ISSN 0866-7772 KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ · cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ, mối quan hệ giữa Nhà trường và các đơn vị sản xuất đã được

1

Đặc san Khoa học VÀ công nghệ / sỐ 02 nĂM 2014 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

Scientific and Technological Review

Viet Tri University of Industry

ISSN 0866-7772

2014Số 02

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ - Đặc san Khoa học VÀ công nghệ / sỐ 02 nĂM 2014

MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ TRƯỜNG

Lễ công bố thành lập văn phòng đại diện Trường Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan - Liên

Bang Nga

Hội diễn nghệ thuật quần chúng Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì năm 2014

Hội đồng đánh giá nghiệm thu đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp Trường

Đoàn cán bộ Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan sang thăm và làm việc tại trường.

Lễ trao bằng tốt nghiệp Đại học cho sinh viên liên thông CĐ-ĐH (đợt 1) khóa tuyển sinh năm 2012

Khoa Kinh tế và khoa Công nghệ thông tin giao hữu cầu lông chào mừng ngày truyền thống học sinh, sinh viên - Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

3


Chịu trách nhiệm xuất bản và nội dung: NGƯT. TS. QUẢN ĐÌNH KHOA Hiệu trưởng Trường ĐHCN Việt Trì

- Ban biên tập: NGƯT.TS. Quản Đình Khoa - Trưởng ban.- Các thành viên:

NGND.GS.TS. Nguyễn Trọng UyểnGS.TS.Trần Tứ HiếuGS.TS. Ngô Duy CườngNGND.TS. Nguyễn Đình HợiNGƯT.TS. Vũ Đình Ngọ TS. Trần Thị HằngTS. Nguyễn Minh QuýTS. Đào TùngTS. Nguyễn Hồng TháiTS. Lê Hùng CườngTS. Võ Thành PhongTS. Hoàng Anh SơnTS. Lê Văn Liên

- Trị sự và sửa bản in:TS. Nguyễn Minh Tuấn

- Trình bày: Đỗ Sơn Hà

Giấy phép xuất bản số 126/GP-XBĐS do Cục Báo chí - Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 02 tháng 12 năm 2013.

Số lượng in: 270 cuốn.Ảnh bìa 1: Giảng đường cơ sở Lâm Thao

IN TẠI CÔNG TY CP ĐẦU TƯ ĐÔNG Á HÀ NỘI In xong và nộp lưu chiểu tháng 09 năm 2014

- Cơ sở 1: Số 9, đường Tiên Sơn, phường Tiên Cát, thành phố Việt Trì, tinh Phú Thọ.

- Cơ sở 2: xa Tiên Kiên, huyện Lâm Thao, tinh Phú Thọ.

Điện thoại: 02103.829.247

Website: http://www.vui.edu.vn

Email: [email protected]

TRONG SỐ NÀY

TIN TỨC - SỰ KIỆN

• Lễ công bố Quyết định thành lập Văn phòng đại diện trường Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan.

4

• Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì hợp tác với viện Kỹ thuật Nhiệt đới Việt Nam.

4

• Hoạt động NCKH tại trường Đại học Công nghiệp Việt Trì năm học 2013 - 2014.

5

• Đoàn cán bộ, viên chức trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đến thăm và tặng quà cho mẹ Việt Nam anh hùng Nguyễn Thị Bính

5

• Hội diễn nghệ thuật Quần chúng trường Đại học Công nghiệp Việt Trì năm 2014.

6

• Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì giao lưu bóng chuyền với các trường Cao đẳng ở Thái Nguyên.

6

KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ

• Tiềm năng phương pháp lọc sinh học cải tiến trong xử lý nước thải bệnh viện.

7

• Nghiên cứu tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất 1-aryltetrazol.

14

• Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả năng hấp phụ Cr(VI) và Cr(III) của vỏ trấu biến tính.

19

• Xác định đặc tính của các tham số phụ trong bài toán Động học Robot song song.

26

• Điều khiển PID cho hệ truyền động nhiều trục của tàu thuỷ trong chế độ cập cảng.

30

• Ứng dụng bộ điều khiển Nơron PID để điều chinh tốc độ hệ Turbine - Máy phát điện.

36

• Xây dựng và sử dụng websites hỗ trợ hoạt động tự học Vật lý Đại cương.

42

NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI

• Phương pháp sư phạm tương tác và ứng dụng trong dạy học môn Tin học.

48

4


Lễ công bố Quyết định thành lập Văn phòng đại diện trường Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan

Sáng ngày 02/6/2014, tại Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đa diễn ra lễ công bố quyết định của Bộ Giáo

dục và Đào tạo về việc thành lập văn phòng đại diện trường Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan - Liên Bang Nga.

Tới dự buổi lễ có TS. Trần Tuấn Anh - Thứ trưởng Bộ Công Thương và đại diện các Vụ chức năng của Bộ Công Thương; các đồng chí lanh đạo địa phương nơi Trường đóng; Hiệu trưởng, cán bộ lanh đạo các trường Đại học, Cao đẳng; các vị đại biểu khách quý...Bên phía trường Đại học Công nghiệp Việt Trì có: NGƯT.TS Quản Đình Khoa - Bí thư Đảng ủy, Hiệu trưởng Nhà trường cùng các đồng chí trong Ban Giám hiệu, cán bộ giảng viên, sinh viên của trường; Về phía Trường Đại học Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan gồm có: Hiệu trưởng - Giáo sư German Dyakonov, Phó hiệu trưởng phụ trách Đào tạo và QHQT - Ngài Alexander Kochnev, Trưởng phòng QHQT - Ngài Artem Bezrukov, và các cán bộ của trường Đại học nghiên cứu Công nghệ Quốc gia Kazan - Liên Bang Nga.

TS. Trần Tuấn Anh Thứ Trưởng Bộ Công Thương phát biểu tại buổi lễ

Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì hợp tác với Viện Kỹ thuật Nhiệt đới Việt Nam

Sáng ngày (17/04/2014), tại Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, NGƯT.TS Quản

Đình Khoa - Bí thư Đảng ủy, Hiệu trưởng Nhà trường đa kí kết thỏa thuận hợp tác Đào tạo và Nghiên cứu Khoa học với GS.TS Thái Hoàng - Viện trưởng Viện Kỹ thuật Nhiệt đới thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, trước sự chứng kiến của hai đơn vị. Tại buổi làm việc NGƯT.TS Quản Đình Khoa - Bí thư Đảng ủy, Hiệu trưởng Nhà trường đa giới thiệu về lịch sử hình thành, quá trình đào tạo và phát triển trải qua 58 năm của Trường Đại học Công

nghiệp Việt Trì. Tiếp đến PGS.TS Đinh Thị Mai Thanh, Phó Viện trưởng Viện Kỹ thuật Nhiệt đới thay mặt cho Đoàn Viện Kỹ thuật Nhiệt đới giới thiệu về lịch sử thành lập, chức năng, nhiệm vụ cũng như quá trình phát triển của Viện Kỹ thuật Nhiệt đới.

Hai bên đa đi đến thống nhất và tiến hành kí kết biên bản ghi nhớ thỏa thuận hợp tác Đào tạo và Nghiên cứu Khoa học. Sau buổi làm việc Đoàn Cán bộ lanh đạo Viện kỹ thuật Nhiệt đới đa đi thăm một số cơ sở đào tạo, phòng thực hành, thí nghiệm của Nhà trường.

Lễ ký kết thỏa thuận hợp tác và đào tạo

Tin Tức - Sự Kiện

5


Công tác Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ tại trường Đại học Công

nghiệp Việt Trì đa và đang phục vụ cho nhu cầu nâng cao chất lượng đào tạo toàn diện, đáp ứng yêu cầu xa hội, thực hiện theo hướng kết hợp giảng dạy, học tập với ứng dụng những tri thức khoa học vào thực tiễn và nghiên cứu. Cán bộ, giảng viên Nhà trường đa thực hiện nhiều công trình nghiên cứu có giá trị, các đề tài nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng được giới chuyên môn đánh giá cao. Những năm gần đây, công tác nghiên cứu khoa học của Trường phát triển mạnh mẽ hơn cả về số lượng và chất lượng. Có thể khẳng định, hoạt động Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ góp phần quan trọng vào việc nâng cao trình độ khoa học của giảng viên, nâng cao chất lượng đào tạo, đồng thời khẳng định vị thế và uy tín của Trường với xa hội. Kết quả của các đề tài cấp Nhà nước, cấp Bộ, cấp Tinh… đa góp phần giải quyết nhiều vấn đề đặt ra của xa hội. Từ nhiệm vụ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ, mối quan hệ giữa Nhà trường và các đơn vị sản xuất đa được gắn kết, phần nào đa mang lại hiệu quả kinh tế - xa hội. Nhiều đề tài còn trở thành tiền đề cho quá trình đào tạo sau đại học rất hữu ích. Năm học 2013 - 2014

trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đa thực hiện 18 đề tài Nghiên cứu Khoa học. Trong đó có 02 đề tài cấp Bộ, 01 đề tài cấp Tinh và 15 đề tài cấp Trường đa được Hội đồng các cấp đánh giá nghiệm thu. Hầu hết các đề tài được xếp loại khá trở lên, đặc biệt 02 đề tài cấp Bộ được xếp loại xuất sắc. Với đội ngũ khoa học đông đảo về số lượng, mạnh về chất lượng và đa dạng về ngành nghề cùng với những cơ sở vật chất kỹ thuật hiện có, Đại học Công nghiệp Việt Trì đa và đang thực hiện hiệu quả nhiệm vụ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ, góp phần xứng đáng vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Hoạt động NCKH tại trường Đại học Công nghiệp Việt Trì năm học 2013 - 2014

Hướng tới kỷ niệm 67 năm ngày Thương binh Liệt sỹ (27/7/1947 - 27/7/2014) cùng với

nhiều hoạt động thiết thực thể hiện truyền thống, đạo lý "uống nước nhớ nguồn", "đền ơn đáp nghĩa", Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp Việt Trì phối hợp với Ban chấp hành công đoàn Trường đa có những hoạt động đền ơn đáp nghĩa, tri ân đến những gia đình có công với Tổ quốc. Trong những năm qua trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đang

phụng dưỡng Mẹ Việt Nam Anh Hùng Nguyễn Thị Bính, 92 tuổi ở khu 5 xa Yên Dưỡng – huyện Cẩm Khê – tinh Phú Thọ. Đây là hoạt động thường xuyên và thiết thực thể hiện sự quan tâm, biết ơn sâu sắc của toàn thể cán bộ, viên chức, đoàn viên Công đoàn Nhà trường đến các gia đình chính sách và những người có công với cách mạng, góp phần tuyên truyền giáo dục truyền thống đấu tranh cách mạng trong đội ngũ cán bộ, đoàn viên công đoàn.

Đoàn cán bộ, viên chức trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đến thăm và tặng quà mẹ Việt Nam anh hùng Nguyễn Thị Bính


6


Thi đua lập thành tích chào mừng 39 năm giải phóng hoàn toàn

miền Nam, thống nhất đất nước (30/4/1975-30/4/2014), 60 năm chiến thắng Điện Biên Phủ (7/5/1954-7/5/2014), 124 năm ngày sinh của Bác Hồ kính yêu (19/5/1890-19/5/2014). Cán bộ, giảng viên, sinh viên Nhà trường đa có nhiều hoạt động thiết thực, sâu rộng trong các phong trào “Thi đua dạy tốt, học tốt”, nghiên cứu khoa học, văn nghệ, thể thao. Trong đó đặc biệt là hoạt động văn hóa, văn nghệ, các hoạt động luyện tập ca, múa, nhạc đa diễn ra sôi nổi rộng khắp trong toàn Trường.

Đêm ngày 17/5/2014 Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đa tổ chức khai mạc Hội diễn Nghệ thuật Quần chúng năm 2014 tại Hội trường Cơ sở Lâm Thao.

Hội diễn nghệ thuật quần chúng năm 2014 của Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đa huy động cả hệ thống tổ chức trong Nhà trường, các phòng ban, khoa, trung tâm tham gia với 9 đoàn nghệ thuật, 423 diễn viên là cán bộ, giảng viên, sinh viên, 45 tiết mục công phu dàn dựng thuộc các thể loại ca, múa, nhạc với chủ đề ca ngợi quê hương đất nước; ca ngợi Đảng, Bác Hồ kính yêu.

NGƯT.TS Quản Đình Khoa - Bí thư Đảng ủy, Hiệu Trường Nhà trường tặng hoa các đoàn.


Nhận lời mời của các Trường Cao đẳng thuộc Bộ Công Thương đóng trên địa bàn tinh Thái

Nguyên. Trong hai ngày 14 và 15/6/2014, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đa giao lưu bóng chuyền Nam, Nữ với trường Cao đẳng Cơ khí luyện kim, trường Cao đẳng công nghệ và kinh tế công nghiệp, trường Cao đẳng công nghiệp Việt Đức. Buổi giao lưu đa để lại ấn tượng tốt đẹp, tạo sự vui tươi, phấn khởi của cán bộ giảng viên và sinh viên của các Trường.

Trường ĐH Công nghiệp Việt Trì giao lưu bóng chuyền với các trường Cao đẳng thuộc Bộ Công Thương trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Lãnh đạo, giảng viên hai trường chụp ảnh lưu niệm

Hội diễn Nghệ thuật Quần chúng trường Đại học Công nghiệp Việt Trì năm 2014

7


I. MỞ ĐẦU

Cả nước có hơn 13.500 cơ sở y tế, trong đó, mỗi ngày các cơ sở tuyến trung ương thải ra gần 310.160 m3 nước thải y tế và 7,3 tấn rác thải rắn; tương tự ở tuyến địa phương là 38,8 tấn rác thải y tế và 90.752 m3 nước thải y tế. Tuy nhiên, khảo sát cho thấy, chi có 65,3 % cơ sở khám chữa bệnh, 12 % cơ sở y tế dự phòng và 50 % cơ sở sản xuất thuốc có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn. Riêng về xử lý rác thải rắn thì chi có 69 % bệnh viện và 32 % cơ sở y tế dự phòng tự xử lý bằng lò đốt, chôn rác y tế hoặc thuê dịch vụ xử lý. Các cơ sở còn lại xử lý rác thải thô sơ, thậm chí đốt thủ công [1].

Nước thải bệnh viện có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học khá cao (đại diện bởi thông số BOD5), lượng chất rắn lơ lửng lớn và hàm lượng nitơ tính theo amoni khá cao. Đặc biệt, nước thải bệnh viện là nguồn điển hình chứa lượng lớn các vi khuẩn gây bệnh. Tại hầu hết các bệnh viện đa khảo sát, khi

phân tích mẫu nước thải cho thấy, tổng Coliform nằm trong khoảng 106- 107 MPN/100 ml, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần [2]. Ngoài các loại vi khuẩn này, trong nước thải bệnh viện còn có một lượng không ít vi trùng, vi khuẩn và các loại gây bệnh khác. Do vậy, nước thải bệnh viện nếu không có biện pháp xử lý hữu hiệu, các mầm bệnh này sẽ bị phát tán ra môi trường và thủy vực tiếp nhận, làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏe cộng đồng. Qua khảo sát thực tế nhiều bệnh viện, thành phần của nước thải thường ở mức như được trình bày tại Bảng 1.

Bảng 1.Thành phần đặc trưng của nước thải bệnh viện

Thông số Đơn vị Khoảng giá trị

Giá trị điển hình

pH - 6.5-7.5 7.0

SS mg/l 100 - 200 150

BOD5 mg/l 120 – 250 200

COD mg/l 150 - 350 300

Tổng Coliform MPN/100 ml 106 - 109 106 - 107

TIỀM NĂNG PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC CẢI TIẾN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

Đỗ Văn Mạnh, Trần Văn Hòa, Huỳnh Đức Long, Trương Thị Hòa, Nguyễn Thị Linh, Phạm Thị Minh Đức, Trung tâm Công nghệ môi trường tại Đà Nẵng, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

TS. Vũ Đình Ngọ, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

ABSTRACT

Inovative Biofiltration system was applied for wastewater treatment of Danang Rehabilitation – Sanaturium Hospital in this study. The results have shown that the ability of the system with COD and BOD5 load level is at > 4 and ≥ 4 kg/m3.day and removal performance achieved on over 90%. The input concentration of N-NH4

+ and N-NO3

- in wastewater is high up to 33.1 and 26.2 mg/L, the remaining in the effluent of the treatment system only 1:38 and 5.2 mg/L, respectively. Corresponding with the removal perfomance of two targets with the average value is 97 and 80%. As well, the total suspended solids, phosphorus and coliform respectively are below the permissible limits at column A of technical regulation QCVN 28:2010BTNMT. Resulting from the obtained data in this study, we assess that the inovative biofiltration system with natural air supply is appropriate with health care wastewater treatment and consistent with economic and operating conditions in Vietnam.

Keywords: Wastewater, Biofiltration system, Treatment system.

Khoa học - công nghệ

8


Bên cạnh những thông số về ô nhiễm hữu cơ, nitơ và các loại vi trùng, nước thải các bệnh viện còn có một số kim loại nặng với hàm lượng nhỏ như: Mangan, đồng, thủy ngân, crôm, .... Các kết quả phân tích các kim loại nặng trong nước thải bệnh viện thường cho thấy hàm lượng các kim loại này đều nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (QCVN 28:2010/BTNMT) [3].

Việc áp dụng phương pháp để xử lý phù hợp với điều kiện và chi phí vận hành của bệnh viện là một vấn đề cần được đặt ra trong vấn đề giải quyết bài toán trên thực tế. Do vì hiện nay nhiều bệnh viện được trang bị hệ thống rất quy mô và hiện đại nhưng khi đi vào vận hành lại gặp rất nhiều khó khăn do tính phức tạp của công nghệ, chi phí trên một đơn vị m3 nước thải xử lý lại quá cao. Do đó các hệ thống hiện nay hoạt động cầm trừng kém hiệu quả hoặc không vận hành.

Hiện nay, ở Việt Nam có thể thống kê các nhóm công nghệ xử lý nước thải bệnh viện như sau: Công nghệ bùn hoạt tính trong các bể aeroten truyền thống (AAS), bùn hoạt tính có kết hợp giá thể sinh học, bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ (SBR), AAO kết hợp quá trình yếm khí, thiếu khí và hiếu khí, lọc sinh học có cấp khí cưỡng bức và cấp khí tự nhiên, hồ sinh học ổn định và cánh đồng tưới (wetland) [2]. Từ các nhóm công nghệ trên chúng ta có thể thấy sự khác nhau về tính ưu nhược của loại hình công nghệ, sự so sánh được chi ra trong Bảng 2.

