỏ được ảnh hưởng đáng kế của phổ các phức màu của các ion trong cùng hỗn hợp. Vì vậy chúng tôi chọn phương pháp PCR kết hợp với phương pháp trắc quang để xác định đồng thời 3 nguyên tố Cu, Zn, Co trong mẫu thực tế, với phương pháp so sánh là phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS. 3.3. Ứng dụng vào phân tích mẫu phân vi lượng 3.3.1. Qui trình phá mẫu Cân 1 gam mẫu phân vi lượng, chuyển vào cốc chịu nhiệt, thêm vào vài ml nước, 10ml HNO3 , đậy bằng nắp kính đồng hồ, đun cách cát, cho từ từ dung dịch H2O2 vào dung dịch đến khi thấy dung dịch trong suốt. Cô cạn dung dịch, để nguội, cho thêm nước cất vào cốc và tiếp tục cô cạn. Chuyển dung dịch vào bình định mức cỡ 50ml, định mức bằng nước cất đến vạch. Lấy các thể tích cần thiết từ dung dịch này để thực hiện các phép đo quang. Làm thí nghiệm tương tự đối với mẫu trắng để so sánh. 3.3.2. Phân tích mẫu phân vi lượng Bảng 38: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) trên nhãn một số mẫu phân vi lượng Mẫu Hàm lượng ghi trên nhãn (ppm) STT Tên Cu Zn Co Mn Fe 1 Milo L1 * 500 300 - 500 - 2 Milo L2 * 300 300 - 500 - 3 Milo R2 * 500 300 - 400 - 4 Milo L3 * 200 300 - 400 - 5 Milo Ga3 * 500 350 - 300 - 6 Vitamin * 600 400 - 1000 - 7 K-H Humat ** 900 900 + 600 - 8 Vegamin ** 100 500 120 50 100 * Sản phẩm của Công ty sản xuất và thương mại MINH LONG ** Sản phẩm của Công ty sản xuất và thương mại MINH ĐỨC Sau khi thu được 8 mẫu, tiến hành pha loãng để đem phân tích Cu(II), Zn(II) và Co(II) bằng ba phương pháp: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), phương pháp trắc quang với thuốc thử PAN sử dụng phương pháp hồi quy đa biến và phương pháp tách sắc kí. Trước khi tiến hành phân tích, chúng tôi tiến hành pha loãng các mẫu như sau: Đối với mẫu dùng để xác định bằng phương pháp AAS: Chuẩn bị các bình định mức cỡ 50 ml, lấy 10 ml mẫu, định mức đến vạch bằng dung dịch HNO3 1%. Tiến hành đo AAS và thu được kết quả như sau: Bảng 39: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) trong mẫu đo bằng phương pháp AAS Mẫu đo Hàm lượng (ppm) Cu Zn Co 1 2,013 1,293 2 1,320 1,280 3 2,007 1,260 4 0,793 1,220 0,007 5 1,996 1,460 0,005 6 2,434 1,647 0,007 7 3,613 3,600 1,181 8 0,420 1,987 0,473 Đối với mẫu dùng để xác định đồng thời sử dụng thuật toán hồi qui đa biến: Lấy vào các bình định mức cỡ 25 ml để có 2 ml mẫu + dung dịch đệm (axetat 4.10-2M và citrat 1.10-3 M) + hỗn hợp PAN 1,6.10-4M + Triton X-100 2%. Làm lặp lại ba lần đối với mỗi mẫu. Tiến hành đo quang trong khoảng bước sóng 500-700 nm, nhập giá trị ma trận độ hấp thụ quang vào chương trình thuật toán chạy trên phần mềm matlab và thu được kết quả hàm lượng trung bình từng mẫu đo như sau: Bảng 40: Xác định đồng thời hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) Mẫu đo Hàm lượng (ppm) Cu Zn Co 1 0,802 0,493 2 0,517 0,514 3 0,829 0,502 4 0,345 0,491 5 0,802 0,587 6 0,973 0,668 7 1,450 1,447 0,466 8 0,166 0,795 0,186 Đối với mẫu dùng để xác định riêng rẽ bằng phương pháp tách sắc kí trao đổi ion: Lấy 5ml mẫu vào các bình định mức cỡ 10ml, dùng HCl đặc điều chỉnh sao cho nền axit trong bình là HCl 9M. Tiến hành theo qui trình tách như đã nêu trên. Sau đó, đo phổ của Cu(II), Zn(II) và Co(II) lần lượt tại các bước sóng tương ứng.Dựa vào phương trình đường chuẩn đơn biến để xác