Разработка и апробация угольно-пастовых электродов на основе моторных масел - Дипломная работа

1.4.4 Состав базовых масел.1 Приборы и реактивы3.1 Исследование вольтамперометрического поведения маркеров на УПЭ, модифицированных моторными масламиВ последнее время большой интерес уделяется разработке методов контроля качества продуктов питания, лекарственных средств, технических жидкостей, созданию датчиков контроля производственных процессов в режимах online, in-line в агрессивных средах, разработке устройств детектирования фальсифицированных товаров ненадлежащего качества и т.п. Среди объектов исследования важную группу смазочных материалов составляют моторные масла, обеспечивающие работоспособность двигателя, повышающие надежность и долговечность его использования. Одной из основных проблем при эксплуатации таких материалов в промышленности и быту является постепенное их «старение», в результате чего они утрачивают свою работоспособность и обуславливают повышение интенсивности изнашивания рабочих поверхностей деталей. Помимо своевременного контроля качества моторных масел актуальным вопросом является выявление фальсификатов, реализуемых в свободной продаже. Актуальными в этих направлениях остаются задачи создания универсальных, экспрессных аналитических систем, способных в режиме реального времени предоставлять качественную и количественную информацию об исследуемом объекте без помощи оператора и работать долгое время без вмешательства извне.Многие проблемы вольтамперометрии (ВА), связанные с недостаточной селективностью сигнала, можно разрешить, если вместо одного электрода использовать несколько, имеющих различные характеристики сигналов-откликов. За такими системами закрепилось название «мультиэлектродные системы» [1, 2]. Побудительными мотивами применения мультиэлектродных систем в ВА являются: • расширение перечня определяемых соединений, каждое из которых дает селективный сигнал-отклик только одного электрода мультиэлектродной системы; • одновременное определение нескольких соединений, сигналы-отклики которых частично перекрываются друг с другом и с сигналами матричных или мешающих компонентов; выделение индивидуальных откликов производится путем простейших манипуляций, таких как нахождение разностного сигнала двух электродов и др.; В этих случаях мультиэлектродные системы представляют собой массив нескольких электродов, сигналы которых не связаны друг с другом и не оказывают взаимного влияния на параметры селективности и чувствительность определения отдельных компонентов.Наиболее распространенным методом в решении задач качественного анализа является метод главных компонент (МГК), позволяющий эффективно сжать многомерные данные и представить полезную химическую информацию в более компактном виде, удобном для визуализации и интерпретации [16]. При решении задач классификации элементы одного класса располагаются в указанных координатах на плоскости главных компонент достаточно кучно, пространственно отделенные от других элементов. Этот метод дает хорошую визуализацию результатов классификации, однако следует помнить, что расстояния между точками на проекциях не имеют физического смысла, что затрудняет получение ответа на вопрос, чем обусловлена классификация объектов анализа. Задачи второй группы - классификация с обучением (supervised), называются также задачами дискриминации. Обучающий набор образцов используется для построения модели классификации, т.е. набора правил, с помощью которых новый образец может быть отнесен к тому или другому классу.Данные методы относятся к задачам регрессионного анализа в котором устанавливается взаимосвязь между зависимыми и независимыми переменными: используются два блока данных. Число строк (I) в этих матрицах равно количеству образцов сравнения, число столбцов (J) в матрице X соответствует числу каналов (длин волн, или потенциалов в вольтамперометрии, или времени выхода из колонки в хроматографии), на которых записывается сигнал, и, наконец, число столбцов (K) в матрице Y равно числу химических показателей, т.е. откликов. Задача градуировки состоит в построении математической модели, связывающей блоки X и Y, с помощью которой можно в дальнейшем предсказывать значения показателей y по новой строке значений аналитического сигнала x [17]. Точность градуировки принято характеризовать величиной среднеквадратичного остатка градуировки (RMSEC). Из литературных данных следует, что наиболее часто для многомерного регрессионного анализа используется регрессия на главные компонента (РГК) [18]; и получивший более популярное распространение метод проекций на латентные структуры (ПЛС) [18], а также регрессия гораздо лучше описывает сложные связи, используя при этом меньшее число ГК.Для повышения размерности сигнала используются либо различные формы модулирования поляризующего напряжения [14, 19, 20] либо дополнительные компоненты, вводимые в раствор. Типичная конструкция вольтамперометрического электронного языка представляет собой устройство, состоящее из нескольких рабочих (не менее двух) электродов, электрода сравнения (как правило Ag/AGCL-электрод) и вспомогательного э

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Мультиэлектродные системы

1.2 Применение методов хемометрики в мультисенсорных системах типа «электронный язык»

1.2.1 Методы качественного анализа

1.2.2 Методы количественного анализа

1.3 Вольтамперометрические языки

1.4 Моторные масла

1.4.1 Типы моторных масел

1.4.2 Общие требования к моторным маслам

моторное масло хемометрика

В последнее время большой интерес уделяется разработке методов контроля качества продуктов питания, лекарственных средств, технических жидкостей, созданию датчиков контроля производственных процессов в режимах online, in-line в агрессивных средах, разработке устройств детектирования фальсифицированных товаров ненадлежащего качества и т.п.

Среди объектов исследования важную группу смазочных материалов составляют моторные масла, обеспечивающие работоспособность двигателя, повышающие надежность и долговечность его использования. Одной из основных проблем при эксплуатации таких материалов в промышленности и быту является постепенное их «старение», в результате чего они утрачивают свою работоспособность и обуславливают повышение интенсивности изнашивания рабочих поверхностей деталей. В связи с этим увеличиваются требования к экспрессности и надежности мониторинга их качества. Помимо своевременного контроля качества моторных масел актуальным вопросом является выявление фальсификатов, реализуемых в свободной продаже.

Актуальными в этих направлениях остаются задачи создания универсальных, экспрессных аналитических систем, способных в режиме реального времени предоставлять качественную и количественную информацию об исследуемом объекте без помощи оператора и работать долгое время без вмешательства извне.

Анализ объектов традиционными способами - с применением селективных сенсоров - не всегда возможен вследствие недостаточной селективности электродов в растворах сложного состава. Применение классических подходов в решении таких задач распознавания образов, выявления скрытых количественных закономерностей в структуре данных не всегда дает надежные результаты.

В последнее время большой интерес в области аналитической химии вызывают мультисенсорные методы анализа многокомпонентных систем.

Вольтамперометрия является хорошим методом для исследования многих процессов, протекающих на поверхности электрода в двойном электрическом слое, так как позволяет в деталях получить богатую экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Бурный рост компьютерных технологий создал благоприятные предпосылки для широкой математизации и компьютеризации химической науки, что привело, в конечном счете, к становлению новой химической дисциплины - хемометрики. При сочетании химических сенсоров различного типа с математической программой обработки экспериментальных данных, реализованной в электронных схемах, возможно создание экспертных мультисенсорных систем типа «электронный язык» и «электронный нос».

Целью работы является: Разработка и апробация угольно-пастовых электродов на основе многокомпонентных смесей (моторных масел) для их идентификации с применением методов хемометрики.

Для этого решались следующие задачи: 1) оценка возможности использования моторных масел в качестве связующих компонентов в УПЭ;

2) изучение вольтамперометрического поведения маркеров на исследуемых УПЭ;

3) исследование устойчивости математических образов моторных масел во времени; статистическая обработка результатов идентификации;

4) апробация предложенного подхода для идентификации исследуемых моторных масел с применением методов хемометрики