Có thể thấy mỗi loại công nghệ đều có đặc tính và ưu nhược điểm khác nhau nhưng việc lựa cho công nghệ gắn với điều kiện vận hành cho mỗi bệnh viện ở các địa phương cũng cần phải xem xét kỹ lưỡng. Trong nghiên cứu và triển khai ứng dụng để xử lý nước thải tại Bệnh viện Điều dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng chúng tôi đa lựa chọn giải pháp công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt có cấp khí tự nhiên vừa đơn giản trong vận hành lại tiết kiệm cho chi phí xử lý.

Bảng 2. So sách các nhóm công nghệ sử dụng trong xử lý nước thải bệnh viện

Công nghệ Ưu điểm Nhược điểm

Bùn hoạt tính

- Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường

- Nhiều chi tiết vật tư nhanh phải thay thế- Chi phí vận hành cao- Khi vận hành có thể phát tán bọt do các chất tẩy rửa hoặc phát tán vi khuẩn do quá trình sục khí- Người vận hành phải được đào tạo chuyên môn

Lọc sinh học trong thiết bị hợp khối (ngập nước)

- Không cần bơm bùn- Tiện lợi cho việc lắp đặt, thi công

- Hoạt động không ổn định trong điều kiện thinh thoảng mất điện- Khó điều chinh hoạt động của cả hệ thống

Lọc sinh học nhỏ giọt

- Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường- Không cần bơm bùn và máy thổi khí- Chi phí vận hành thấp- Vận hành đơn giản

- Hiệu quả hoạt động phụ thuộc nhiệt độ.Hoạt động kém khi nhiệt độ xuống dưới 15 oC

Hồ sinh học ổn định

- Chi phí đầu tư thấp- Chi phí vận hành thấp

- Nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn môi trường- Cần diện tích lớn- Không thể đáp ứng đuợc khi mùa mưa- Không kiểm soát được hiệu quả hoạt động

II. THỰC NGHIỆM1. Nước thải

Nước thải thực nghiệm được lấy trực tiếp tại Bệnh viện Điều dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng, thành phần và tính chất của nước thải được chi ra trong Bảng 3.


9


Bảng 3. Thành phần và tính chất nước thải Bệnh viện Điều dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng

TT Chỉ Tiêu Đơn vị Nồng độ

QCVN 28:2010 Cột B

1 pH - 7,4 6,5 – 8,5

2 BOD5 (20 oC) mg/l 195 50

3 COD mg/l 360 100

4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 196 100

5 Amoni (tính theo N) mg/l 32 10

6 Nitrat (tính theo N) mg/l 11 50

7 Phosphat (tính theo P) mg/l 13 10

8 Coliform MPN/100 ml 25000 5000

2. Hệ thiết bị thí nghiệm

a. Sơ đồ hệ thống

Thí nghiệm được thực hiện trên hệ thiết bị lọc sinh học cải tiến với công suất thiết kế 30 m3/ngày và được xây dựng trong khuôn viên Bệnh viện tại phường Mỹ An, quận Ngũ Hành Sơn, thành phố Đà Nẵng. Sơ đồ thực nghiệm được mô phỏng như ở Hình 1.

Các thông số lưu lượng dòng vào, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ trong thiết bị, pH dòng vào, dòng ra,

COD, BOD5, N-NH4+, NO3

-, TSS dòng vào, dòng ra và nhiệt độ được đo 04 lần/ngày. Nước thải đầu vào và nước sau xử lý được lấy mẫu và phân tích hàng ngày trong thời gian 30 ngày.

b. Mô tả thiết bị thí nghiệmThực nghiệm đối với nước thải Bệnh viện Điều

dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng được tiến hành trên hệ thiết bị lọc sinh học cải tiến như ở Hình 2. Nước được thu gom vào hố thu và chuyển tới bể điều hòa có thể tích làm việc là 1,5 và 7,5 m3, nước thải sau đó được bơm lên thiết bị lắng sơ cấp (Đường kính của thiết bị: D = 1,28 m; chiều cao vùng lắng: HL = 2,5 m; đường kính buồng phản ứng: d = 4,2 m và tốc độ lắng vL = 1,25 m/h) rồi được đưa sang tháp lọc sinh học có đường kính trong 1,2 m, chiều lớp đệm là 2,5 m và thể tích của đệm là 3,39 m3. Thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ phòng vào mùa hè với nền nhiệt độ trong khoảng 34 – 39oC.

c. Đệm sinh học sử dụng trong tháp lọc sinh học

Đệm sinh học được sử dụng trong nghiên cứu là loại đệm khối dạng block sản xuất từ vật liệu nhựa PVC có ti trọng 100 kg/m3, độ rỗng vào khoảng 90 - 97 % và diện tích bề mặt tự do là 220-250 m2/m3. Kích thước của block là 0,5*0,5*0,5 m gồm các tấm nhựa gợn sóng theo hai hướng ngược nhau, chiều cao gờ sóng 60 mm (Hình 2). Ưu điểm nỏi bật của loại đệm này như: Độ dày đồng nhất; tốc độ lưu thông của

Chất trợ keo

Bể điều hòa Thiết lắng sơ cấp Nước thải bệnh viện Hố thu

Bể chứa và phân hủy bùn

Thiết bị lọc sinh học cải tiến Lắng thứ cấp Khử trùng Ra nguồn

tiếp nhận

Ejector Nước thải tuần hoàn

Hình 1 Hệ thống xử lý lọc sinh học nhỏ giọt tại Bệnh viện Điều dưỡng-Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng


10



không khí cao; độ bám dính vi sinh cao nhờ bề mặt nhám của các gờ sóng và bề mặt đệm; lượng nước được phân phối đều; chi phí thấp cho việc lắp đặt và bảo dưỡng; diện tích bề mặt tiếp xúc trên một đơn vị thể tích lớn (200 - 250 m2/m3); chịu được hóa chất đối với các chất hòa tan trong nước; độ bền sản phẩm cao và giảm thiểu đến mức tối đa hiện tượng tắc nghẽn.

Hình 2. Đệm sinh học sử dụng trong tháp lọc

Quá trình khởi động hệ thống được bắt đầu với việc ngâm toàn bộ khối bùn trong bể điều hòa để nhằm mục đích tạo cho vi sinh vật gắn vào bề mặt của lớp đệm trong thời gian là 30 ngày. Sau thời gian 30 ngày lớp đệm được đưa lên gắn vào bên trong tháp lọc để chạy hệ thống. Sau quá trình khởi động, thí nghiệm được tiến hành ở các chế độ tải lượng BOD5 khác nhau từ 2,5 đến 4 kg - BOD5/m

3/ngày. Ở mỗi chế độ tải lượng khác nhau, thực nghiệm được tiến hành trong một khoảng thời gian khi kết quả đo được ổn định để đánh giá tính ổn định của quá trình. Hàng ngày theo dõi pH, nhiệt độ, lưu lượng và xác định nồng độ, hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (BOD5).

3. Phương pháp phân tíchCác mẫu nước đa lấy được bảo quản trong

thùng bảo ôn và chuyển về phòng thí nghiệm, sau đó được lưu giữ trong tủ lạnh 4oC tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ môi trường tại Đà Nẵng để đo và phân tích các thông số theo các phương pháp và

trên thiết bị như sau:

- COD được phân tích bằng phương pháp dùng kali dicromat theo TCVN 6491:1999 trên thiết bị COD reator ECO25, Velp, Ý.

- BOD5 được xác định bằng phương pháp pha loang và cấy bổ sung allithioure và được ủ trong tủ FOC225I, Velp, Ý.

- pH, nhiệt độ được đo bằng thiết bị đo pH TOADKK, Nhật Bản .

- Tổng chất rắn lơ lửng được phân tích phương pháp lọc theo tiêu chuẩn TCVN 6625:2000.

- Nitơ amoni được xác định bằng phương pháp indophenol theo tiêu chuẩn 6179 - 1:1996 và so màu trên thiết bị UV-VIS 2450 Shimazu, Nhật Bản.

- Nitơ nitrat được xác định bằng phương pháp trắc phổ dùng axít sunfosalixylic theo tiêu chuẩn 6180 - 1996 và đo quang trên thiết bị UV-VIS 2450 Shimazu, Nhật Bản.

- Hàm lượng phospho được xác định theo TCVN 6202:2008 - Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat.

- Xác định và đếm vi khuẩn Coliform theo TCVN 6187-1-1996.

4. Phương pháp xử lý số liệu

Toàn bộ kết quả của quá trình thực nghiệm đều được lấy giá trị trung bình và có độ lặp lại ba lần, số liệu trình bày trong các bảng biểu và hình được thống kê và vẽ đồ thị bằng phần mềm Microsoft Excel.

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1. Hiệu quả loại bỏ COD

Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ ngoài trời trong thời gian mùa hè, nhiệt độ dao động trong khoảng từ 34 đến 39oC. Sự thay đổi của tải lượng COD và hiệu quả xử lý COD được thể hiện trên Hình 4.

11


Hình 3. Tải lượng và hiệu suất xử lý COD

Do trong giai đoạn khởi động ban đầu, do lớp đệm vi sinh vật được ngâm trong bể điều hòa có sục khí với thời gian là 30 ngày. Vì thế lớp bề mặt của đệm đa được gắn vi sinh vật ổn định nên khi đưa vào hệ thống có thể chạy thực nghiệm ngay được theo các chế độ.

Từ kết quả ở Hình 3 cho thấy, khi tăng tải lượng COD từ 2,5 đến 3,0 kg/m3/ngày cho thấy hiệu suất loại bỏ COD của hệ thống đạt khá cao trung bình ≈ 93%. Nhưng khi tăng tải lượng COD lên 3,5 đến 4 kg/m3/ngày hiệu suất loại bỏ COD có dấu hiệu giảm dần và giá trị dao động trong khoảng từ 91 - 92%, giá trị này tương đương nông độ COD đầu vào và đầu ra trung bình 350 mg/l và 30 mg/l. Tuy nhiên, tại giá trị tải lượng này cho thấy khả năng làm việc của hệ thống vẫn ổn định. Như vậy có thể suy luận theo quy luật tuyến tính như khi tăng tải lượng ở mức cao hơn lên đên 5 kg/m3/ngày thì khả năng loại bỏ COD vẫn có khả năng đạt mức 90%.

2. Hiệu quả loại bỏ BOD5

Từ Hình 4 các số liệu đa chi ra cho thấy trong khoảng tải lượng BOD5 từ 2,5 đến 3,0 kg/m3/ngày thì hiệu suất loại bỏ BOD5 lến đến 94%, nhưng khi tăng đến 4 kg/m3/ngày thì hiệu suất loại bỏ giá trị này giảm xuống khoảng 6%. Với giá trị trung bình BOD5 đầu vào và đầu ra là 184 và 17,4 mg/l khi so sánh với tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT [3] cho thấy khi ở tải lượng BOD5 là 4 kg/m3/ngày thì nồng độ đầu ra

BOD5 của hệ thống vẫn nằm xa dưới mức theo tiêu chuẩn QCVN 28:2010 tại cột A của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về giới hạn xả của nước thải y tế. Từ những số liệu thu được qua thực nghiệm có thể đánh giá hệ thống xử lý nước thải của Bệnh viện Điều dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nẵng với tải lượng COD và BOD thích hợp ở 4 kg/m3/ngày.

Hình 4. Quan hệ giữa tải lượng và hiệu suất

3. Khả năng loại bỏ N-NH4+

Nước thải Bệnh viện phần lớn ngoài chứa đựng các thành phần hữu cơ, vi sinh.… còn chứa nồng độ nitơ rất cao [6], do đó khi tiến hành xử lý nước thải Bệnh viện chi tiêu này thường được chú trọng loại bỏ trước khi xả vào thủy vực nơi tiếp nhận. Đối với hệ thống xử lý lọc sinh học nhỏ giọt kiểu cải tiến trong nghiên cứu này có gắn thêm bộ phận Ejector tại đầu ra của bể lắng thứ cấp và cho tuần hoàn nước trở lại tháp lọc sinh học để thực hiện thêm nhiệm vụ nitrat hóa và denitrat giúp cho việc loại bỏ thành phần nitơ được triệt để hơn, đây chính là điểm mới trong công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt cấp khí tự nhiên mà nhóm nghiên cứu đa tập trung cải tạo và đưa vào vận hành trong thực tiễn (kết quả loại bỏ N-NH4

+ được chi ra trong Hình 5). Hình 5 cho thấy thành phần N-NH4

+ gần như đa triệt tiêu hoàn toàn gía trị nồng độ trung bình tại đầu ra của hệ thống là 1,4 mg/l và hiệu suất loại bỏ lên đến 98%.


12



Hình 5. Hiệu quả loại bỏ N-NH4+

4 Khả năng loại bỏ N-NO3-

Mối quan hệ giữa nồng độ N-NH4+ và N-NO3

-

luôn có sự gắn kết chặt chẽ bởi các nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrosobacter [6] để chuyến hóa hai thành phần trên. Do vậy có thể nói tại Hình 6 các số liệu đa chi ra rằng tập hợp các hệ vi sinh vật cố định trên bề mặt lớp đệm sinh học của tháp lọc đa phát huy tốt các nhiệm vụ chuyển hóa nitơ của mình.

Hình 6. Khả năng loại bỏ N-NO3-

Hiệu suất khử N-NO3- đa được nhóm vi khuẩn

Nitrobacter chuyển hóa tương đối cao lên đến 80% với giá trị trung bình nồng độ đầu vào và ra ở mức 26,2 và 5,2 mg/l. Khi so sánh với quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT tại cột A cho thấy giá trị N-NO3- hoàn toàn có cơ sở để nói rằng hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt có khả năng làm việc với hiệu suất cao và đáp ứng được nhu cầu về xử lý nước thải bệnh viện.

Điều đó còn được thể hiện tại Bảng 4 về tổng hợp một số chi tiêu đánh giá khả năng xử lý của hệ thống lọc sinh học mà chúng tôi đa dày công cải tiến này.

Bảng 4. Đánh giá một số chi tiêu trước và sau xử lý của hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện Điều dưỡng

Phục hồi chức năng Thành phố Đà Nẵng

TT Chỉ tiêu Đơn vị

Nồng độ đầu

vào

Nồng độ đầu

ra

QCVN 28:2010 Cột A

1 pH - 7,8 7,6 6,5 – 8,5

2 BOD5 (20 oC) mg/l 184 17.4 30

3 COD mg/l 360.8 19.9 50

4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 185 34 50

5 Amoni (tính theo N) mg/l 33.1 1.38 5

6 Nitrat (tính theo N) mg/l 26.2 5.20 30

7 Phosphat (tính theo P) mg/l 12.60 5.45 6

8 Coliform MPN /100 ml 26000 900 5000

Từ số liệu tại Bảng 4 cho thấy toàn bộ những chi tiêu được chúng tôi đề cập trong nghiên cứu này đều nằm dưới so với mức quy định của QCVN 28:2010/BTNMT tại cột A.

IV. KẾT LUẬN

Hệ thống lọc sinh học cải tiến có hiệu quả và ổn định ở môi trường nhiệt độ ngoài trời đối với nước thải Bệnh viện Điều dưỡng - Phục hồi chức năng thành phố Đà Nang qua quá trình thực nghiệm chúng tôi đưa ra một số kết luận như sau:

Về khả năng loại bỏ COD cho thấy hệ thống đa đạt được ở mức tải lượng là trên 4 kg/m3/ngày và hiệu

13


suất loại bỏ tương ứng là trên 90%.

Đối với khả năng loại bỏ BOD5 của hệ thống cũng cho thấy ở mức tải lượng phù hợp là ≥ 4 kg/m3/ngày và tương ứng với hiệu suất đạt được trong nghiên cứu này là từ 88 - 94%.

Với sự kết hợp của Ejector đa cho thấy toàn bộ lượng N-NH4

+ đa được chuyển hóa và nồng độ sau xử lý chi còn giá trị trung bình là 1,38 mg/l.

Hiệu suất khử N-NO3- của hệ thống đạt 80% với

giá trị đầu vào và đầu ra lần lượt là 26,2 và 5,2 mg/l. Các thông số nghiên cứu tại đầu ra của hệ thống đều nằm dưới mức tiêu chuẩn cho phép tại cột A của QCVN 28:2010/BTNMT.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Lê Văn Chính. Xử lý chất thải trong ngành y tế Việt Nam: thực trạng và giải pháp. Báo cáo hội thảo. Hà Nội, 19/09/2013.

[2]. Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Công nghệ môi tr ường, Ph ương pháp lọc sinh học nhỏ giọt, Hà Nội, 2010.

[3]. QCVN 28:2010/BTNMT. Quy chuẩn Quốc gia về nước thải y tế. 2010.

[4]. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga; Giáo trình công nghệ xử lý n ớc thải. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2002.

[5]. Trần Đức Hạ. Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2002.

[6]. Lương Đức Phẩm. Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. Nhà xuất bản Giáo dục, 2007.

[7]. Boller, M. and W. Gujer, Nitrification in tertiary trickling filters followed by deep-bed filters. Water Research, 1986. 20(11): p. 1363-1373.

[8]. Csanády, M. and Z. Deák, Trickling filter experiment for purification of antibiotic-containing

hospital sewage. Water Research, 1972. 6(12): p. 1541-1547.

[9]. Eding, E.H., et al., Design and operation of nitrifying trickling filters in recirculating aquaculture: A review. Aquacultural Engineering, 2006. 34(3): p. 234-260.

[10]. Marquet, R., M. Mietton-Peuchot, and A.D. Wheatley, Characterisation of trickling filter effluent by particle size distribution and high performance size exclusion chromatography. Water Research, 1999. 33(6): p. 1415-1424.

[11]. Parker, D.S., et al., Maximizing trickling filter nitrification rates through biofilm control: Research review and full scale application. Water Science and Technology, 1997. 36(1): p. 255-262.

[12].Tekerlekopoulou, A.G., I.A. Vasiliadou, and D.V. Vayenas, Biological manganese removal from potable water using trickling filters. Biochemical Engineering Journal, 2008. 38(3): p. 292-301.

[13].Gómez-Hernández, J., et al., Fluidized bed with a rotating distributor operated under defluidization conditions. Chemical Engineering Journal, 2012. 195–196(0): p. 198-207.

[14]. Séguret, F., Y. Racault, and M. Sardin, Hydrodynamic behaviour of full scale trickling filters. Water Research, 2000. 34(5): p. 1551-1558.