định nồng độ theo tín hiệu đo quang thu được. Bảng 41: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) trong mẫu đo bằng phương pháp tách Mẫu đo Hàm lượng (ppm) Cu Zn Co 1 0,405 0,613 2 0,240 0,648 3 0,405 0,650 4 0,160 0,613 5 0,405 0,745 6 0,485 0,863 7 0,730 1,875 0,588 8 0,080 1,005 0,238 Từ các kết quả thu được, khi tính đến hệ số pha loãng, ta được kết quả sau: Bảng 42 : Hàm lượng trung bình của các ion Mẫu Hàm lượng các kim loại (ppm) Phương pháp tách (1) Phương pháp xác định đồng thời (2) Phương pháp AAS (3) Cu Zn Co Cu Zn Co Cu Zn Co 1 506,25 306,25 - 501,25 308,05 - 503,25 323,35 - 2 300,00 323,75 - 323,15 320,95 - 330,00 320,00 - 3 506,25 325,00 - 518,15 313,65 - 501,75 315,00 - 4 200,00 306,25 - 215,65 307,10 - 198,25 305,00 1,65 5 506,25 372,50 - 501,25 367,15 - 499,00 365,00 1,15 6 606,25 431,25 - 608,15 417,25 - 608,50 411,65 1,80 7 912,50 937,50 293,75 906,25 904,40 291,30 903,25 900,00 295,35 8 100,00 502,50 118,75 103,75 496,60 116,55 105,00 496,65 118,15 Đánh giá ba phương pháp Bảng 43: Kết quả phân tích hàm lượng Cu(II) (ppm) Mẫu C ± SD PP (1) PP (2) PP (3) 1 506,25 ± 0,883 501,25 ± 0,910 503,25 ± 0,790 2 300,00 ± 1,217 323,15 ± 1,170 330,00 ± 1,380 3 506,25 ± 0,867 518,15 ± 0,840 501,75 ± 0,960 4 200,00 ± 1,150 215,65 ± 1,170 198,25 ± 1,080 5 506,25 ± 1,783 501,25 ± 1,750 499,00 ± 1,900 6 606,25 ± 1,367 608,15 ± 1,320 608,50 ± 1,530 7 912,50 ± 1,350 906,25 ± 1,410 903,25 ± 1,140 8 100,00 ± 1,333 103,75 ± 1,260 105,00 ± 1,590 Bảng 44: Kết quả phân tích hàm lượng Zn(II) (ppm) Mẫu C ± SD PP (1) PP (2) PP (3) 1 306,25 ± 2,467 308,05 ± 2,300 323,35 ± 3,050 2 323,75 ± 1,867 320,95 ± 1,840 320,00 ± 1,960 3 325,00 ± 1,033 313,65 ± 0,980 315,00 ± 1,220 4 306,25 ± 1,633 307,10 ± 1,580 305,00 ± 1,820 5 372,50 ± 2,017 367,15 ± 1,990 365,00 ± 2,110 6 431,25 ± 1,533 417,25 ± 1,480 411,65 ± 1,720 7 937,50 ± 1,500 904,40 ± 1,540 900,00 ± 1,360 8 502,50 ± 2,300 496,60 ± 2,200 496,65 ± 2,650 Bảng 45: Kết quả phân tích hàm lượng Co(II) (ppm) Mẫu C ± SD PP (1) PP (2) PP (3) 7 293,75 ± 1,533 291,30 ± 1,460 295,35 ± 1,790 8 118,75 ± 2,067 116,55 ± 2,000 118,15 ± 2,300 Dựa vào bảng trên, dùng chuẩn t để so sánh 2 giá trị trung bình của 2 cặp phương pháp: phương pháp (1) và (2), phương pháp (2) và (3) trong các mẫu, nhận thấy ttính< tbảng[8], từ đó có thể rút ra kết luận thống kê: các giá trị trung bình của các phương pháp khác nhau không có ý nghĩa thống kê (giống nhau) hay phương pháp (2) cho kết quả giống phương pháp (1) và (3). Phương pháp xác định đồng thời không chỉ có độ nhạy tốt mà còn tiết kiệm thời gian (so với phương pháp tách), hiệu quả kinh tế (so với phương pháp AAS) và tiến hành đơn giản. Phương pháp này có khả năng ứng dụng tốt trong việc xác định đồng thời Cu(II), Zn(II), Co(II) trong các mẫu phân vi lượng nói riêng và các mẫu thực tế khác nói chung. KẾT LUẬN Với mục tiêu ban đầu đặt ra cho luận văn là nghiên cứu đo quang xác định các nguyên tố chuyển tiếp, sau một thời gian nghiên cứu chúng tôi thu được một số kết quả sau: 1. Khảo sát phổ đặc trưng của các phức màu Cu- PAN, Zn- PAN và Co- PAN trong môi trường mixen (Tween 80 hoặc Triton X-100) trong khoảng 500 – 700 nm nhận thấy số lượng các cực đại hấp thụ của các phức lần lượt là 1, 2, 2 giống như trong dung môi khác nhưng giá trị chuyển dịch về phía sóng ngắn: 558 nm (Cu- PAN), 522 và 556 nm (Zn- PAN), 580 và 620 nm (Co- PAN). Từ đó, chúng tôi lựa chọn phép đo quang trong môi trường Triton X-100 và đo tại các bước sóng 558 nm (Cu- PAN), 556 nm (Zn- PAN), 580 và 620 nm (Co- PAN). 