Методика многокомпонентного цифрового цветометрического анализа для определения тяжёлых металлов
Рассматривается метод определения состава веществ на основе полиметакрилатных оптодов. Предложен алгоритм анализа многомерных аналитических данных при применении метода для многокомпонентного определения двух и более металлов в пробе.
Введение 15
1 Методика многокомпонентного анализа на базе полимерных оптодов с
применением хемометрических алгоритмов 17
1.1 Однокомпонентный цифровой цветометрический анализ 17
1.2 Многокомпонентный цифровой цветометрический анализ 18
1.2.1 Выбор цветометрического аналитического реагента 19
1.2.2 Выбор алгоритма обработки многомерных данных 19
1.2.3 Методика одновременного определения кобальта и никеля 28
2 Программное обеспечение для реализации разработанных алгоритмов
многокомпонентного анализа 33
3 Экспериментальные исследования методики многокомпонентного анализа 36
3.1 Одновременное определение кобальта и никеля в воде реки Томь 36
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 53
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
4.2 SWOT- анализ 54
4.3 Структура работ в рамках научного исследования 58
4.4 Определение трудоемкости выполнения работ 59
4.5 Составление графика проведения научного исследования 60
4.6 Определение бюджета научно-технического исследования 63
4.7 Определение эффективности исследования 70
5 Социальная ответственность 73
5.1 Анализ выявленных вредных факторов рабочего помещения 74
5.2 Анализ выявленных опасных факторов рабочего помещения 80
5.3 Экологическая безопасность 83
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 84
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 85
Заключение 87
Список использованных источников 89
Приложение А The technique of multicomponent analysis based on polymer optics
using chemometric algorithms 95
В исследуемых объектах чаще всего тяжелые металлы присутствуют не
индивидуально, а сразу группой из нескольких химических элементов. Именно
поэтому нужно применять методы многокомпонентного анализа вместо
нахождения каждого компонента поочередно. При однокомпонентном
определении, как правило, низкая селективность, а также необходимы
значительные временные затраты.
Одновременное определение содержания нескольких веществ в
анализируемой пробе позволяет повысить производительность и расширить
номенклатуру выполняемых анализов, которых требуется все больше для
обеспечения надлежащего качества промышленного сырья и продукции в
самых различных отраслях, повышения эффективности и качества
сельскохозяйственного производства, решения экологических проблем.
Многокомпонентный анализ требует применения различных
хемометрических методов обработки многомерных данных, которые в случае
спектрофотометрического или цветометрического определения содержат
информацию о различиях во взаимодействии аналитов с групповым
аналитическим реагентом. Например, для одновременного
спектрофотометрического определения кобальта, никеля и меди можно
использовать такие групповые реагенты как: 4-(2-пиридилазо) резорцин (ПАР),
1-(2-пиридилазо)-2-нафтол (ПАН) или диэтилдитиокарбамат натрия.
Спектрофотометрическое многокомпонентное определение получило
достаточно широкое распространение, хотя и приводит к достаточно большим
затратам времени на анализ. Цветометрическое многокомпонентное
определение практически не используется, т.к. считается, что оно не позволяет
создать достаточно информативный набор исходных данных для эффективного
применения хемометрических методов. Однако, преодоление этого недостатка
возможно, как показали исследования авторов проекта.
На третьем этапе работы разработана методика многокомпонентного
цифрового цветометрического анализа (ЦЦА) с использованием метода
проекции на латентные структуры (PLS) для обработки многомерных данных.
Методика апробирована при одновременном определении кобальта Co (II) и
никеля Ni (II) в пробах воды, взятых в воде реки Томь, в водопроводной воде и
в сточной воде одного из машиностроительных предприятий г. Томска, с
помощью группового реагента ПАН, иммобилизованного в
полиметакрилатную матрицу.
1 Методика многокомпонентного анализа на базе полимерных оптодов с
применением хемометрических алгоритмов
В ходе выполнения магистерской диссертации были созданы
экспериментальные образцы оптодов на основе ПММ. ПММ становится
оптодом после иммобилизации в нее подходящего для определения
конкретного вещества аналитического реагента. Такими реагентами,
например, являются 4-(2-пиридилазо) резорцин (ПАР), 1-(2-пиридилазо)-2-
нафтол (ПАН), диэтилдитиокарбамат натрия и др. Было показано, что после
иммобилизации в ПММ реагенты сохраняют свои аналитические свойства,
исследованы и оптимизированы условия получения и применения оптодов.
По результатам работы был произведен выбор цветометрического
аналитического реагента и алгоритма обработки многомерных
аналитических данных.
А также была экспериментально проверена методика цифрового
цветометрического анализа при одновременном определении кобальта Co (II)
и никеля Ni (II) в пробах воды, взятых в воде реки Томь, с помощью
группового реагента ПАН.
Эксперименты показали, что диапазон определения и предел
обнаружения у ЦЦА в 3-10 раз ниже, чем те же параметры, достигаемые с
использованием ТФС. Однако по показателям правильности и
прецизионности результаты ЦЦА сопоставимы с результатами, полученными
ТФС.
Преимуществом ЦЦА является приблизительно на три порядка
большая экспрессность.
ЦЦА обеспечивает сравнимые с ТФС метрологические
характеристики при значительно меньшем (в десятки раз) объеме исходных
экспериментальных данных, требуемых для обработки многомерных данных
алгоритмом SIMPLS.
Таким образом, разработанный ЦЦА на базе полимерных оптодов
является перспективным аналитическим методом и дальнейшее его развитие
представляет собой актуальную проблему.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (9 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.8 (1033 отзыва)
4.2 (25 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
4.8 (2878 отзывов)