Tượng nhà khoa học D.I. Mendeleev trong khuôn viên Nhà trường


14



I. GIỚI THIỆU

Các hợp chất tetrazole được công bố lần đầu tiên vào năm 1885 [5] và với quy mô lớn. Một số chúng có hoạt tính sinh học và được dùng làm thuốc chữa bệnh như thuốc kháng sinh, thuốc chữa bệnh tiểu đường, thuốc tim mạch. Ngoài ra, các muối tetra-zole có thể bị khử thành chất màu Fomazan để làm phẩm nhuộm [1,2,3]. Trong hóa học dị vòng, các hợp chất chứa vòng tetrazole đa và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng các hợp chất này có rất nhiều ứng dụng đi vào thực tế cuộc sống như trong Công nghiệp, Nông nghiệp...

Để đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu các dẫn xuất aryltetrazole và với mục đích tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính sinh học, trong bài báo này trình bày kết quả tổng hợp một số dẫn xuất 1- aryltetrazole và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng.

II. THỰC NGHIỆM

1. Hóa chất, thiết bị

Các hóa chất trong các phản ứng tổng hợp mua từ hang E-Merck, dung môi etanol, hexan, etyl axetat được mua tại Việt Nam và được chưng cất lại trước

khi sử dụng.

Điểm chảy của các sản phẩm được đo bằng phương pháp mao quản trên máy STUART SMP3, phổ IR của các chất được đo trên máy SIGNA của hang NICOLET bằng phương pháp ép viên với KBr tại Khoa Hóa học - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN. Phổ tử ngoại của các chất trong etanol được ghi trên máy UV-2450 SHIMAZU của hang SHIMAZU, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của các chất được đo trên máy Bruker Avance 500MHz trong dung môi CDCl3, đimetylsunfoxit (DMSO)- d6, phổ khối lượng của các chất được đo trên máy MS-Engine 5989- HP và máy LC- MSD- Trap- SL tại Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hoạt tính sinh học được thử tại khoa Sinh học - ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.

Tổng hợp các dẫn xuất 1-aryltetrazole

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT 1-ARYLTETRAZOL

TS. Hoàng Thị Lý, Khoa Công nghệ Hóa học - Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

ABCTRACTSome derivatives of 1-aryltetrazole were synthesized by the reaction of derivatives amine with sodium azide

and acetic acid in present of triethylorthofomiade at temperatures of 75o to 80oC for 5 hours with productivity reached from 30 to 70 %. Produces colour from light yellow to red, the products were seperated and purified by colum chromatography and recrystalisation in water ethanol.

The Structures of all the synthesized compounds were elucidated on the basis of Physical characterization (Melting point, TLC) and different Spectroscopy techniques (UV, IR, 1H -NMR and Mass spectroscopy). 4 ar-yltetrazole derivatives evaluated for their antibacterial activity against Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and antifungal activity against Candida albicans and compared with standard drugs by agar disk diffusion method.

Keywords: Tetrazole, 1-aryltetrazole, antifungal activity against, triethylorthofomiade.

+ NaN3HC(OC2H5)3

CH3COOH

N N

NN

HCAr-NH2

Ar

Ar: p-NO2C6H4 -; p-HOOCC6H4 -; p-HOC6H4 -; p-ClC6H4 -; p-H3CC6H4 -; C10H7 -;

p-C6H5 - C6H4 -; p-C6H5 - N=N-C6H4; p-H3CC6H5 - N=N-C10H6 - ; -C10H7 - N=N-C10H6

(L1-L10)

α

15


Các dẫn xuất tetrazole (L1- L10) được tổng hợp đi từ các amin thơm bậc 1 theo tài liệu [6,7], sơ đồ như sau: Cho 0,01 mol amin thơm và 0,011 mol natri azit trong 4 ml axit axetic băng và 4,5 ml trietyl ortho-formiat vào bình cầu 25 ml. Khuấy và đun hồi lưu ở nhiệt độ 75 ÷78oC trong thời gian 5 giờ. Làm lạnh hỗn hợp xuống nhiệt độ phòng, thêm vào 2 ml axit HCl đặc và 5 ml nước cất. Lọc chất rắn, kết tinh lại trong dung môi etanol, kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi n-hexan/etyl axetat, sản phẩm thu được có màu từ vàng nhạt đến đỏ nâu và có nhiệt độ nóng chảy xác định.


Các hợp chất nghiên cứu được tổng hợp theo sơ đồ

trình bày ở Hình 1, sản phẩm là các chất rắn kết tinh có màu thay đổi từ trắng đến vàng nhạt và nâu, có điểm chảy xác định, hiệu suất đạt 30 ÷ 70 %. Kết quả được giới thiệu ở Bảng 1.

Phổ UV của các chất được ghi trong dung môi etanol khan, quan sát thấy hấp thụ bước sóng lmax trong vùng từ 194 ÷ 286 nm (nồng độ 30 mg/l). Nhìn chung phổ UV của các aryltetrazole không khác biệt nhiều so với phổ UV của các aren. Trên phổ đồ thường có 2 ÷ 3 cực đại hấp thụ, cực đại có bước sóng ngắn λ1 ở 202 ÷ 218 nm ít bị biến đổi khi thay đổi bản chất của các nhóm thế trong vòng thơm ứng với bước chuyển π–π* tương ứng dải E của vòng benzen. Cực đại có bước sóng dài λ2 = 229 ÷ 270 nm biến đổi

rõ rệt khi thay đổi nhóm thế, ứng với bước chuyển π–π* của toàn phân tử (Xem Bảng 1 và Hình 2)

Trên phổ IR của các dẫn xuất 1-ar-yltetrazole xuất hiện các bước sóng đặc trưng cho dao động của liên kết N=N là υN=N = 1539 ÷ 1505 cm-1, của liên kết C=C là υC=C = 1624 ÷ 1462 cm-1 và của liên kết C=N là υC=N = 1685 ÷ 1601 cm-1.

Đặc biệt sự hấp thụ ở vùng 900÷1300 cm-1 đó là vùng phổ hồng ngoại của tổ hợp 1-aryltetrazole với 4 băng hấp thụ đặc trưng: 1210, 1090, 1000 và 960 cm-1, điều này được chi rõ trên phổ đồ của hợp chất 1-(p-clophe-nyl)tetrazole (Hình 3) với 4 vân hấp thụ ở 1205, 1087, 995 và 961 cm-1. Ngoài ra trên phổ đồ cũng xuất hiện dao động hóa trị của các nhóm khác trong phân tử (Xem Bảng 1).

Để chứng minh một cách chính xác cấu trúc của các dẫn xuất aryltetrazole, chúng tôi đa ghi phổ 1H-NRM, kết quả được trình bày ở Bảng 2. Trên phổ 1H-NRM đều xuất hiện tín hiệu đơn của proton nhóm -HC=N nằm

Bảng 1: Kết quả tổng hợp, dữ kiện phổ IR và UV của một số dẫn xuất 1-aryltetrazole

Ki hiệu Công thức

Điểm nóng

chảy (oC)

Hiệu

suất

(%)

Phổ IR (KBr) cm-1

nN=N nC=C n C=N

L1

N

HC NN

NO2N 197-198 62,2 15951524

15061612

L2

N

HC NN

NHOOC257-258 49,5 1520

1605

14661689

L3

N

HC NN

NHO189-190 69 1605 1504,6

1617

L4

NCl N

HCN

N 127-128 70 15981503

14611639

L5

CH3 N N

NN

HC 90-91 64 15391592

14651624

L6N N

NN

HC

141-142 49,5 1536 1503 1601

L7

N

HC NN

N160-161 50 1599

1529

14901619

L8

2'3'

4'

5' 6'

1' N NC

N N

NN

H

1

23

4

5 6a 189- 190 67 1529

1599

14901619

L9 N

CH3N=N

N

NN

HC

12

345

6

78

910 11

1314

12

110-112 59 1522 1506 1596

L10

C

N N

N N

NN

H

12

345

6

7

8

1'2'

3'4' 5'

6'

7'8'

9

10

9'

10'

a

130- 131 30 15731505

14701631


16



trong vùng từ 10,03 ÷ 10,28 ppm đồng thời có đầy đủ tín hiệu của các proton trong phân tử với cường độ tương đối phù hợp và số lượng nguyên tử tương đương.

Trên phổ 1H-NMR của 1-[4’-(phenyldiazenyl)phe-nyl]tetrazole (Hình 4) nhận thấy tín hiệu proton trong vòng tetrazole (–HC=N-) dạng singlet với δ = 10,21 ppm, còn lại là các tín hiệu proton ở vòng benzen được quy kết như sau:

Tín hiệu proton H-2(H-6), H-3(H-5), có dạng dou-blet do tương tác spin – spin giữa H-2– H-3, giữa H-5 – H-6, tạo nên hiệu ứng mái nhà. Với proton H-2 (H-6) với δ= 8,15 ppm và J=9 Hz, độ chuyển dịch hóa học cao hơn proton H-3 (H-5) với δ= 8,11 ppm và J= 9 Hz, do nhóm tetrazole gây hiệu ứng –I. Tín hiệu của proton H-2’, H-6’ dạng doublet (2H) với δ= 7,92 ppm và J= 8 Hz, tín hiệu proton của H-3’, H-5’, H-4’có δ= 7,607 ppm và J= 7,5 Hz dạng triplet.

Trên phổ khối lượng của các hợp chất 1-aryltetra-zole cho các ion phân tử có cường độ yếu, chứng tỏ ion phân tử tetrazole không bền nhiệt và bị phân mảnh dễ dàng trong quá trình ion hóa. Đồng thời, vòng tetrazole kém bền hơn vòng aren vì trong quá ion hóa vòng tetrazole bị vỡ trước tiên. Từ các mảnh ion cho thấy vòng tetrazole bị phá vỡ theo khuynh hướng cắt nhóm –N=N- hay =N-N=CH- hoặc cả -N=N-N=CH- trong khi đó vòng aren thế hoặc không thế vẫn tồn tại, số khối và cường độ của các mảnh ion được chi ra ở Bảng 3.

Sau khi tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất phổ chúng tôi tiến hành thăm dò hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của 4 dẫn xuất 1-aryltetrazole (L1, L2, L3, L4) tại khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội (Bảng 4).

Hình 2. Phổ tử ngoại của 1-(p-nitrophenyl)tetrazole

Hình 3. Phổ hồng ngoại của 1-(p-clophenyl)tetrazole.

Hình 4: Một phần phổ 1H-NMR của 1-[4’-(phenyldiazenyl)phenyl]tetrazole

Bảng 4. Kết quả thử hoạt tính sinh học của các dẫn xuất 1-aryltetrazole

TT Kí hiệu

Đường kính vòng vô khuẩn (mm)Bacillius subtilis S.epidermidis C.albicans

100 µg/ml

150 µg/ml

100 µg/ml

150 µg/ml

100 µg/ml

150 µg/ml

1 L1 12 15 - - - -2 L2 - - - - - -3 L3 10 17 10 13 10 154 L4 17 20 10 10 20 23

17


Kết quả cho thấy riêng L2 không có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm còn các hợp chất khác L1, L3 và L4 đều có tính kháng khuẩn và kháng nấm, thể hiện đường kính vòng tròn vô khuẩn tương đối lớn. Với tụ cầu vàng đường kính vòng kháng khuẩn từ 10÷17

mm, với khuẩn mủ xanh từ 15 ÷ 20 mm và đường kính vòng chống nấm từ 10-23 mm.

- Đối với trực khuẩn Gram (-): các chất L1, L3 và L4 có khả năng ức chế cao, đặc biệt là L4 đường kính vòng tròn vô khuẩn từ 17 ÷ 20 mm.

Bảng 2: Dữ kiện phổ 1H-NRM của một số 1-aryltetrazole

KH δ -CHN-(ppm) δ (Các proton vòng benzen, ppm , J Hz)

L1 10,28 8,50 (2H,d, H-5, H-3, J=9,1); 8,23 (2H, d, H-6, H-2, J=9,1)

L2 10,20 13,36 (s, 1H, COOH); 8,18 (2H, d, H-6, H-2, J=8,5); 8,07 (2H, d, H-5, H-3, J=8,5)

L3 10,03 10,12(s,1H, OH); 7,81(2H, d, H-6, H-2, J=8,0 ); 7,48 (2H,d, H-5, H-3, J =8,0 )

L4 10,10 7,96 (2H; dd; H-5, H-3; J=8và 8); 7,74 (2H; d; H-6, H-2; J=8 và 8)

L5 10,04 7,79 (2H; d; H-6, H-2; J=8,1); 7,46 (2H; d; H-5, H-3, J=8,1); 2,51 (s; 3H; CH3)

L6 10,21 8,51 (s, H-1); 8,19 (H-3, J =8,5); 8,04 (d, H-5, H-8, J=9); 8,07 (d, H-4, J=9,5); 7,6 (2H, H-6, H-7, J= 5)

L7 10,128,00 (2H, d, H-2, H-6, J=8,5);7,94 (2H, d, H-3, H-5; J=8,5) ; 7,75 (d, H-2’, H-6’, J= 8,5); 7,43 (t, H-4’, J=7,5)

L8 10,218,15(2H, d, H-2, H-6, J=9,0); 8,11(2H, d, H-3, H-5,J=9,0); 7,92(2H, H-2’, H-6’, J=8,0); 7,61(2H, H-3’, H-5’, J=7,5); 7,51 (1H, t, H-4’; J=7,5)

L9 10,058,09(1H, d, H-2,J=9); 8,38(1H, d, H-3,J=9); 7,36(2H,d,H-10,H-14,J=8); 7,54(2H,d,H-1, H-13, J=8 ); 7,48(2H, m, H-6, H-7); 7,79(2H, m, H-5, H-8).

L10 10,09

8,16 (1H, ,d, H-2,J=8); 8,06 (1H, d, H-3,J=8); 9,15(1H,d,H-5,J=8,5); 7,82 (1H, t, H-6, J=7); 7,92 (1H, t, H-7, J =7); 7,59 (1H, d, H-8,J = 8,5); 9,02 (1H, d, H-2’,J =8,5); 7,73 (1H, t, H-3’,J =8); 8,25 (1H, d, H-4’,J =8,5); 8,14 (1H, d, H-5’,J =8,5); 7,79 (1H, t, H-6’); 7,77 (1H, t, H-7’ ); 8,12(1H, d, H-8’,J = 8,5);

Bảng 3: Dữ kiện phổ MS của một số dẫn xuất 1-aryltetrazole

KH CTPT [M+ H]+ Phổ khối lượng (MS) m/e (l%)

L1 C7H5N5O2 191 191(2,M+), 163(10),133(80),117(20),105(20), 90(100), 76(10), 63(55).

L2 C8H6N4O 190 190(2,M+),162(20),145(100),117(20), 90(45),76(5),63(20)

L3 C7H6N4O 162 162(12, M+), 134(100), 107(12), 93(10), 79(33), 65(26)

L4 C7H5ClN4 180 180(2,M+), 153(32),151(100), 124(65), 110(20), 97(6), 90(47),75(23), 63(38), 51(5).

L5 C8H8N4 160 160(6,M+), 132(73); 131(100); 105(40); 104(41); 91(67); 77(23).

L6 C11H8N4 196 196(12)(M+); 168 (100); 140(46); 127(21); 114(24); 97(30); 83(25); 71(28);57(47).

L7 C13H10N4 222 222(4)(M+); 194(100); 167(34); 152(20); 140(22); 127(4); 115(10); 77(6); 63(10); 51(8).

L8 C13H10N6 250 250(1,71)(M+); 249(8,9); 19(18); 145(34); 117(82,7); 90(64,9); 77(100); 63(25); 51(36).

L9 C21H14N6 350 350(2)(M+); 322(30); 308(20); 295(40); 167(93); 127(100); 115(16,7); 77(13,3); 63(6,6)


18


- Đối với cầu khuẩn Gram (+) thì L3 và L4 là có khả năng ức chế tương đối cao, đường kính vòng tròn vô khuẩn từ 10 ÷ 13 mm.

- Đối với nấm men: các chất L3 và L4 có khả năng ức chế cao, với L4 có đường kính vòng tròn vô khuẩn cao nhất từ 20 ÷ 23 mm, còn L3 có đường kính vô khuẩn trong khoảng 10 ÷ 15 mm.

IV. KẾT LUẬN

Bằng phản ứng giữa amin thơm phản ứng với muối natri azit (NaN3) trong dung môi trietylorthofomiat HC(OC2H5)3 và axit axetic đa tiến hành tổng hợp được 10 dẫn xuất 1-aryltetrazole với hiệu suất đạt 30 ÷ 70 %. Cấu tạo của các chất tổng hợp, được xác định bằng các phương pháp vật lí như phổ UV, phổ IR, phổ MS, phổ 1H-NMR. Bước đầu thử hoạt tính sinh học của 5 dẫn xuất 1- aryltetrazole tổng hợp được đối với vi khuẩn Gram(+), Gram(-) và nấm men. Kết quả cho thấy nhiều hợp chất đều cho khả năng kháng khuẩn, kháng nấm. Với tụ cầu vàng đường kính vòng kháng khuẩn từ 10÷17 mm, với khuẩn mủ xanh từ 15 ÷ 20 mm và đường kính vòng chống nấm từ 10 ÷ 23 mm.


[1] A.Konnecke, G.Beyer. Monats. Chem.106 (1975), pp.437-442.

[2] DUTMAN; WAYNE.J.,Patent. WO 2005/04 1867 A2, 12 may 2005.

[3] E.Lippmann, E. Kleinpeter., Tetrahedron, Vol 32,499 (1976)

[4] F. A. Garison and R. M. Herbst (1957), “Syn-thesis and characterization of nitro amino tetrazoles”, J.Org. Chem, Vol. 22(1), pp.278-282.

[5] G. Fallon and M. Herbst (1957), “Synthesis of 1-substituted tetrazoles”, J.Org. Chem, Vol. 22(7), pp. 993-998.

[6] James C. Kauer and William A. Sheppard (1967), “1-aryltetrazoles. Synthesis and Properties”, J. Am. Chem. Soc, Vol. 32, pp. 3580-3587.

[7] R.M.Herbst, K.R.Wilson, Apprent acidic disso-ciation of some 1-aryltetrezoles, J.org.chem.22.

[8] W.G.Finnegan, R.A.Henry, R.Lofquist (1958). An improved synthesis of 5-substituted tetrazoles, J.Am.Chem.Soc.80 (13), 3908.