2. Tìm được các điều kiện thích hợp nhất cho phép đo quang: Độ hấp thụ quang cho tín hiệu ổn định ở khoảng pH 5 – 7, hỗn hợp đệm (axetat 2.10-4 M và citrat 1.10-3 M). Nồng độ tối ưu của PAN là 1,6.10-4 M, nồng độ Triton X-100 là 2% . Đường chuẩn Cu(II) tuyến tính hoảng 0,021 – 1,41 ppm, LOD = 0,0047 ppm, LOQ = 0,0156 ppm, Đường chuẩn Zn(II) tuyến tính trong khoảng 0,03 – 1,56 ppm, LOD = 0,007 ppm, LOQ = 0,0239 ppm. Đường chuẩn Co(II) tuyến tính trong khoảng 0,06 – 2,12 ppm, LOD = 0,0094 ppm, LOQ = 0,0314 ppm. Khả năng lặp lại của 3 khoảng nồng độ có hệ số biến động dưới 3%. Các ion ảnh hưởng là Fe2+, Fe3+, Mn2+ và đã bị loại trừ bằng citrat 1.10-3M. 3. Dựa trên phổ hấp thụ của các phức màu của Cu(II), Zn(II) và Co(II) với thuốc thử PAN trong khoảng tuyến tính, trên toàn phổ của độ hấp thụ quang, nhận thấy có sự cộng tính giữa các phổ. Do vậy, chúng tôi đã tiến hành hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất: xác định riêng từng nguyên tố bằng phương pháp tách sắc kí trao đổi ion với cột tách Dowex 1, pha động để tách Cu(II), Co(II), Zn(II) lần lượt là 9M, 4M và 0,5M. Phương pháp thứ hai: xác định đồng thời Cu(II), Zn(II) và Co(II) trong cùng hỗn hợp với sự kết hợp thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính thực hiện trên phần mềm Matlab 7.0. Lập ma trận tính các hệ số hồi qui từ 27 dung dịch chuẩn, dựa trên kết quả phân tích 20 mẫu giả tìm được mô hình PLS, CLS, ILS và PCR thích hợp với sai số tương đối khi phân tích mẫu tự tạo phần lớn nhỏ hơn 15% thoã mãn sai số cho phép. Một số mẫu kiểm tra không có đủ cả ba ion, kết quả phân tích vẫn xác định được hàm lượng của ion vắng mặt, nhưng hàm lượng của chúng nhỏ hơn giới hạn định lượng nên có thể coi đó là sai số do nhiễu. 4. Phương pháp nghiên cứu xác định đồng thời với các thuật toán CLS, ILS, PLS, PCR đã được ứng dụng để xác định Cu, Zn và Co trong các mẫu phân vi lượng với kết quả phù hợp với phương pháp tách và phép đo AAS. Qua đề tài này, hy vọng chúng tôi đã góp phần vào việc mở rộng phạm vi ứng dụng phương pháp đo quang trong môi trường mixen kết hợp với các thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính để xác định đồng thời không chỉ Cu, Zn, Co mà còn nhiều nguyên tố vi lượng trong phân bón nói riêng, cũng như các đối tượng khác nói chung. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Chu Đình Bính, Phạm Luận, 2006, “Nghiên cứu phản ứng tạo phức chất giữa Co(II) và Ni(II) với thuốc thử PAN trong môi trường Mixen, đánh giá khả năng áp dụng vào phân tích đồng thời Co(II) và Ni(II)”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý và Sinh học, Tập 11, Số 4/2006. Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận (1996), “Xác định trắc quang Cu, Ni, Mn, Zn...trong cùng hỗn hợp bằng Pyridin-azo-naphtol(PAN)”, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh Học, tập 1, số (3+4).) Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xuân Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), “Các phương pháp phân tích công cụ”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Trần Tứ Hiếu (2003), “Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV – VIS”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tạ Duy Liêm (2001), Cơ sở Matlab và ứng dụng,NXB Khoa học kĩ thuật. Phạm Luận (2005), Cơ sở của phương pháp hấp thụ nguyên tử, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Trần Cẩm Vân (2003), Đất và môi trường, NXB Giáo dục. Lê Đức Ngọc (2007), “Bài giảng xử lí số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm”, Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Hoàng Nhâm (2000)” Hoá học vô cơ ” , NXB Giáo dục, tập 3. Nguyễn Hữu Phú (2003), Hoá lý & hoá keo, NXB KH và KT. Tạ Thị Thảo (2006), Bài giảng chuyên đề Thống kê trong Hóa phân tích, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Tạ Thị Thảo (2005), “Giáo trình chemometrics”, Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Đặng Ứng Vận (2007), Giáo trình hoá tin cơ sở, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. N.I. Bloc (1986), “Hóa học phân tích định tính”, NXB Giáo dục. Tiếng Anh Abbas Afkhami (2004), “H-point standard addition method for simultaneous spectrophotometric determination of Co(II) and Ni(II) by 1-(2 pyridylazo)-2 naphthol in micellar media”, Spectrochimica Acta Part A, 60, pp. 181-186. Abbas Afkhami (2004), “Mean centering of ratio kinetic profiles as a nouvel spectrophotometric method for the simultaneous kinetic analysis of binary mixtures”, Analytical Chimica Acta, 526, pp. 211 - 218. Abbas Afkhami (2004), “Successive ratio - derivative spectra as a new spectrophotometric method for the analysis of ternary mixtures”, Spectrochimica Acta Part A, 61, pp. 869 - 877. Ana Cristi B.Dias, Josiane M.T. Carneiro (2004), “Spectrophotometric flow-injection determination of zinc in plant digests based on a spot test”, Atlanta, 63, pp. 245 - 250. Alfonso Fernández - González (2005), “ Insights into the reaction of b-lactam antibiotics with copper(II) ions in aqueous and micellar media: Kinetic and spectrophotometric studies”, Analytical Biochemistry, 341, pp. 113 - 121. Barry Chiswell and Guy Rauchle (1990), “Spectrophotometric method for the determination of manganese”, Atlanta, 37, pp. 237 - 259. Barbara A.Bowman, Robert M.Russell (2001), “ Present knowledge in nutrition”, ILSI Press Washington, DC, eight edition. Coleman JE (1998), “ Zinc enzymes”, Curr Opin Chem Biol. E.B. Sandell, “Photometric determination of trace of element”, Wiley Interscience G.A.Shar and G.A.Soomro (2004), “Spectrophotometric determination of cobalt(II), nickel(II) and copper(II) with 1-(2 pyridylazo)-2 naphthol in micellar medium”, The Nucleus, 41 (1-4) 2004: 77 – 82. G. Bagherian, M. Arab Chammjangali (2007), “Simultaneous determination of cobalt and palladium in micellar media using H- point standard addition method and partial least square regression”, Spectrochimica Acta Part A, 67, pp. 378 - 384. G.Bryan Balas, Robert S, Glass Leslie(1995), Analyst, Vol,120 : 523-527. H. M. N. H. Irving and A. M. Kiwan (October 1971), Studies with dithizone: Part XXV, Secondary copper(II) dithizonate, Analytica Chimica Acta, Volume 56, Issue 3,  Pages 435-446. I.A. Starovoitova, V.G.Khozin, L.A. Abdrakhmanova (2008), “Application of nonlinear PCR for optimization of hybrid binder used in