Sinh viên thực hành tại phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường - Khoa Công nghệ Môi trường


19


I. MỞ ĐẦU

Những năm gần đây việc tìm kiếm các công nghệ cũng như các phương pháp để xử lý ô nhiễm môi trường đang là vấn đề được quan tâm, đặc biệt với các chất gây độc ở hàm lượng nhỏ như crom. Đa có nhiều phương pháp để xử lý các nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường được nghiên cứu và sử dụng trên thế giới như phương pháp trao đổi ion, phương pháp hấp phụ… [1] hay sử dụng các vật liệu hấp phụ như ba mía, lõi ngô, chitin và chi-tosan, vỏ trấu…[2, 5, 6, 7]. Việc tái chế, tận dụng chất thải không những đem lại những lợi ích về kinh tế, xa hội mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia đa xác định mục tiêu đến năm 2020 là hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế chất thải. Nghiên cứu xử lý các kim loại nặng bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường được chế tạo từ các chất thải nông nghiệp là vấn đề được nhiều tác giả trong nước và trên thế giới nghiên cứu.

Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) và Cr(III) trên vỏ trấu biến tính, đây là nguồn nguyên liệu sẵn có, dễ

tìm kiếm lại có giá thành rẻ, đặc biệt số lượng nhiều vì Việt Nam là nước có diện tích trồng lúa lớn, hiện nay là nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới.

Kết quả nghiên cứu được áp dụng thử nghiệm xử lý một vài mẫu giả chứa crom trên cơ sở hấp phụ để tách crom khỏi nguồn nước bị ô nhiễm.

II. THỰC NGHIỆM

1. Thiết bị

- Hệ thống máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lủa (F-AAS) AA-6800 Simadzu, Nhật Bản được trang bị đèn nguyên tử hóa không khí–axetylen.

- Cân phân tích Scientech SA 210 độ chính xác ± 0,001g- Máy rung siêu âm, máy lắc…

2. Hóa chất

- Dung dịch Cr(VI) và Cr(III) 1000 ppm được chuẩn bị từ muối K2Cr2O7 và muối Cr(NO)3 (Merck). Nồng độ Cr(III) được xác định lại bằng phương pháp chuẩn độ sau khi oxi hóa lên Cr(VI). Các dung dịch Cr(VI) và Cr(III) có nồng độ nhỏ hơn được pha loang từ dung dịch chuẩn gốc 1000 ppm.

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) VÀ Cr(III) CỦA VỎ

TRẤU BIẾN TÍNHThS. Đặng Ngọc Định, TS. Nguyễn Minh Quý, PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung, Khoa Kỹ thuật phân tích -

Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

TS. Phạm Thị Ngọc Mai, Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội

ABSTRACT

In this article the adsorptivity of Cr(VI) and Cr(III) on EDTA- modified rice husk was investigated. Opti-mum adsorption conditions were studied with high confidence. The highest adsorption was obtained at pH = 1; sample loading rate of 1mL/min; elution rate of 0.5 mL/min with HNO3 1M as elution solution; The influence of other ions is effective only at concentrations higher than 100 times. The maximum adsorption capacities of Cr(VI) and Cr(III) on rice husk material are 16.96 and 3.27 mg/g, respectively. Evaluation results for synthetic indicate that it is possible to use this material to separate and remove Cr(VI) and Cr(III) in waste water.

Keyword: Modified rice husk, adsorption, rice husk material.


20


- Các dung dịch K+, Na+, Fe3+, Cu2+, Mg2+, Zn2+, Ca2+… được pha từ hóa chất tinh khiết.

- Anhydrit acetic và dietyl ete đều là hóa chất chuẩn (Merck).

- H2SO498%, NaOH, n-hexan; etanol, axit axetic, aceton, pyridin, anhydrit acetic và dietyl ete (Merck)

- EDTA: Ethylendiamin tetraacetic (Merck)

- EDTAD: Ethylendiamin tetraacetic dianhydride được điều chế từ EDTA.

3. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ

Cân 10 gam vỏ trấu có kích thước hạt nhỏ hơn 0,9 mm đa phơi khô sau khi rửa sạch bằng nước cất nóng và hỗn hợp n-hexan/etanol (ti lệ 1:1), thêm 270 ml dung dịch NaOH 5M, điều chinh nhiệt độ ở 250C, ngâm trong 24 giờ. Đem lọc, rửa sạch bằng nước cất đến pH = 7, rửa tiếp bằng etanol và sau đó bằng ace-ton, vỏ trấu được sấy khô ở 1050C trong thời gian 1 giờ và để nguội trong bình hút ẩm, thu được vật liệu 1 (VL1).

Cân 50 gam muối EDTA hòa tan trong nước cất (500 ml). Sau đó nhỏ từng giọt HCl đặc. Chất rắn thu được được đem lọc, rửa sạch bằng 95%, rửa tiếp bằng diety-lete, sấy khô trong thời gian 2 giờ ở 1050C, để nguội trong bình hút ẩm thu được EDTA mới. Cân 18 gam EDTA mới, thêm 31 ml pyridin, 24ml anhydrit acetic, hỗn hợp này được khuấy ở 650C trong thời gian 24 giờ. Chất rắn thu được (EDTAD) đem lọc, rửa sạch bằng an-hydrit acetic, tiếp đó bằng dietyl ete rồi sấy khô trong tủ sấy chân không và lưu trữ trong bình khô.

Cân 5 gam vỏ trấu vừa chế hóa (VL1) và 15 gam EDTAD, thêm 210 ml dimetylformamit, ngâm hỗn hợp trong 20 giờ ở 750C. Sau đó rửa vật liệu thu được bằng dimetylformamit, nước cất, dung dịch NaHCO3 bao hòa, dùng nước cất rửa lại, tiếp theo là cồn 95% và cuối cùng là aceton đem sấy khô, để nguội. Thu được vật liệu 2 đa biến tính (VL2).

4. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của crom trên vật liệu

- Cột hấp phụ: Dùng buret thủy tinh có đường kính 0,5cm, chiều dài 15cm. Nhồi vào cột 1.00gam (VL2), làm sạch và ngâm bằng nước cất 2 lần, sau đó dùng làm cột hấp phụ.

- Tiến hành hấp phụ động: Chuẩn bị một lít dung dịch Cr(VI) và Cr(VI) đều có nồng độ 2 ppm, cho chảy qua cột hấp phụ đa chuẩn bị ở trên, sau đó rửa giải để nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ như: pH, tốc độ nạp mẫu, nồng độ, tốc độ và thể tích dung dịch rửa giải, ảnh hưởng của ion lạ … Xác định crom bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để tính hiệu suất thu hồi. Kết quả chi ra trong phần kết quả và thảo luận

- Công thức tính toán

+ Tính dung lượng hấp phụ theo công thức

(1)

Trong đó: Qe: là dung lượng hấp phụ (mg/g)

Q: Tốc độ thể tích của dung dịch đi vào (ml/phút).

Co: Nồng độ của dung dịch ban đầu đi vào (mg/l).

W: Khối lượng của vật liệu hấp phụ (g).

t : Thời gian (phút)

f(t): Hàm toán học biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ tương đối C/Co vào thời gian t.

+ CT tính hiệu suất: H = (2)

Trong đó:

H : Hiệu suất hấp phụ

Co: Nồng độ dung dịch ban đầu

: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng

Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng tính từ đường chuẩn

Giới hạn phát hiện (LOD)

(3)3. yS

LODB

=

w

CQt

tdtf

eqote

e

b

t ..).(

.

−

=∫

100.)(

0

0

CCC bc−

bcC


21


Giới hạn định lượng (LOQ)

(4)

Trong đó:Sy: Sai số của giá trị y trong phương trình hồi quy của đường chuẩn

B: Hệ số hồi quy tuyến tính theo phương trình đường chuẩn

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN1. Nghiên cứu các điều kiện xác định crom trên

máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Sử dụng dung dịch Cr(VI) có nồng độ 2ppm, để

khảo sát xác định các thông số đo máy cũng như các điều kiện ghi phổ tối ưu, sự ảnh hưởng của các ion lạ, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp, thu được kết quả sau :

- Các thông số và điều kiện ghi phổ

Bảng 1. Kết quả khảo sát thông số máy và điều kiện ghi phổ xác định crom

Các điều kiện Nguyên tố Cr

Vạch đo (nm) 357,9Khe đo (nm) 0,20

Cường độ dòng đèn HCL(mA) Imax = 20 mA 14,00

Chiều cao Burner (mm) 8,002.Nồng độ axit của mẫu đo NO3(%) 2,003. Nồng độ của chất nền NH4Ac (%) 2,00

- Ảnh hưởng của các ion lạ đến phép đo

Bảng 2. Giới hạn các ion lạ gây ảnh hưởng đến phép xác định crom

Nguyên tố Nồng độ cho phép (ppm)

Ca2+ ≤ 500Mg2+ ≤ 500Al3+ ≤ 20Fe3+ ≤ 20Ni2+ ≤ 8Cu2+ ≤ 8Zn2+ ≤ 8

Từ Bảng 2 có thể thấy Ca2+, Mg2+ ảnh hưởng rất ít, chi gây ảnh hưởng khi nồng độ lớn hơn Crom 500 lần; Fe3+, Al3+ ảnh hưởng khi nồng độ lớn hơn 20 lần,

còn Ni2+, Cu2+, Zn2+ ảnh hưởng khi nồng độ lớn hơn 8 lần.

- Đường chuẩn của phép đo F-AAS xác định Cr

Sau khi tìm được các điều kiện tối ưu, tiến hành xác định khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định Cr.

Kết quả cho thấy khoảng nồng độ tuyến tính của Cr là 1÷10 ppm. Phương trình hồi qui đầy đủ của đường chuẩn trong khoảng nồng độ này là:A=(7,2541.10-5±1,2463.10-5)+(0,0403±1,8928.10-4).CCr

Giới hạn phát hiện tính theo công thức (3)LOD = 0.04 ppm

Giới hạn định lượng tính theo công thức (4)

LOQ = 0.13 ppm

2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ crom của vật liệu

a. Khảo sát ảnh hưởng của pH với sự hấp phụ các ion kim loại theo phương pháp động

pH là yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Cr(VI) và Cr(III) lên vật liệu. Tiến hành khảo sát ở các pH từ 0,5 đến 4,0.

10. ySLOQ

B=

0 2 4 6 8 100.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

Y = A + B * X

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 7.2541E-5 4.85227E-4B 0.04027 7.36547E-5------------------------------------------------------------

R SD N P------------------------------------------------------------0.99999 5.14529E-4 5 <0.0001

Abs

nong do Cr (ppm)

Hình 1. Đường chuẩn xác định crom

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

20

30

40

50

60

70

80

90

100

H %

pH

Cr(VI)/VL2 Cr(III)/VL2

Hình 2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI)/ và Cr(III) trên vật liệu


22



Hiệu suất thu hồi dao động từ 32,5 đến 90,4% đối với Cr(VI); từ 19,4 đến 30,5% đối với Cr(III). Với pH=1, hiệu suất thu hồi cao nhất đối với cả Cr(VI) và Cr(III), ở pH này bề mặt vật liệu bị proton hóa cao, mang điện tích dương OH2

+, hấp phụ Cr(VI) dưới dạng anion HCrO4

-. Khi tiếp tục tăng pH, khả năng proton hóa giảm dẫn đến khả năng hấp phụ Cr(VI) giảm. Ngoài ra khi pH tăng dẫn đến tăng nồng độ OH-, có sự cạnh tranh giữa ion OH- và ion HCrO4

-.

Cr(III) tồn tại ở dạng cation Cr3+ bị hấp phụ rất ít trong khoảng pH rộng. Vì vậy với các nghiên cứu sau chúng tôi tiến hành với Cr(VI) ở pH=1

b. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu

Chọn được tốc độ nạp mẫu thích hợp sẽ giúp đạt được hiệu suất hấp phụ cao nhất. Tốc độ nạp mẫu được thay đổi từ 0,5 - 4ml/phút. Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thu vào tốc độ nạp mẫu được chi ra trên Hình 3.

Từ đồ thị trên chúng ta thấy, tốc độ nạp mẫu từ 0,5 – 1 ml/phút là thích hợp. Chúng tôi chọn tốc độ là 1,0 ml/phút cho các thí nghiệm tiếp theo.

c. Khảo sát ảnh hưởng của bản chất, nồng độ dung dịch rửa giải

Để rửa giải Cr(VI) ra khỏi cột hấp phụ, chúng tôi đa chọn các dung môi có khả năng rửa giải như HCl, HNO3, H2SO4 với nồng độ thay đổi từ 0,5 đến 4M. Các kết quả khảo sát biểu diễn trên Hình 4.

Nhìn vào kết quả ta thấy tác nhân rửa giải là HNO3 có nồng độ là 3M và 4M cho hiệu suất cao, nhưng nồng độ 4M dễ làm phân hủy vật liệu cũng như tiêu tốn axit. Từ kết quả khảo sát, chúng tôi dùng HNO3 3M làm dung dịch rửa giải trong các nghiên cứu tiếp theo

d. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải

Sau khi xác định chất rửa giải là HNO3 3M, chúng tôi tiến hành khảo sát các tốc độ rửa giải thay đổi từ 0,25 - 4ml/phút.

Chúng ta thấy tốc độ càng tăng thì hiệu suất càng giảm, tốc độ từ 0,25 – 0,5 ml/phút cho hiệu suất thu hồi cao hơn cả. Chúng tôi chọn tốc độ rửa giải là 0,5 ml/phút cho các nghiên cứu về sau.

e. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích rửa giải

Nhằm tăng hệ số làm giàu, tiến hành khảo sát tìm thể tích rửa giải tối ưu. Dùng HNO3 3M rửa giải cột hấp phụ Cr(VI) bao hòa với tốc độ 0,5ml/phút. Xác định hàm lượng Cr tại mỗi phân đoạn có thể tích 5,0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.550

60

70

80

90

100

H %

tôc dô nap mâu ( ml/phút)

Cr(VI)/VL2

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.51520253035404550556065707580859095

100

H %

C (M)

HNO3 /Cr(VI) H2SO4 /Cr(VI) HCl / Cr(VI)

Hình 3. Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thu vào tốc độ nạp mẫu.

Hình 4. Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào nồng độ axit và bản chất axit.

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

30

40

50

60

70

80

90

100

H %

Toc dô rua giai ( ml/phút)

Cr(VI)/VL2

Hình 5. Sự phụ thuộc hiệu suất vào tốc độ rửa giải

23


ml và tính hiệu suất thu hồi. Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào thể tích dung dịch rửa giải trên hình 6.

Khi giải hấp Cr(VI) ra khỏi cột, có thể thấy dùng đến 25ml HNO3 3M để rửa giải thì cho hiệu suất cao nhất đạt 97,9%. Từ đây ta chọn thể tích này dùng cho những nghiên cứu về sau.

g. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion lạ

Trong mẫu thực tế, ngoài ion crom còn có mặt các ion khác có thể cũng hấp phụ lên vật liệu nghiên cứu. Do đó, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số ion như: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Al3+, Fe3+với tỷ lệ Men+/Cr thay đổi từ 100/1 đến 1000/1 cho kết quả trong bảng 3.Bảng 3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ đến

khả năng hấp thu Cr trên vật liệu

Các ion lạ Tỷ lệ Men+/CrK+, Na+ 0 1000 1000

Ba2+, Ca2+, Mg2+ 0 1000 1000Zn2+, Cu2+ 0 100 1000

Fe3+ 0 100 500Hiệu suất thu hồi (%) 98,2 96,1 91,4

Như vậy khi hấp phụ Cr(VI) lên vật liệu, sự có mặt của các kim loại kiềm, kiềm thổ hầu như không ảnh hưởng gì. Các ion Cu2+, Zn2+ chi bắt đầu ảnh hưởng khi ti lệ Men+/Cr là 1000/1, còn Fe3+ gây ảnh hưởng khi ti lệ này là 500/1.

h. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu

Sau khi nghiên cứu các điều kiện tối ưu để hấp

phụ crom lên vật liệu, chúng tôi tiến hành xác định dung lượng hấp phụ của vật liệu bằng cách cho 1,5L dung dịch có nồng độ Cr(VI) là 40ppm và Cr(III) là 10 ppm chảy liên tục qua cột với tốc độ 1ml/phút. Sau mỗi phân đoạn thể tích là 50ml, định lượng Cr(VI) và Cr(III) bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Hàm lượng Cr(VI) và Cr(III) còn lại trong dung dịch sau khi chảy qua cột ở mỗi phân đoạn được trình bày trong Bảng 4 và Bảng 5.Bảng 4. Hàm lượng Cr(VI) còn lại tại mỗi phân đoạn

thể tích.

Stt Phân đoạn V(ml)

Hàm lượng còn lại (ppm)

Dung lượng hấp phụ (mg/g)

1 50 0,00 2,00

2 100 0,00 2,00

3 150 0,00 2,00

4 200 0,00 2,00

5 250 0,00 2,00

6 300 2,34 1,88

7 350 5,76 1,71

8 400 13,49 1,33

9 450 20,65 0,97

10 500 27,43 0,63

11 550 32,93 0,35

12 600 38,14 0,09

13 650 39,87 0,00

14 700 40,00 0,00

15 750 40,00 0,00

Bảng 5(1). Hàm lượng Cr(III) còn lại tại mỗi phân đoạn



Dung lượng hấp phụ(mg/g)

1 50 0,00 0,50

2 100 0,00 0,50

Hình 6. Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào thể tích dung dịch rửa giải

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0

20

40

60

80

100

H %

V ( m l )

Cr(VI)/VL2


24



Bảng 5(2).Hàm lượng Cr(III) còn lại tại mỗi phân đoạn



Dung lượng hấp phụ(mg/g)

3 150 1,32 0,43

4 200 2,14 0,39

5 250 2,88 0,36

6 300 3,65 0,32

7 350 4,74 0,26

8 400 6,13 0,19

9 450 6,95 0,15

10 500 7,79 0,11

11 550 9,33 0,03

12 600 9,65 0,02

13 650 9,95 0,00

14 700 10,00 0,00

Từ kết quả khảo sát tính được dung lượng hấp phụ cực đại của Cr(VI) là 16,96 mg/g và của Cr(III) là 3,27 mg/g.

3. Thử nghiệm xử lý mẫu giả Để đánh giá khả năng hấp phụ của Cr(VI) và Cr(III)

lên vật liệu, chúng tôi tiến hành thử nghiệm xử lý mẫu giả (có nồng độ cho trong Bảng 6), thể tích mẫu là 1,0 lít. Đem oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) bằng amonpersun-phat có mặt Ag+ làm xúc tác rồi cho chảy qua cột chứa vật liệu hấp phụ. Cuối cùng rửa giải bằng 25ml dung dịch HNO3 3M, xác định hàm lượng crom. Kết quả thu được ghi trong Bảng 7.

Bảng 6. Thành phần mẫu giả

Các ion kim loại

Nồng độ (µ g/l)

Các ion kim loại

Nồng độ (µ g/l)

Mg2+ 1000 Mn2+ 2000

Ca2+ 3000 Co2+ 800

Zn2+ 100 Ni2+ 5000

Cu2+ 30 Fe3+ 3500

Al3+ 3000 Cd2+ 40

Pb2+ 10

Thành phần chất

Lượng đầu

(µ g/l)

T.lượng ban đầu

(µ g/l)

L ượng Crôm đã hấp

phụ(µ g/l)

Lượng Crom còn lại(µ g/l)

Hiệu suất hấp phụ(%)

Cr(VI) 90

100

97,62 2,38 97,6298,15 1,85 98,15

Cr(III) 1096,85 3,15 96,8597,38 2,62 97.3898,75 1,25 98,75

Có thể kết luận việc sử dụng vỏ trấu biến tính làm vật liệu hấp phụ crom trong nước đạt hiệu suất hấp phụ cao, có khả năng ứng dụng vật liệu này để tách crom khỏi nguồn nước thải.

4. Phân tích mẫu thực tếBảng 8. Kết quả phân tích mẫu nước như sau

Ion

Mẫu

Thí nghiệm

CromXác định bằng

F-AAS (ppm)

Giá trị

trung bình

(ppm)

Thu hồi lượng thêm(%)

Kết quả đo mẫu

bằng ICP-MS

Mẫu K9

T.tiếp - - 0,063

TN11 0,064

0,067 - -2 0,0693 0,068

TN21 0,172

0,171 104 -2 0,1693 0,172

TN31 0,268

0,270 103 -2 0,2733 0,271

Mẫu K10

T.tiếp - - 0,071

TN11 0,075

0,075 - -2 0,0743 0,076

TN21 0,178

0,177 102 -2 0,1763 0,177

TN31 0,273

0,272 98,5 -2 0,2713 0,272

Bảng 7. Kết quả hấp phụ tách loại crom của dung dịch mẫu giả

25


Mẫu nước ao quanh khu ga Tiên Kiên, mẫu được axit hóa bằng HNO3 65% (Mecrk) sao cho pH =1. Sau khi để lắng, lọc bỏ phần lơ lửng, thu lấy phần nước trong, một phần đem xác định trực tiếp bằng F-AAS, phần còn lại oxi hóa hoàn toàn Cr3+ lên Cr2O7

2- bằng amonpersunphat trong môi trường axit có mặt Ag+ làm xúc tác, sau đó cho chạy qua các cột hấp phụ chứa 1,00gam VL2 để làm giàu (làm 3 thí nghiệm tương ứng TN1, TN2 và TN3), TN1 không thêm Cr(VI), TN2 thêm 0,1 ppm còn TN3 thêm 0,2 ppm Cr(VI), rửa giải bằng 25 ml HNO3 3M và xác định bằng F-AAS.

Kết quả phân tích mẫu nước chứa crom cho thấy, khả năng làm giàu crom có hàm lượng nhỏ dưới giới hạn phát hiện của phương pháp F-AAS bằng vỏ trấu biến tính là rất tốt, hiệu suất thu hồi lượng chất chuẩn thêm vào đạt trên 95%, so sánh với kết quả phân tích đối chứng bằng ICP-MS không chênh lệch nhiều. Từ đó ta có thể kết luận về triển vọng ứng dụng vật liệu vỏ trấu biến tính trong việc làm giàu, tách loại crom khỏi nguồn nước.

IV. KẾT LUẬNTừ kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ động

Cr(VI) và Cr(III) lên vỏ trấu biến tính bằng EDTA, với các điều kiện hấp phụ ở môi trường pH =1, tốc độ nạp mẫu là 1ml/phút, tốc độ rửa giải là 0,5ml/phút, lượng chất rửa giải là 25 ml HNO3 3M, dung lượng hấp phụ của Cr(VI) là 16,96 (mg/g), Cr(III) là 3,27 (mg/g). Trên nghiên cứu thực tế chúng tôi thấy rằng có thể sử dụng vật liệu vỏ trấu biến tính để hấp phụ làm giàu và xử lý tách crom khỏi nguồn nước bị ô nhiễm.


[1] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia, NXB Thống kê – Hà Nội.

[2] Nguyễn Văn Nội (2005), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu và ứng dụng để tách loại chì từ dung dịch nước, Tạp chí phân tích Hóa Lý và sinh học, tập 10.

[3] E.Clave, J. Francois, L. Billon, B. De Jeso, M.F.Guimon (2004), Crud and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination, Journal of Applied Polymer Science, 91, pp. 820 - 826.

[4] Hassanss, EL-Shahawi MS, Oth man AM, Mossad MA (2005), A-potentiometric rhodamine-B based mem-brrane sensor for the selective determination of chromium ions in wastewater, Anal.Sci, 21(6), pp. 673-678.

[5] Manjeet Bansal, Umesh Garg, Diwan Siggh, V.K.Garg (2009), Removal of Cr(VI) from aqueous solu-tion using Preconsumer processing agricultural Waste: A Case study of rice husk, Journal of Hazardous Materials 162, pp. 312 - 320.

[6] M. Patel, A. Kasera (1987), Effect of thermal and chemical treatment on carbon and silica contens in rice husk, J. Mater. Sci. 22, pp. 2257 - 2464.

[7] Osvaldo Karnitz Jr.,Leancho Vinicius Alves Gurgel... (2007), Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse, Bioresource Technology 99, pp. 1291 - 1297.

Giảng đường nhà C1 trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


26



I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nếu robot chuỗi chi có nhiều nghiệm ở bài toán ngược còn bài toán thuận luôn có nghiệm duy nhất thì cả hai bài toán này ở robot song song đều có nhiều nghiệm. Một cấu hình công tác của cơ cấu chấp hành có nhiều phương án ngõ vào, cũng như một bộ tham số tọa độ suy rộng ở ngõ vào có thể cho ra nhiều cấu hình khác nhau của phần chấp hành. Do cấu hình được lựa chọn của phần chấp hành phải phù hợp với các yêu cầu công nghệ đa được xác định từ trước, nó không phải là một phương án ngẫu nhiên trong số các phương án có thể có, một biện pháp phân biệt chính xác phương án đa chọn với các phương án không mong muốn là cần thiết.

II. CƠ SỞ PHÂN BIỆT CÁC CẤU HÌNH NGHIỆM

Gọi p4’ là cấu hình công tác mong muốn và các cấu hình khác ở cùng cột với nó không đáp ứng yêu cầu công nghệ trong trường hợp này. Do hai bài toán thuận và ngược cùng có nhiều nghiệm nên tạo ra sự chồng chéo trong quan hệ giữa hai tập tham số minh họa như hình 1. Khi xuất nghiệm P2 điều khiển trong bài toán thuận, cấu hình mong muốn có thể bị nhầm lẫn với các phương án không mong muốn dẫn đến không hoàn thành nhiệm vụ công nghệ đặt ra.

Để phân biệt được các phương án với nhau cần căn cứ vào các thông tin hay các đặc điểm động học làm cho phương án này không giống phương án kia, chúng tôi gọi các thông tin này là tham số phụ.

III. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH THAM SỐ PHỤ

XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CỦA CÁC THAM SỐ PHỤ TRONG BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG

ThS. NCS. Vũ Đức Bình, Khoa Cơ khí - Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

ABSTRACTThis paper introduces a method to determine the variation of subparameters in kinematic problems of parallel

robots. The subparameters are not the parameters which are directly controlled, but they play an important role in setting up the preoptive configuration of the actuator and to distinguish the possible configurations caused by plural solutions of kinematic robotic problems. A numerical method based on the optimized method will allow determining both major parameters and subparameters. This paper is the base to build up the control algorithm of mechatronics systems which are under-actuated robots.

Keywords: Subparameter, parallel robot, numerical methods.

Hình 1: Quan hệ giữa hai tập tham số qua bài toán động học

Hình 2: Minh họa các tham số của robot song song

27


1. Các loại tham số của bài toán động học

Trong hình 2 ở trên, mỗi chân có hai bậc tự do dưới dạng hai khớp bản lề song chi có một khớp là chủ động, như vậy robot có ba bậc tự do bằng với số khâu dẫn. Giả sử khớp chủ động nối giá, vậy các tham số tọa độ suy rộng trên mô hình gồm ba tham số

),,( 321 θθθ .

Nếu để ý rằng trong hệ phương trình liên kết động học của robot nói trên gồm 6 phương trình, chứa 6 tham số là ngoài ba góc đóng vai trò tham số tọa độ suy rộng còn ba tham số góc mô tả cosin chi hướng của các đoạn b1, b2, b3 so với các đoạn a1, a2, a3 chính là các góc tạo bởi đoạn ai và bi của mỗi một chân. Ba góc này có vai trò xác định hướng của các đốt chân b1, b2, b3 và được gọi là tham số phụ.

Giả sử giữ nguyên ba tham số ),,( 321 θθθ như hình vẽ, nếu thay đổi các tham số phụ sẽ nhận được vị trí và hướng khác nhau của tấm di động, đó chính là hệ quả của tính đa nghiệm trong bài toán thuận. Vậy vị trí và hướng của tấm di động xác định duy nhất bằng một bộ tham số phụ và một bộ tham số tọa độ suy rộng, điều đó có nghĩa là nếu giải bài toán động học chi tìm tọa độ suy rộng là chưa đủ, dù các tham số phụ không tham gia trực tiếp vào điều khiển hệ.

2. Cơ sở toán học xác định tham số phụ

Có nhiều phương pháp giải bài toán động học chi xác định tham số điều khiển mà không xác định tham số phụ. Nếu quan sát hệ phương trình động học thành lập được cho một robot bất kỳ có thể nhận thấy số phương trình liên kết luôn bằng tổng số tham số phụ và tham số tọa độ suy rộng. Bên cạnh đó phương trình liên kết còn chứa các tham số mô tả vị trí và hướng của khâu cuối, nên số lượng phương trình luôn nhỏ hơn tổng số tham số của mô hình.

Trong bài toán ngược cho trước các tham số vị trí và hướng của khâu cuối, số phương trình còn lại bằng số tham số, bài toán đủ điều kiện để tìm cả tham số

tọa độ suy rộng và tham số phụ, cần ghi nhận giá trị của tham số phụ trong bước này.

Trong bài toán thuận, đa biết trước các tọa độ suy rộng, muốn tìm chính xác cấu hình nào chi cần gán thêm bộ tham số phụ của phương án đó tìm được ở bước giải bài toán ngược vào phương trình liên kết, bài toán thuận khi đó luôn cho ra chính xác cấu hình chấp hành đa chọn.

Điểm mấu chốt của phương pháp này là cần gán lại giá trị của tham số phụ đa biết ở bài toán ngược vào mô hình toán của bài toán thuận để giảm quy mô của bài toán thuận bé hơn quy mô của bài toán ngược. Ví dụ dưới đây ứng dụng phương pháp giải bài toán ngược trình bày ở [2] với robot Stewart Ghoch làm rõ hơn điều đó.

IV. TÍNH TOÁN MINH HỌA VỚI ROBOT STEWART GHOCH

Điều khiển robot Stewart Ghoch bám theo quỹ đạo là đường cong ghềnh dưới dạng giao tuyến của hai mặt trụ có đường kính 50 như hình 3, robot có tham số như sau:

- Tấm di dộng là một hình lục giác nội tiếp trong đường tròn 400φ ;

- Tấm cố định là một hình lục giác nội tiếp trong đường tròn 400φ ;

- Cấu hình thay thế [2] chọn hai đốt chân có độ dài như nhau và bằng 80.

Theo nội dung của [2] cần thay thế cấu hình để hạ bậc bài toán về dạng bậc 2 nhằm giải bằng phương

Hình 3: Đường cong quỹ đạo trong không gian công tác của robot


28


pháp GRG. Theo hình 4, vì robot có 6 chân nên mỗi chân ngoài các tham số tọa độ suy rộng i2θ với i = 1-6 còn có hai tham số cosin chi hướng là ii 31 ,θθ với i = 1-6 tức là toàn bộ mô hình có 6 tham số tọa độ suy rộng và 12 tham số phụ cần xác định theo phân tích ở trên. Toàn bộ mô hình gồm 18 đường đặc tính cần xây dựng, bài toán thuộc dạng thiếu dẫn động vì chi sử dụng 6 động cơ tịnh tiến điều khiển 18 biến số.

V. KẾT LUẬNBài báo đa trình bày một phương pháp số cho phép

tìm được các tham số tọa độ suy rộng song song với việc xác định các tham số phụ. Khi thực hiện bài toán ngược có sự tham gia của các tham số phụ bên cạnh các tham số tọa độ suy rộng, chúng tôi luôn xác lập được quan hệ duy nhất giữa hai điểm ở hai không gian khác nhau. Đây là điểm mà nhiều phương pháp khác không quan tâm. Việc phân biệt các cấu hình nghiệm căn cứ trên các tham số phụ là hoàn toàn hợp lý và logic về mặt toán học, hiểu biết sâu về động học là căn cứ tin cậy để kiểm soát được quá trình làm việc của robot một cách chắc chắn.

Hình 4.2: Sơ đồ vòng kín cấu hình thay thế

Hình 5: Giao diện bài toán động học ngược robot Stewart Ghoch giải bằng phương pháp GRG

Hình 4.1 : Sơ đồ vòng kín một chân cấu hình gốc


29


TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Biên dịch Trần Thế San (2002), Cơ sở nghiên

cứu và sáng tạo robot, Nhà xuất bản Thống kê, Hà Nội.

[2]. Phạm Thành Long, Nguyễn Thị Hồng Cẩm, Nguyễn Thành Chung (2012), Sử dụng cấu hình thay thế trong bài toán động học Robot, Tạp chí KH & CN các Trường Đại học kỹ thuật, số 65, trang 81-85.

[3]. Lung-Wen Tsai (1999), Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley & Sons, New York.

[4]. L. S. Lasdon, A. D. Warren, A. Jain, and M. Ratner (1978), Design and Testing of a generalized reduced gradient code for nonlinear Programming, ACM Trans. Math. SoftWare 4, (1), pp. 34-50.

[5]. Domagoj Jagobovic (2001), Ocjena ucinkovi-tosti postupaka za rjesavanje kinematike Stewartowih paralelnih mehanizama, MAGISTARSKI RAD, pp. 81.

[6]. Long Pham Thanh (2012), A New Method to Solve the Reverse Kinematic Robot Problem, pp. 43 – 46.

Hình 6: Đồ thị biến thiên các tham số phụ t11 – t16 ứng với quỹ đạo cho trước

Hình 7: Đồ thị biến thiên các tham số phụ t31 – t36 ứng với quỹ đạo cho trước

Hình 8: Đồ thị biến thiên các tọa độ suy rộng L1 – L6 của robot ứng với quỹ đạo cho trước


30


ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU TRỤC CỦA TÀU THỦY TRONG CHẾ ĐỘ CẬP CẢNG

ThS. NCS. Nguyễn Ánh Dương, Khoa Điện - Trường Đại học Công nghiệp Việt TrìThS. Lê Đức Vũ, Trường Cao đẳng nghề Cơ điện Phú Thọ

ABSTRACTAccurate and safety controlling ship to land or draw alongside the floating storage is an important task in

ship control. To do this objective and requirement, at present, mostly using combination between main engines and tug boat. In this report, multishaft drive system is used instead of this. Proportional Integral Derivative for the multishaft drive system of the ship in landing is to implement calculation of ship orbit, including: Ship posi-tion, traveling direction, speed, traveling distance in every winch step for landing or drawing alongside floating storage. And on this basis, shall caculate traveling demand for each drive shaft including moment on each shaft, winching length of each shaft in every travel of ship. Or control position of each shaft so that in every winch step, winching should be made by engine in a predetermined distance. Synchronize increase or decrease period of speed to protect engine from overloading, so as to guarantee features of control orbit and moment in small error and satisfy accurate and safety requirements in landing or drawing alongside floating storage.

Keywords: Ship control, position control; Proportional Integral Derivative (PID) control; Multishaft drive system, ship control.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình điều động tàu cập cảng, thông thường các phương tiện vận tải thủy được thực hiện chủ yếu bằng thủ công hay bán tự động bằng hệ thống tời và tàu lai kết hợp với chuyển động chính của tàu để đảm bảo điều độ tàu trong chế độ cập cảng. Với kích cỡ và tải trọng của tàu lớn, môi trường và điều kiện làm việc chật hẹp, mật độ tàu trong cảng lớn, chịu ảnh hưởng các hiện tượng ngẫu nhiên như sóng, gió, thủy triều, rung, lắc...dẫn đến các phương pháp điều độ tàu hiện nay thực hiện khó khăn, mất nhiều thời gian cho quá trình điều độ mới đảm bảo được tính chính xác và an toàn. Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp điều khiển tàu phục vụ cho công tác điều động tàu khi cập cảng, cập mạn kho nổi nhằm hạn chế tối đa các hiện tượng ngẫu nhiên có ảnh hưởng tới quá trình điều động tàu, làm tăng khả năng quay trở của tàu trong các không gian giới hạn cũng như trong điều kiện mực nước sâu không đủ cho chuyển động tàu dễ dàng là yêu cầu cấp thiết trong quá trình thực hiện điều động tàu trong cảng hiện nay.

Để giải quyết được yêu cầu trên, tác giả nghiên cứu phương pháp điều khiển tàu cập cảng hoặc cập mạn kho nổi, sử dụng các hệ truyền động điện của các tời đặt trên tàu cùng các trụ buộc dây trên cầu cảng, tức là điều khiển nhiều trục cho tàu thủy. Phương pháp này được sử dụng khi không gian hoạt động của tàu trong cảng chật hẹp, độ quay trở tàu khi dùng động cơ chính không cho phép. Nội dung của phương pháp là sử dụng các loại tời đặt trên boong tàu như tời neo, tời mạn, không sử dụng máy chính tàu thủy do tính năng quay trở hạn chế, sự phụ thuộc quá nhiều vào điều kiện môi trường hoạt động và kinh nghiệm điều độ của thủy thủ đoàn.

II. XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU TRỤC CỦA TÀU THỦY TRONG CHẾ ĐỘ CẬP CẢNG

Bài toán đặt ra là phải xây dựng một hệ thống điều khiển đảm bảo được tính ổn định của hệ thống, do đó yêu cầu đặt ra là hệ thống điều khiển phải đảm bảo:

Hệ thống là hệ điều khiển kín với mạch vòng điều khiển vị trí.


31


Hệ thống phải có các vòng điều khiển dòng và tốc độ kín để đảm bảo tác động nhanh quá trình điều khiển, đáp ứng và ngăn ngừa khả năng quá tải và vận hành không ổn định do các nhiễu bên ngoài tác động.

Hệ thống truyền động điều khiển mạch vòng tốc độ và mô men động cơ đa được đảm bảo nhờ sử dụng các hệ biến tần động cơ xoay chiều.

Như vậy, để giảm nhiễu và tăng tính ổn định cơ học và đặc tính động học cũng như đáp ứng tốt yêu cầu điều chinh bám quỹ đạo cho tàu thủy điều khiển cập cảng hoặc cập mạn kho nổi trong đề tài này sẽ xây dựng bộ điều khiển vòng kín PID điều khiển động cơ, đảm bảo tối ưu và thích ứng nhanh với các thay đổi của phụ tải, quán tính và nhiều do môi trường tác động lên tàu.

1. Xây dựng bộ điều khiển PID điều chỉnh dòng động cơ theo phương pháp điều chỉnh tần số đáp ứng nhanh mô men

Phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ hiện nay phổ biến dùng phương pháp điều khiển tần số, điều chế theo độ rộng xung. Các biến tần được xây dựng theo phương pháp này luôn đảm bảo điều

khiển theo nhiều phương pháp khác nhau như điều khiển PID, điều khiển mờ... Ở đây, để xây dựng mối quan hệ giữa điều khiển tốc độ gắn với mô men động cơ, tác giả đi sâu nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển tần số động cơ có đáp ứng nhanh mô men với mô hình động cơ không đồng bộ được nghiên cứu trong tài liệu [4].

a. Xây dựng bộ điều khiển PID tốc độ

Mô hình điều khiển như sau:

Mô hình vòng kín điều khiển dòng được mô tả bởi: (1)

Như vậy hàm truyền vòng hở cho bởi:

Wopen = Rω . sT321

1+

. K . (2)

Hình 1. Điều độ tàu cập cảng dùng động cơ lai tàu sử dụng biến tần điêu khiển

Hình 2. Mô hình điều chinh tốc độ động cơ

sT3211 WcIsq(s)

+=

1Js


32



Do đó:

Với một hệ điều khiển mà đối tượng điều khiển là hệ vô sai cấp 2, thì theo tiêu chuẩn thiết kế điều chinh sử dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng để tính toán và tổng hợp.

Với phương trình tối ưu:

Wbal= (3)

Wbal

Vector điều khiển tốc độ :

1( ) 1R s KT sω ωω

= +

(4 )

Với và Tω = 8T3 (Với K=Ks hoặc Kr).

Vì vậy hàm truyền đáp ứng điều khiển tốc độ động cơ:

(5)

Yêu cầu hệ thống truyền động nhiều trục điều khiển bám quỹ đạo của tàu cập cảng cần tránh trường hợp mất đồng bộ, quá tốc dẫn đến các liên kết cơ khí có thể bị hỏng. Để tránh điều này, trước tiên cần tránh hiện tượng quá tốc trong khi với tiêu chuẩn module đối xứng, hệ điều khiển tốc độ rất dễ bị quá tốc. Do đó để đảm bảo hệ thống điều khiển tốc độ ổn định, thường sử dụng một mạch lọc điều khiển ngay trước giá trị đặt để có thể làm mềm đặc tính khởi động hay đáp ứng tốc độ khi tải thay đổi do nhiễu hay trong quá trình hoạt động.

Ta có:

Wfilter = sTδ+11

Trong đó Tδ là hằng số thời gian của bộ lọc. Khi đó ta có mô hình điều khiển tốc độ động cơ có điều chinh theo mạch vòng kín như Hình H-2.

Trong phần tổng hợp hệ tương tự mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ như trên chúng ta có vector điều khiển tốc độ Rω có dạng công thức (4):

Tín hiệu đặt tốc độ cho bởi:

(6)

b. Xây dựng bộ điều khiển PID vị trí

Với việc tính toán và điều khiển ổn định tốc độ quay của động cơ không đồng bộ, bài toán điều khiển bám vị trí tàu công trình truyền động bằng nhiều trục có sử dụng động cơ điện không đồng bộ trở nên đơn giản. Trước tiên, nhằm đảm bảo độ ổn định của hệ ta xây dựng bộ điều khiển vị trí như sau:

Ta có hàm truyền đối tượng cho mạch điều khiển vị trí cho bởi:

Wopenθ(s)=sWW cfilter ω.

Từ mô hình ta có:

Wopenθ(s) = ssT1.

11

δ+ (7)

Như vậy ta có thể áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng

3322 884141

ssss

ττττ+++

+

2 2 2 3

1( )1 0.5 0.125c

T sW sT s T s T s

ωω

ω ω ω

+=

+ + +

( ) =( ) 1

open

d open

Wss W

ωω

=+

Hình H-2. Mô hình đa tổng hợp và chinh định của mạch vòng điều khiển tốc độ

( )( ) 1

open

d open

Wss W

ωω

=+

)1()()()( ** −−

+−

= kTT

Tky

TTT

kww

w ωωδ

δθ

δ

Hình 3. Mô hình tổng hợp hàm điều khiển vị trí theo PID

3

114 . .

KK T

J

ω =

33


cho mô hình điều khiển vị trí.

Từ mô hình, ta có:

(8)

Chọn τ =Tδ ta có:

Hay:

Hàm truyền đáp ứng cho bộ điều khiển:

(9)

Tương tự bộ điều khiển tốc độ, tránh trường hợp gây quá điều chinh vị trí, chúng ta cũng có thể dùng một bộ lọc đầu vào vị trí.

Theo mô hình điều khiển vị trí động cơ không đồng bộ ở dạng tương tự như trên, ta có vector điều khiển vị trí cho bởi:

Ký hiệu xϴ là sai lệch vị trí giữa vị trí đặt và vị trí tính toán được, yϴ là giá trị tính toán được sau khâu điều chinh vị trí. Khi đó ta có:

Vector điều khiển vị trí mô phỏng ở dạng gián đoạn cho bởi:

Với: θθθ xRzy =)(

Do đó: (10)

Dựa theo mô hình, có thể tính toán vị trí động cơ quay được phục vụ mô hình hóa được cho bởi như sau: )(1)( s

ss ωθ =

Gián đoạn hóa ta được:

Do đó có thể tính:

(11)

Giá trị vị trí đặt được tính toán từ mô hình hóa tàu cập cảng và tính toán giá trị mô men đặt cho hệ thống.

2. Điều khiển PID trong chế độ điều khiển nhiều trục tàu thủy trong chế độ cập cảng hay cập mạn kho nổi

Phân tích điều khiển tàu trong chế độ điều khiển nhiều trục là thực hiện tính toán hoạt động của quỹ đạo chung của tàu bao gồm vị trí tàu, phương dịch chuyển, vận tốc, quy cách dịch chuyển trong mỗi bước tời. Trên cơ sở đó, tính toán yêu cầu dịch chuyển cho từng trục bao gồm mô men tác dụng lên từng trục, chiều dài kéo tời của mỗi trục trong mỗi bước dịch chuyển của tàu, tức là điều khiển vị trí của mỗi trục đảm bảo trong mỗi bước tời, động cơ lai phải kéo tời một khoảng tính toán cho trước, đồng bộ thời gian tăng giảm tốc độ đảm bảo tránh trường hợp quá tải động cơ lai. Vì vậy có sơ đồ điều khiển tổng quát như Hình 4.

a. Trình tự tính toán điều khiển nhiều trục tàu thủy cập cảng hay cập mạn kho nổi

Theo sơ đồ Hình 4 các bước thực hiện tính toán điều khiển nhiều trục cho tàu thủy bao gồm:

Nội suy quỹ đạo của tàu thủy, bao gồm nội suy tọa độ tàu dịch chuyển theo phương x, y và quỹ đạo quay ψ.

Tính toán mô men tải, chiều dài tời kéo cho mỗi trục, thuật toán tính toán được thực hiện tài liệu [2]. Với quỹ đạo, vận tốc tính toán và phương chuyển động cho trước, ta hoàn toàn thực hiện được. Điều khiển vị trí động cơ kéo tời. Với mô men tải cho trước, việc điều chinh chính xác quỹ đạo với khung thời gian cho

( )2 2

2 2

1 4 1 4( ) 1 1( )(1 ).8 . . 1 .81

open

s sR sW s s s s s

s s

θθ

δ

τ ττ τ τ τ

τ

+ += =

+ ++

2

1 4( )8

T sR sT s

δθ

δ

+=

1 1( ) . 12 4

R sT T sθδ δ

= +

2 2 3 3

1 41 4 8 8c

T sWT s T s T s

δθ

δ δ δ

+=

+ + +

+=

sTTsR

δδθ 4

11.21)(

( )

−−+

=δδ

δδ

δθ TzT

TTzTT

zR w

4444

21)(

( )[ ] )1()1(4)(48

1)( 2 −+−−+= kykxTTkxTT

ky w θθδθδδ

θ

( ) )(1

)( zzT

z w ωθ−

=

)1()()( −+= kkTk w θωθ


34



trước trong điều khiển từng bước tời hoàn toàn thực hiện được nhờ khâu điều khiển vị trí kết hợp với hệ điều khiển PID vòng kín điều khiển mô men và tốc độ động cơ.

Giám sát và tính toán quỹ đạo thực hiện của tàu, nhằm làm tăng tính chính xác, việc bù vị trí trong mỗi bước tời là rất quan trọng.

b. Kết quả mô phỏng

Thực hiện mô phỏng bằng matlab, chương trình được viết bằng mfile, với thông số tàu cho bởi: Trọng tải tàu 118 tấn; L=32m; khoảng cách từ khối tâm đến động cơ 20m, chiều dài ngang nối hai động cơ 4m; Các thông số điều khiển tính lực

m11=120000kgs2/m, m22=177000kgs2/m, m33=63600000kgs2/m, d11=21500kgs-1, d22=117000kgs-1, d33=8020000kgs-1.

Động cơ sử dụng có công suất 20kw, mô men quán tính trục j=0.05kgm/s2. Thời gian trích mẫu dòng điện Ti=0.0001s, thời gian trích mẫu tốc độ Tw=0.01s, thời

gian quá độ điều chinh Tqd =1s, thời gian chạy điều khiển một bước tời Tdk=5s. Ham cuối chu kỳ điều khiển một bước tời bằng ham cơ dùng phanh ham. Điều kiện đầu bao gồm góc chi phương ban đầu của tàu 3pi/2, tàu chạy thẳng từ điểm M(200,250) tới N(200,200) và chuyển động quay từ N(200,200) đến K(195,150). Nhiễu tác động giả thiết bằng thông số d11 đến d33 thay đổi theo chu kỳ gây ra nhiễu thủy lực với tần số dao động 800rad/s. Trong mô phỏng có sử dụng bốn động cơ lai, tọa độ các ụ tời tương ứng (0,0), (1000,0), (1000,1000) và (0,1000).

III. KẾT LUẬN

Điều khiển PID cho hệ truyền động nhiều trục điều khiển tàu thủy trong chế độ cập cảng hoặc cập mạn kho nổi với kết quả mô phỏng như trên, rõ ràng nhận thấy đặc tính quỹ đạo điều khiển, mô men và phương truyền động của tàu được đảm bảo với sai số khá nhỏ. Do vậy có thể đáp ứng được yêu cầu đặt ra cho quá trình điều động tàu cập cảng hay cập mạn kho nổi.

Hình 4. Mô hình điều khiển nhiều trục tổng quát.

35



[1]. Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab và Simulink, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.

[2]. Hoàng Xuân Bình (Luận án tiến sĩ năm 2004), Nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống truyền động nhiều trục có tham số thay đổi, ĐHBK, HN.

[3]. Nguyễn Viết Thành (2005), Điều động tàu, Đại học Hàng hải, Hải Phòng.

[4]. A. M. Khambadkone, Rajib Datta and V. T. Ranganathan, Modeling and Rotor Current Control of Doubly-fed In-duction Machine with Complex Signal Flow Graphs, Indian Institute of Sci-ence.

[5]. Khac Duc Do, Jie Pan (2009), Control of ship and underwater vehicles, Springer.

[6]. Thor I Fossen (1994), Guidance and control of ocean vehicles, University of Tronheim Norway.

[7]. Tristan Perez (2005), Ship Motion Control, Springer.

[8]. Tristan Perez , Prof. Thor I Fossen (2007), Ship Motion Control and Mod-els, NTNU.

Hình 5. Kết quả mô phỏng mô men, quang đường thực hiện

Hình 6. Kết quả mô phỏng dòng điện và tốc độ thực hiện (so với tốc độ đặt)

Hình 7. Kết quả mô phỏng tổng thể với quỹ đạo đặt cho trước (Mô men, chiều dài tời và quỹ đạo)

Hình 8. Kết quả mô phỏng sai lệch tổng thể với quỹ đạo đặt cho trước (sai lệch theo trục x, sai lệch theo trục y và sai lệch chiều dài

tời thực hiện theo thời gian)


36



I. GIỚI THIỆU

Dao động tốc độ của turbine-máy phát điện trong nhà máy thủy điện dẫn đến sự thay đổi tần số của nguồn điện là do sự thay đổi của phụ tải điện. Để điều chinh sự dao động đó về giá trị sai lệch cho phép, có thể sử dụng bộ điều khiển PID do khả năng điều khiển hiệu quả, cấu trúc và tính toán đơn giản. Tốc độ quay của turbine-máy phát điện ổn định hay không ổn định là phụ thuộc vào các thông số của bộ điều khiển. Thông thường trong thực tế, các tham số của bộ điều khiển được tổng hợp bằng phương pháp Ziegler-Nichols dựa trên kết quả đo đạc được từ đáp ứng của hệ thống, hoặc phương pháp gán điểm cực... Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiễu và sai số của phép đo, mặt khác hệ điều khiển turbine-máy phát thủy lực là hệ phi tuyến, nên việc hiệu chinh online các tham số của bộ điều khiển là vấn đề cần thiết để đáp ứng yêu cầu về chất lượng hệ thống [1].

Từ những năm 1980, mạng nơron (NN) đa được ứng dụng trong nhiều lĩnh kỹ thuật khác nhau, trong đó có lĩnh vực điều khiển và tự động hóa: Ứng dụng mạng nơron nhận dạng hệ thống [2] và trong điều khiển [3,4]. Với ưu điểm nổi bật của mạng nơron là

xử lý song song nên tốc độ xử lý nhanh và khả năng học để xấp xi một hàm phi tuyến bất kỳ [10]. Ứng dụng bộ điều khiển nơron PID trong bộ điều tốc nhà máy thủy điện là hướng nghiên cứu mới và cần thiết để nâng cao chất lượng hệ thống lưới điện.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Xây dựng cấu trúc điều khiển

Hệ thống điều khiển tự động nhà máy thủy điện được xây dựng trên một vòng kín. Nước chảy qua van theo đường ống dẫn và làm quay turbine. Trục của turbine được nối với trục roto của máy phát. Máy phát sẽ sản xuất ra điện với tần số xác định. Tần số đo được ở đầu ra sẽ được so sánh với tần số đặt. Sai lệch tần số (∆f) là đầu vào của bộ điều khiển để xác định độ mở của van để điều khiển lưu lượng nước vào tur-bine (điều khiển công suất cơ của turbine) từ đó làm thay đổi tốc độ quay turbine dẫn đến tần số điện đầu ra của máy phát thay đổi theo hướng làm cho ∆f = 0. Theo [5], cấu trúc của hệ thống điều khiển như Hình 1

Cấu trúc hệ thống điều khiển gồm 4 khối: (1). Bộ điều khiển PID; (2). Servo motor; (3). Turbine; (4). Máy phát.

ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN NƠRON PID ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TURBINE - MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN

ThS. Nguyễn Đắc Nam, Khoa Điện - Trường Đại học Công nghiệp Việt TrìTS. Nguyễn Hồng Quang,Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

ABSTRACT

This article presents a applications the controler is a circuit constructed neural network-based PID control by using the Brandt-Lin algorithm to control the governor. The system is a closed loop control using feedback from the output of the generator. By adjusting the volume of water from the spill away through the governor, the turbine rotation can be maintained automatically. This control is set to be able to control the turbine rotation to become stable at a certain round when the load changes. The Simulation results adjusting hydraulic turbine speed show that the method proposed is very efficient: set time fast enough (20 seconds), overshoot is zero and state error is eliminated.

Keywords: PID, Neural Network, hydro turbine, generator systems.

37


a. Servo moto

Hàm truyền đạt của hệ thống servo moto được xác định theo biểu thức:

Trong đó: Tp là hằng số thời gian của van phụ; Tg là hằng số thời gian của servo moto.

b. Bộ điều khiển PID

Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID

Trong đó: Kp- hệ số ti lệ; Ki - hệ số tích phân; Kd - hệ số vi phân

c. Mô hình turbine tuyến tính, máy phát

+ Mô hình turbine

Bỏ qua hệ số ma sát trong buồng xoắn, mô hình turbine tuyến tính xác định theo [9] như Hình 2

Trong đó:

G: Góc mở cánh hướng [pu]

G0: Góc mở cánh hướng tại điểm làm việc [pu]

q0: lưu lượng nước tại điểm làm việc [pu]

qnl: lưu lượng nước không tải [pu]

At: hệ số turbine

D: hệ số giảm trấn

Tw: hằng số thời gian khởi tạo của nước trong đường ống [s]

Sự thay đổi công suất cơ trên trục turbine được xác định theo [9] như sau:

Với T1= (q0-qnl)Tw; T2= G0Tw/2

Bỏ qua thành phần giảm trấn, hàm truyền đạt của turbine tuyến tính được xác định là:

+ Mô hình máy phát điện

Theo [6], mô hình máy phát điện được xác định như biểu thức (6):

(6)

Trong đó: H hằng số thời gian quán tính của hệ turbine-máy phát [s]; LP∆ là độ thay đổi công suất phụ tải điện [pu]

2. Bộ điều khiển nơron PID (PID-NN)

a. Lý thuyết thích nghi Brandt-Lin

Thuật toán:

Với hệ thống với phương trình động học:

1 1( ) .1 1s

p g

G sT s T s

=+ +

( ) ic p d

KG s K K ss

= + +

ax min

1t

m

AG G

=−

(2 ) m LHs P Pω∆ = ∆ −∆

[ ],c

n

n n n c prec l

y F u y n Nα∈

= + ∈∑

Σ ΣController1

1pT s +1

1gT s +w

w

11 0.5

T sT s

−+

12Hs

R

∆PL

-+

∆Pm

+

-

-

∆f

Hình 1. Cấu trúc hệ thống điều khiển tốc độ turbine [5]

Σ Σ

Σ

Σ2/G0Tw

2(q0-qnl)/G0

At

DG0

Pm

+

-

+

∆ω

-

-+

+-

G

Hình 2. Mô hình turbine tuyến tính [9](1)

(2)

(3)

(4)10

2

(1 )(1 )

tm

A T s GP DGT s

ω− ∆∆ = − ∆

+

(5)0 w

0 w

1

12

tG T sP AG TG s

−∆=

∆ +

(7)


38



Giả thiết các hàm trọng liên kết cα được điều chinh theo :

Trong đó 0γ > là hệ số thích nghi. Nếu (8) có định thức Jacobina ≠ 0 trong lân cận vùng làm việc thì sẽ giảm đơn điệu theo thời gian, và phương trình (9) luôn luôn được thỏa man:

Nếu các các hàm nF và E là các hàm tức thời thì chức năng của thành phần " "o trong (8) được thay bằng phép nhân. Khi đó (8) được viết lại là:

Các phương trình (8), (9) và (10) được áp dụng cho mạng nơron để xác định các trọng số liên kết [7]. Sơ đồ minh họa mạng nơron đơn giản có 2 đầu vào 1 đầu ra như Hình 3.