construction materials”, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. Kuang Lu Cheng and Roger H. Bray, “Analytical Chemistry - 1-(2-Pyridylazo)-2-naphthol as Possible Analytical Reagent “, University of Nlinois Urbana, III. K. Zarei, M. Atabati, Z. Malekshabani (2006), “ Simultaneous spectrophotometric determination of iron, nickel and cobalt in micellar media by using direct orthogonal signal correction – partial least squares method”, Analytica Chimica Acta, 556, pp. 247 - 254. Leila Hejazi, Diako E. Mohammadi, Yadollah Yamini, Richard G. Brereton, “ Solid-phase extraction and simultaneous spectrophotometric determination of trace amounts of Co, Ni and Cu using partial least squares regression”Talanta, Volume 62, Issue 1, 9 January 2004, Pages 183-189. Lilibeth dlC. Coo, Terence J. Cardwell, Robert W. Cattrall and Spas D. Kolev, “Spectrophotometric study of the solubility and the protolytic properties of 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol in different ethanol–water solutions ”, Analytica Chimica Acta, Volume 333, Issues 1-2, 30 October 1996, Pages 119-124. L. Sommer, G. Ackermann, D. Thorburn Burns, 1990, “Inorganic chemical analysis classical methods, molecular spectroscopy (Absorption and extraction) and solvent extraction”, Pure & Appl, Vol 62, No. 12, pp 2323-2338. MacDonald RS (2000), “ The role of zinc in growth and cell proliferation”, J Nutr. M. Arab Chammjangali, G. Bagherian (2005), “Simultaneous determination of cobalt, nickel and palladium in micellar media using partial least square regression and direct orthogonal signal correction”, Spectrochimica Acta Part A, 62, pp. 189 - 196. M.Arvand, S.Abolghasemi, M.A. Zanjanchi (2007), “Simultaneous determination of Zinc and Copper(II) with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol in Micellar Media by Spectrophotometric H – point Standard Addition Method”, Journal of Analytical Chemistry, 62, pp. 342 - 347. Narinder Kumar Agnihotri (1997), “Derivative spectrophotometric determination of copper (II) in non-ionic micellar medium”, Atlanta, 45, pp. 331-341. Ogla Ch. Manouri, Nikolaos D. Papadimas, Sophia E. Salta (1998), “Three approaches to the analysis of zinc(II) in pharmaceutical formulations by means of different spectrometric methods”, Il Farmaco, 53, pp. 563 – 569. Qin Wei, Liangguo Yan, Guohua Chang, Qingyu Ou (2003), “Kinetic spectrophotometric determination of trace manganese (II) with dahlia violet in nonionic microemulsion medium”, Atlanta, 59, pp. 253 - 259. R. Codony, M.D. Prat, J.L. Beltran (2000), “Study on partition equilibria of metal complexes in non – ionic micellar solutions from spectrophotometric data”, Atlanta, 52, pp. 225 - 232. Saonli Basu, Saktipada De, Benoy B. Bhowmik (2007), “ Photophysical studies of Merocyanine 540 dye in aqueous micellar dispersions of different surfactants and in different solvents”, Spectrochimica Acta Part A, 66, pp. 1255 - 1260. Senay Taxcioglu (2007), “Micellar effect on the sensitivity of Spectrophotometric Mo(VI) determination based on the formation of gallic acid complex providing evidence for the polyoxoanion structure of molybdate ions”, Analytica Chimica Acta, 590, pp. 217 - 223. Turnland JR (1998), “ Human whole – body copper metabolism”, Am J Clin Nutr.