Về toán học, mạng nơron và thuật toán thích nghi được mô tả như sau:

(11)

(12)

Nếu ký hiệu:

(13)

Áp dụng thuật toán thích nghi Brandt-Lin [7], hàm trọng lượng liên kết của các nơron là:

(14)

b. Bộ điều khiển PID-NN

Bộ điều khiển thích nghi nơron được đề xuất có cấu trúc như Hình 4.

Bộ điều khiển PID nơron trên Hình 4 có 3 đầu vào và 1 đầu ra u(t), các đầu vào là các tín hiệu ti lệ (ep), tích phân (ei) và vi phân (ed) của sai lệch e giữa giá trị đặt và đáp ứng đầu ra.

wn

n s press D

p r∈

= ∑

( )n nr pσ=

Hình 4. Cấu trúc bộ điều khiển nơron

Hình 3. Sơ đồ mạng nơron đơn giản

Hình 5. Mạng nơron trong bộ điều khiển PID-NN

os os osw ( ( ) )s s s s

s pre p t p t p tr p fφ σ γ•

= − +g

(8)os

'os os

os

' osos os os

os

'os os

[ ]

[ ]

[ ] y

s s

s

p t ccs s c

s

c c c

p t p tp t

c s ss O p t

p t p t p tp t

p t p t pre

dE F xdy E

dE yF x ydy

F x

α α α γ∈

∂ = − ∂

∑g g

o

o o

o o

(10)os

'os os

os

' osos os os

os

'os os

. [ ]

. [ ].

. [ ].y

s s

s

p t ccs s c

s

c c c

p t p tp t

c s ss O p t

p t p t p tp t

p t p t pre

dE F xdy E

dE yF x ydy

F x

α α α γ∈

∂ = − ∂

∑g g

(9),c

c

dE c Cd

α γα

= − ∈g

21 w w w2

n n

n s s ss A s A

ddt

φ∈ ∈

= =∑ ∑g

39


Cấu trúc mạng nơron sử dụng trong bộ điều khiển PID-NN như Hình 5. Lớp đầu vào gồm 3 nơron, đầu ra có 1 nơron. Hàm kích hoạt của các nơron đầu vào sử dụng hàm Logsig và đầu ra sử dụng hàm tuyến tính.

Mối quan hệ giữa đầu vào, đầu ra của mạng nơron:

Đặt 2 2 2 2( ) 2E e r y r ry y= = − = − +

Khi đó 2E ey

∂= −

∂ Áp dụng (14) ta có:

Hệ số γ xác định tốc độ học hoặc tốc độ thích nghi của mạng nơron.


1. Các thông số mô phỏng

Thông số mô phỏng trong bài báo được lấy theo tài

liệu [9] cho trong Bảng 1

2. Mô hình điều khiển và kết quả mô phỏng

a. Mô hình điều khiển

Giả thiết hệ thống đang làm việc ổn định tại điểm định mức với tần số điện áp của nguồn bằng với tần số đặt (∆f = 0) thì phụ tải điện tăng lên 5% so với định mức (∆PL=0.05) khi đó tốc độ quay của hệ turbine-máy phát điện sẽ thay đổi (giảm) dẫn đến tần số của điện áp đầu ra thay đổi (giảm). Hệ thống sẽ tự động điều chinh góc mở của cơ cấu cánh hướng để tăng lưu lượng nước vào turbine nên công suất cơ của turbine tăng đến giá trị cân bằng với công suất phụ tải điện. Do đó tốc độ turbine-máy phát điện tăng vì thế làm cho tần số điện áp đầu ra tăng lên bằng với tần số đặt (∆f=0).

+ Theo [5], mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID như Hình 6

1 2 3; ;p i dr e r e r e= = =3 1 1 2 2 3 3

4 4 1 5 2 6 3

5 7 1 8 2 9 3

4 3 5 4 6 5

6 10 4 11 5 12 6

w w ww w ww w w( ); ( ); ( )

w w w

p r r rp r r rp r r rr p r p r pp r r r

σ σ σ

= + +

= + += + += = == + +

Bảng 1. Các thông số mô phỏng [9]

Thông số Giá trị Thông

số Giá trị

Pm90,94 (Kw) Qbase

71,43 (m3/s)

Hbase 138,9 (m) qnl 4,3 m3/s

Tp 0.02 (s) Tg 0,5 s

Gmax 1 (pu) Gmin 0 (pu)

Tw 0.82 (s) H 4 (s)

∆PL 5% At 1

Σ ΣPID1

1pT s +1

1gT s +w

w

11 0.5

T sT s

−+

12Hs

R

∆PL

-+

∆Pm∆E2 ∆E3

+

∆E1-

-

∆f

Hình 6. Mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID

1 1 3 3 3 3

2 2 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3

4 1 4 4 4 4

5 2 4 4 4 4

6 3 4 4 4 4

7 1 5 5

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ (

p

i

d

p

i

d

r p e p

r p e p

r p e p

r p e p

r p e p

r p e p

r p

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ

= − + = −

= − + = −

= − + = −

= − + = −

= − + = −

= − + = −

= −

g

g

g

g

g

g

g

5 5

8 2 5 5 5 5

9 3 5 5 5 5

) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

w [ ( ) .0] ( )

p

i

d

e p

r p e p

r p e p

γ φ σ

φ σ γ φ σ

φ σ γ φ σ

+ = −

= − + = −

= − + = −

g

g

10 11 123 10 4 11 5 12

10 11 124 5 6

w .w ; w .w ; w .w

w ; w ; wr e r e r e

φ φ φ

γ γ γ

= = =

= = =

g g g

g g g


40



Biến đổi sơ đồ ở Hình 6 thu được cấu trúc mô hình như Hình 7

Sử dụng bộ thông số trong Bảng 1, tổng hợp bộ

điều khiển 1

1

GK

theo phương pháp gán điểm cực, các

thông số của G1 xác định được là :

1; 1.5; 0.75p i dK K K= = =

+ Mô hình điều khiển hệ thống sử dụng PID-NN như Hình 8

Bộ điều khiển PID-NN sử dụng mạng nơron có cấu trúc như Hình 5, huấn luyện mạng theo thuật toán thích nghi Brandt-Lin với hệ số học 100γ = , các hàm trọng số liên kết ban đầu bằng 0.

b. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng sự thay đổi tần số trong trường hợp phụ tải điện thay đổi (tăng 5% so với định mức) với mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID và mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID-NN như Hình 9.

Các hàm trọng lượng liên kết của mạng nơron thay

đổi từ giá trị ban đầu đến giá trị xác lập như và bình phương sai lệch (E) trong quá trình học của mạng như Hình 10.

Kết quả mô phỏng cho thấy: Khi phụ tải điện tăng (5% giá trị định mức) thì độ sai lệch tần số giảm tức thời, sau một khoảng thời gian quá độ, sai lệch đó lại bằng 0. Tuy nhiên, nếu sử dụng bộ điều khiển PID truyền thống thì thời gian quá độ là 25 giây và có dao động, nếu sử dụng bộ điều khiển PID - NN thì thời gian quá độ là 20 giây và không có dao động.

IV. KẾT LUẬN

Nội dung bài báo trình bày phương pháp ứng dụng thuật toán thích nghi của Brandt-Lin để huấn luyện mạng nơron có cấu trúc như Hình 5 trong bộ điều khiển PID - NN để điều khiển tốc độ hệ turbine-máy phát trong nhà máy thủy điện. Với hệ số học 100γ =sau khoảng thời gian mô phỏng 60 giây, các hàm trọng số liên kết và sai lệch trong quá trình huấn luyện mạng là:

Qua mô phỏng thấy được bộ điều khiển PID - NN đa cho đáp ứng tốt hơn (thời gian quá độ 20 giây, không có dao động) về yêu cầu điều khiển tốc độ của hệ thống khi phụ tải điện thay đổi so với bộ điều khiển

1 2 31 1; ;

1 1i

p dp g

KG K K s G Gs T s T s

= + + = =+ +

w4 5 1 2

w

1 1; ; ;1 0.5 2 L

sTG G K R K PsT Hs

−= = = = ∆

+

Σ Σ1

1

GK

1 2 3 4 5

2 31K G G G G

G G+

2 5K G

-

-

yr e u+

+

Hình 7. Mô hình điều khiển bằng các hàm truyền đạt

Σ ΣPID-NN1

1pT s +1

1gT s +w

w

11 0.5

T sT s

−+

12Hs

R

∆PL

-+

∆Pm

+

-

-

∆f

Hình 8. Mô hình điều khiển sử dụng PID-NN

0 10 20 30 40 50 60-20

-15

-10

-5

0

5x 10

-3

Thoi gian (s)

Thay

doi ta

n so (

Hz)

PID-NN

PID

Hình 9. Thay đổi tần số khi phụ tải điện thay đổi

81 2 3

4 5 6

7 8 9

10 11 1219

W 0,09787; W 0,8258; W 3,171.10 ;W 0,09787; W 0,8258; W 0,01234;W 0,09787; W 0,8258; W 0,01234;W 6,339; W 6,339; W 6,339;

1,107.10E

−

−

= = == = = −= = = −= = =

=

41


PID truyền thống (thời gian quá độ 25 giây, có dao động).

Hiện nay, hầu hết các nhà máy thủy điện vẫn đang dùng bộ điều khiển PID truyền thống. Bộ điều khiển PID-NN được đề xuất là cơ sở để xây dựng và thiết kế bộ điều tốc Turbine thủy lực với chất lượng điều khiển tốt hơn.


[1] Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lai (2007),“Hệ Mờ & Nơ ron trong kỹ thuật điều khiển“, NXB Khoa

học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội[2] S. Hagihara, H. Yokota & K.

Goda and K. Isobe (1979), “Stabil-ity of a hydraulic turbine generat-ing unit controlled by P.I.D gover-nor”. EEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-98, No.6

[3] K. S. Narendra and K. Par-thasarathy, (1990),“Identification and Control of Dynamical System-susing Neural Networks”, IEEE Transactions on Neural Networks, Vol. 1, pp 1-27

[4] F. C. Chen and H. K. Khalil

(1990) “Adaptive Control of Non-linear Systems Using Neural Net-works”, IEEE proceedings on the 29th Conference on Decision and Control,Vol.44

[5] T. Yamada and T. Yabuta (1992) “Neural Network Controller Using Autotuning Method for Non-linear Functions”, IEEE Transac-tions on Neural Networks, Vol. 3, pp 595-601

[6] M.Hanmandlu, Himani Go-yal, (2008), “Proposing a new ad-vanced control technique for micro hydro power plants” Journal Elec-trical Power and Energy System, pages 272-282.

[7] P., Khundur (1994),“Power System Stability and Control“. McGraw Hill Inc.

[8] R. D. Brandt, F. Lin (1999) “Adaptive Interaction and Its Application to Neural Networks”,Elsevier, Information Science 121, pp 201-215

[9] O. Quiroga, J. Riera and C. Batlle, (2003),“Identification of partially known models of the Susqueda hidroelectric power plant”, Latin American Applied Research,Vol.33 (No. 4), pp. 387-392.

[10] IEEE Working Group (1992) Working Group on Prime Mover and Energy Supply Mod-els for System Dynamice Studies, “ Hydraulic Turbine and Turbine Control Models for System Dynam-ic Studies”, IEEE Trans. On Power System, Vol.7, No.1, pp. 167-179.

0 10 20 30 40 50 60-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Thoi gian (s)

W3,

W4

W4

W3

0 10 20 30 40 50 600

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Thoi gian (s)

W1,

W2

W2

W1

0 10 20 30 40 50 60-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Thoi gian (s)

W5,

W6

W5

W6

0 10 20 30 40 50 600

1

2

3

4

5

6

7

Thoi gian (s)

W10

, W11

, W12

0 10 20 30 40 50 600

1

2

x 10-4

Thoi gian

E=e

2

0 10 20 30 40 50 60-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Thoi gian (s)

W7,

W8,

W9

W8

W7

W9

Hình 10 Quá trình thay đổi của các hàm W và bình phương sai lệch E


42



XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG WEBSITESHỖ TRỢ HOẠT ĐỘNG TỰ HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

ThS. Nguyễn Thanh Hải, Khoa Khoa học Cơ bản - Trường ĐH Công nghiệp Việt Trì

ABSTRACT

We are now entering the era of globalization, learning society with the explosion of information through many channels, in which Internet is the most outstanding. In Higher Education, the exploitation and the use of Internet effectively serving the studying is an urgent need in order to modernize and improve the quality of education nowadays, training the self-study skill. The learning resources from the internet is increasingly rich and diverse. But it is difficult to choose a reliable source of information. Therefore, the urgent issue now is to build a website to assist students in their self-study. The paper covers three content: Section 1, short history of the Self- study and website. Section 2 instructions on how to build Websites. The last, introduces the achieved results and sections proposes some basic solutions for the improvement of using Internet in studying of students at V.U.I.

Keywords: Self-study, assist, build.

I. GIỚI THIỆU

Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, BCH Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT, ban hành ngày 4/11/2013 đa chi rõ một trong những nhiệm vụ giải pháp quan trọng đó là: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại... khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng…Đẩy mạnh ứng dụng CNTT và truyền thông trong dạy và học” [1].

Máy vi tính và internet là công cụ đa và đang được sử dụng vào những giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học.

Google là một công ty internet được nhiều người biết đến thông qua qua cỗ máy tìm kiếm khổng lồ và hữu hiệu nhất. Trong những năm gần đây, Google cung cấp tiện ích Google Site trong dòng dịch vụ Google apps, là dịch vụ miễn phí nhưng vô cùng hữu hiệu đối với các tổ chức nhỏ và cá nhân muốn xây dựng một website riêng.

Đa có rất nhiều tổ chức và cá nhân trên thế giới

cũng như trong nước, đặc biệt là các giáo viên đa sử dụng thành công dạng website này vào hỗ trợ học tập. Bên cạnh đó cũng có nhiều nghiên cứu, chia sẻ kinh nghiệm thiết kế, khai thác các tính năng nâng cao hoặc mở rộng thêm tiện ích, những thủ thuật tối ưu hóa …

Trong chủ trương, định hướng về đổi mới GD&ĐT của Đảng, các chi thị nghị quyết, chương trình hành động của Bộ, việc thiết kế các kênh hỗ trợ học tập luôn được quan tâm khuyến khích. Đa có nhiều môn học ở nhiều trường học được thiết kế website hỗ trợ học tập.

Hiện nay ở trường Đại học Công Nghiệp Việt Trì, mới chi có website chính thức của nhà trường mang tính chất một website hành chính, thông tin tổng hợp. Ngoài ra chưa có một website dành riêng cho học tập hoặc hỗ trợ học tập ở cấp độ tổ môn, bộ môn hoặc của riêng giáo viên.

Trong khi đó chủ trương chung của nhà trường là tiếp tục nâng cao chất lượng đào tạo, trong đó đặc biệt cần đẩy mạnh hơn nữa ứng dụng CNTT, trao đổi thông tin dữ liệu điện tử. Cơ sở vật chất phục vụ cho việc sử dụng CNTT và truyền thông là những điều

43


kiện cơ bản thì đa được Nhà trường đầu tư mạnh mẽ. Mặt khác, sau năm đầu tiên Nhà trường triển khai đào tạo theo học chế tín chi, là chương trình đào tạo đòi hỏi năng lực tự học của sinh viên cao, theo đó thời gian học tập trên lớp giảm so với chương trình đào tạo theo niên chế. Đa có những đánh giá nhận định về khó khăn tồn tại khi áp dụng hình thức đào tạo này, trong đó có đề cập vấn đề về thực trạng tự học và kênh học tập ngoài giờ lên lớp của sinh viên.

Từ những yêu cầu trên rất cần thiết phải có một nghiên cứu mang tính chất tiên phong về xây dựng website hỗ trợ học tập của riêng môn học hoặc cá nhân. Song song với đó cũng cần phải đưa ra được một quy trình thành lập website dạng này. Trong đó chú trọng tới yêu cầu phù hợp với đặc thù môi trường đào tạo và đối tượng sinh viên của riêng trường ĐHCN Việt Trì.

II. THỰC NGHIỆM/CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Cơ sở lý thuyết

a. Tự học

Những công trình nghiên cứu về tự học của các tác giả như: Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn Hiến Lê, Lê Khánh Bằng, N.A.Rubakin, Thái Duy Tuyên…đa đưa ra những quan niệm về tự học dưới nhiều góc độ [3]. Tổng hợp những quan niệm đó, có thể đưa ra khái niệm về tự học như sau: "Tự học là hoạt động mang tính độc lập, cá nhân, đòi hỏi có ý thức tự giác cao, có thái độ đúng, có tính mục đích, có mục tiêu rõ ràng. Tự học thể hiện sự tự điều khiển, tự thiết kế kế hoạch, tự điều chỉnh, tự kiểm tra đánh giá việc học của chính mình theo hướng sáng tạo, nhằm củng cố, mở rộng và phát triển tri thức, kỹ xảo, kỹ năng nghề nghiệp".

Theo Nguyễn Cảnh Toàn, người được mệnh danh là “ông vua tự học”[4], cho rằng một trong 4 hình thức tự học đó là là: "Tự học qua phương tiện truyền thông."

b. Website học tập

- Khái niệm: Có thể hiểu website học tập là một phương tiện dạy học, được tạo ra bởi các siêu văn bản (là các dữ liệu điện tử) trên đó bao gồm một tập hợp các công cụ tiện ích và các siêu giao diện, để hỗ trợ việc dạy và học và cung cấp cho những người sử dụng khác trên mạng các máy tính [4].

- Một số nguyên tắc cơ bản trong việc xây dựng website học tập

Muốn đưa một website trở thành phương tiện dạy học, khi xây dựng cần tuân theo một số nguyên tắc cơ bản sau: Đảm bảo tính sư phạm; Đảm bảo tính hiệu quả; Đảm bảo tính mở và tính phổ dụng; Đảm bảo tính tối ưu của cấu trúc cơ sở dữ liệu [6].

- Sử dụng website để làm công cụ hỗ trợ hoạt động học tập của SV

Thông qua website SV có thể tự học với một trình tự đa được lập sẵn theo ý đồ thiết kế của giáo viên, hoặc SV có thể tự học với nhịp độ phù hợp với khả năng của mỗi cá nhân. Thông qua việc tự học trên Website SV rèn luyện khả năng độc lập tự chủ trong học tập: Tự nghiên cứu bài mới, ôn tập, củng cố kiến thức và tự kiểm tra đánh giá.

c. Một số công trình nghiên cứu liên quan đề tài

Những năm gần đây đa có một số đề tài đa quan tâm nghiên cứu về vấn đề liên quan như:

- Nguyễn Thị Liễu (2008), với đề tài “Thiết kế web-site hỗ trợ việc dạy và tự học phần hóa hữu cơ” [2], đa thiết kế được website với nội dung là các BGĐT, cùng với hệ thống 550 câu hỏi và bài tập TNKQ. Tác giả cũng đa tiến hành thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của website.

- Đề tài: “Xây dựng hệ thống website hỗ trợ học tập cho sinh viên chính quy trường đại học kinh tế Huế dựa trên nền tảng ASP” (2009) của Hoàng Hữu Trung [5], đa đưa ra quy trình xây dựng website dựa trên ASP và đánh giá tác động của kênh học tập đối


44



với SV.

Nhìn chung, các đề tài đều đưa ra thiết kế website tương đối chuyên nghiệp hoặc dựa trên những phần mềm chuyên dụng, vì hầu hết là các luận văn thạc sỹ. Tuy nhiên, các đề tài chưa đưa ra quy trình xây dựng website để có thể áp dụng nhân rộng.

2. Phương pháp nghiên cứu

Về mặt lý thuyết: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để nghiên cứu các sở lý luận dạy học, hỗ trợ tự học qua internet, qui trình thiết lập Google site… Đó là các phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết; Phương pháp phân loại hệ thống lý thuyết.

Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phương pháp quan sát các kỹ năng và hình thức tự học của SV. Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: nhằm khảo sát thực trạng và tác động của học tập qua hỗ trợ môi trường mạng internet.

Về mặt thực nghiệm: Sử dụng các phương pháp phỏng vấn, điều tra xa hội học, thực nghiệm sư phạm có đối chứng để đánh giá hiệu quả website; Phương pháp thống kê toán học.

a. Thực nghiệm khảo sát thực trạng về hoạt động tự học có hỗ trợ của CNTT và internet của sinh viên

Những nghiên cứu lý thuyết ở trên đa chi ra tự học với sự hỗ trợ của internet nói chung và website môn học nói riêng có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên đặc biệt trong giáo dục hiện đại ngày nay.

Vậy sinh viên ở trường Đại học Công Nghiệp Việt Trì đa hình thành năng lực tự học này chưa? Nếu có thì ở mức độ như thế nào? Vấn đề khai thác kênh hỗ trợ tự học trên môi trường mạng của sinh viên như thế nào? Để đi tìm câu trả lời cho các câu hỏi này, chúng tôi đa tiến hành một điều tra xa hội hóa kết hợp với phương pháp phỏng vấn. Những kết quả khảo sát này sẽ bổ sung thêm những cơ sở khoa học, sinh động và

làm rõ hơn tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.

Cụ thể, chúng tôi phát phiếu điều tra yêu cầu trả lời gồm các câu hỏi. Nội dung các câu hỏi tập trung vào một số tiêu chí cơ bản như: về sử dụng thời gian tự học; về sử dụng kênh hỗ trợ học tập trên mạng. Các câu hỏi này gồm nhiều ý được đánh giá theo 4 mức độ: rất thường xuyên, thường xuyên, đôi khi, rất ít. Áp dụng cho 200 sinh viên của Trường năm học 2012-2013. Đồng thời chúng tôi cũng tiến hành phỏng vấn lấy ý kiến của 20 cán bộ quản lý và giáo viên đang trực tiếp giảng dạy ở nhiều bộ môn khác nhau. Nội dung điều tra về quan niệm tự học qua internet hiện tại của sinh viên; về điều kiện, khó khăn trong học tập; về ứng dụng CNTT và truyền thông trong dạy và học.

Kết quả điều tra cho thấy việc tự học của SV hiện tại đang lúng túng về phương pháp, kỹ năng tự học, mất nhiều thời gian cho học tập nhưng chưa hiệu quả hoặc học bài sơ qua, đi làm việc khác, chờ mùa thi (18%).

Về sử dụng internet cho học tập: 14% sử dụng khi làm tiểu luận, làm bài tập; 55% sử dụng thường xuyên như là giải trí.

Tổng hợp các kết quả khảo sát kết hợp với phỏng vấn, chúng tôi đi đến nhận định, SV chưa quan tâm nhiều đến các kênh học tập ngoài giờ chính khóa cũng một phần do chưa có hướng dẫn hoặc nguồn cung cấp từ phía GV. Kênh website hỗ trợ tự học nếu được xây dựng sẽ là một giải pháp bổ sung hữu ích cho SV, góp phần cải thiện thực trạng nêu trên.

b. Qui trình xây dựng “website hỗ trợ học tập Vật lý” bằng Google Sites: 5 bước

1. Đăng ký và duy trì tên miền.

Ở đề tài này chúng tôi lựa chọn sử dụng nhà cung cấp tên miền quốc tế là đối tác trực tiếp của Google apps. Các bước đăng nhập tài khoản, nhập

45


thông tin thẻ thanh toán quốc tế thực hiện tuần tự theo hướng dẫn của Google.

2. Cài đặt cấu hình cho Google Apps.

Vào địa chi: http://www.google.com/apps/intl/vi/group/index.html, từng bước làm theo hướng dẫn sẽ có được một Google Apps bao gồm các sản phẩm Gmail, Google sites, … Sau đó là đến công đoạn cài đặt trang web: đăng nhập vào email của tài khoản quản trị, chọn sites từ menu bar. Sau bước này, một website được khởi tạo, tuy nhiên địa chi truy cập của nó quá dài, giáo viên và sinh viên khó nhớ. Vì vậy phải đăng ký một địa chi URL khác. Trước khi tiến hành bước tiếp theo, cần phải sao chép địa chi URL của website. Quay lại Gmail của tài khoản quản trị, vào phần cài đặt để thêm địa chi web mới bằng cách dán địa chi (URL) đa lưu của vị trí trang web vào hộp kiểm “site location”, sau đó lưu thay đổi.

3. Xây dựng website.

* Xây dựng kho tài liệu học tập Vật lý Đại cương bằng Google Drive:

Sau khi đăng nhập Google Drive bằng tài khoản quản trị (chung với Gmail), dựa vào các hướng dẫn để tạo các bộ sưu tập tài liệu theo cấu trúc định sẵn, thuận tiện cho việc Upload và Dowload (phải lựa chọn chia sẻ “công khai trên Web”. Khi đó mỗi một file đều có địa chi riêng, những địa chi này được lưu lại để tạo liên kết chèn vào trong trang web Google Site sau này.

* Thiết kế chương trình ôn luyện thông qua hình thức thi thử bằng trắc nghiệm:

Dùng công cụ “Bài kiểm tra trắc nghiệm” của phần mềm Violet 1.7, để thiết kế hệ thống câu hỏi sắp xếp theo cây thư mục từng chương của học phần, mỗi chương lại chia theo các đề mục ở các mức độ dễ, vừa, khó. Mỗi câu hỏi trắc nghiệm trong từng phần đó cũng được đặt dưới dạng một đề mục. Kết quả sẽ được ngân hàng câu hỏi đề thi thử trắc nghiệm được quản lý dạng ma trận,

thuận tiện cho việc lựa chọn câu để ôn luyện (Hình 1) Chương trình thi thử được thiết kế có cả phần đánh giá đúng sai, cho điểm trong toàn bài thi.

Đóng gói các dữ liệu để được file chạy dạng đuôi exe hoặc mở trên giao diện trình duyệt Web (định dạng HTML - file Index).

4. Cấu trúc website:

Sau khi đăng nhập Google Sites từ tài khoản quản trị, vào địa chi sites (hoặc dán địa chi sau vào trình duyệt: https://sites.google.com/site/vatlydaihocco-ngnghiepviettri/ ), khi đó sẽ mở được trang chủ ở chế độ soạn thảo.

Website sẽ phải bao gồm nhiều trang trong đó. Vì vậy cần tạo nhiều trang con bằng cách nhấp vào nút “+” để “thêm trang”. Ví dụ thêm trang “Thi thử trắc nghiệm online”: Sau khi đặt tên trang, sẽ có địa chi URL xác định trong website. Đi tới màn hình soạn thảo của trang mới này. Chọn “chèn”, và sau đó là “danh sách trang con”. Trong hộp thoại “tạo danh sách trang con”, phần tiêu đề gõ “Danh mục các trang download”, chọn tiếp phần “hiển thị trang hiện tại”.

Sau đó vào phần “thêm”, chọn “cài đặt trang”, tắt 3 chức năng trên hộp thông báo, sau đó lưu trang web lại. Như vậy, trang “Thi thử Trắc nghiệm Online” với danh mục download đa tạo xong, danh mục này sẽ được dùng để tạo các trang theo từng chủ đề dữ liệu thi thử trắc nghiệm cần đưa lên. Đó là các trang theo danh mục:

Hình 1. Ngân hàng thi thử trắc nghiệm


46


“Vật lý 1-ĐH”; “Vật lý 2-ĐH”; “Vật lý 1-CĐ”; …

Trong mỗi danh mục con này (tương ứng một trang con), tiếp tục tạo mẫu trang dữ liệu để chèn file thi thử. Đặt tên cho mẫu này và lưu thành một mẫu để khi tạo các trang cho các chủ đề sau không cần phải khai báo lại nữa (ví dụ: dùng chung cho danh mục download BG điện tử, Video Vật lý, Giáo trình, … Như vậy, hệ thống website được cấu trúc dạng thư mục (Hình 2).

5. Khai thác và sử dụng.

Sau khi xây dựng xong website, chúng tôi lập kế hoạch hướng dẫn SV cách vào website; khai thác duyệt trang web theo sơ đồ, danh mục trang con; cách tải và xem các định dạng các file dữ liệu online hoặc chạy trên máy; …

Đồng thời chúng tôi cũng lập kế hoạch trả lời SV trong quá trình sử dụng website thông qua email, trang diễn đàn, cửa sổ “Facebook” trong mỗi trang


1. Kết quả thực nghiệm sư phạm

Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng để đánh giá tính hiệu quả của website. Đối tượng là SV của 2 lớp MT1Đ13 (lớp TN), MT2Đ13 (lớp ĐC), học kỳ I năm học 2013 - 2014, đối với bài thi kết thúc học phần VLĐC 1. Kết quả thể hiện ở Bảng 1.

2. Phân tích kết quả

So sánh điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động: Điểm TB của nhóm đối chứng là 6,57 độ lệch chuẩn là 1,53; của nhóm thực nghiệm là 7,63 độ lệch chuẩn là 1,24. Giá trị của T-Test là 0,01. Chênh lệch của giá trị TB chuẩn

(SMD) là 0,85. Kết quả này được thể hiện trên biểu đồ Hình 3.

Kết quả cho thấy sự chênh lệch điểm trung bình giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng là không ngẫu nhiên mà do kết quả tác động. Điểm trung bình cộng của nhóm thực nghiệm cao hơn hẳn đa chứng tỏ kết quả học tập của HS nhóm TN là tốt hơn và như vậy sử dụng web-site trong học tập đem lại hiệu quả cao. Theo tiêu chí Co-hen, chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD = 0,85 cho thấy mức độ ảnh hưởng của việc hướng dẫn sinh viên khai thác kênh hỗ trợ học tập của nhóm thực nghiệm là khá lớn. Trong quá trình phân tích kết quả, chúng tôi cũng đi thiết lập bảng phân phối tần suất; bảng phân phối tần số lũy tích; bảng các thông số thống kê. Để từ đó vẽ biểu đồ phân phối tần suất của hai nhóm; biểu đồ phân phối tần suất lũy tích. Kết quả cho thấy chất lượng học tập của nhóm thực nghiệm tốt hơn nhóm hơn đối chứng, nhóm thực nghiệm có nhiều điểm số cao hơn.

Hình 2. Cấu trúc các trang dữ liệu

Bảng 1. Bảng phân bố tần suất điểm số bài kiểm tra sau tác động

NhómTổng

số SV

Điểm số (Xi)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Thực nghiệm

41 0 0 0 0 1 6 8 12 13 1

Đối chứng

43 0 1 0 1 6 7 10 14 4 0

Hình 3. Biểu đồ so sánh điểm TB trước và sau tác động


47


Để có thêm những căn cứ khoa học, chúng tôi cũng thực hiện phỏng vấn trực tiếp GV và SV về sự quan tâm đến kênh học tập mới này, những tác động tới chất lượng học tập của SV.

Những kết quả thực nghiệm sư phạm và phỏng vấn trực tiếp, đều cho thấy việc sử dụng website hỗ trợ hoạt động tự học đa mang lại hiệu quả tích cực, phù hợp với nhu cầu và nguyện vọng của đa số GV và SV. Như vậy tính khả thi của giả thuyết mà đề tài đưa ra về đa được kiểm chứng.

IV. KẾT LUẬN

Chúng tôi nhận thấy, đề tài đa thu được một số kết quả sau: Xây dựng được một kho dữ liệu và kênh hỗ trợ học tập VLĐC khá hoàn chinh; Đưa ra được qui trình xây dựng một website hỗ trợ học tập bằng Google Sites; Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng.

Đề tài là một hướng nghiên cứu mở, có thể nhân rộng triển khai đối với các học phần khác.

Để triển khai ứng dụng của đề tài, nhóm nghiên cứu kiến nghị nhà trường cần có sự đầu tư hỗ trợ hơn nữa về cơ sở vật chất và cơ chế cho phép ứng dụng CNTT và internet, để tăng cường khả năng và cơ hội sử dụng in-ternet cho sinh viên tại nhiều nơi trong khuôn viên nhà trường. Chuyển giao mô hình website hỗ trợ học tập môn học trong toàn trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Đảng Cộng sản Việt Nam (2013), Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI, NXB. Chính trị Quốc gia, Hà Nội.

[2] Nguyễn Thị Liễu (2008), Thiết kế website hổ trợ việc dạy và tự học phần hóa hữu cơ, Luận văn Thạc sỹ Hóa học. ĐHSP TP. Hồ Chí Minh.

[3] Nguyễn Cảnh Toàn, Lê Khánh Bằng (đồng chủ biên), Lê Đình Trung (2009), Phương pháp dạy và học đại học, NXB Đại học Sư phạm

[4] Hồ Hoàng Triết ( 2003), Hướng dẫn thiết kế Website, NXB Thống kê, Hà Nội

[5] Hoàng Hữu Trung (2009), Xây dựng hệ thống website hỗ trợ học tập cho sinh viên chính quy trường đại học kinh tế Huế dựa trên nền tảng ASP. ĐH Kinh tế Huế

[7] Lâm Minh Xuân Trường (2006), Website hỗ trợ dạy học phần Dao động và sóng cơ học, Luận văn thạc sĩ giáo dục, Đại học sư phạm TP HCM.

Giờ Thực hành tại phòng TN Vật lý (Khoa Khoa học Cơ bản)


48


nghiên cứu - Trao đổi

PHƯƠNG PHÁP SƯ PHẠM TƯƠNG TÁC VÀ ỨNG DỤNG TRONG DẠY HỌC CÁC MÔN TIN HỌC

Ths. Nguyễn Quốc Khánh, Khoa CNTT – Trường ĐH Công nghiệp Việt Trì

ABSTRACT

Combined the Interactive pedagogy and setting up the technology of Teaching to improve the effect of the Interactive padagogistic: teachers, leaners, enviroment teaching, equipments, to make the intersting of learners and to improve the quality of teaching.

I. MỞ ĐẦU

Trong quá trình phát triển giáo dục, đổi mới giáo dục theo xu hướng ứng dụng các thành tựu khoa học, đặc biệt là thành tựu trong lĩnh vực Công nghệ Thông tin ngày càng được chú trọng. Việc đưa Công nghệ Thông tin vào ứng dụng rộng rai trong giáo dục đa tạo ra một sự thay đổi mạnh mẽ trong nền giáo dục. Bằng việc kết hợp giữa công nghệ dạy học với công nghệ truyền thông trong giáo dục và đào tạo, nhiều phương pháp, hình thức giảng dạy mới như đào tạo từ xa, đào tạo trực tuyến đa ra đời và phát triển như một xu hướng học tập mới. Dạy học trên mạng, hình thức giáo dục hiện đại giúp cho người học một không gian học tập vô cùng rộng lớn, mọi người đều có thể học tập ở mọi lúc, mọi nơi tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng của bản thân. Một trong những phương pháp sư phạm góp phần tích cực trong việc đào tạo hiện đại đó là “Phương pháp sư phạm tương tác”.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. Phương pháp sư phạm tương tác

Phương pháp sư phạm tương tác cơ bản dựa trên mối quan hệ tương hỗ tồn tại giữa 4 tác nhân (người dạy, người học, môi trường, phương tiện). Bốn tác nhân này luôn luôn quan hệ với nhau sao cho mỗi tác nhân hoạt động và phản ứng dưới ảnh hưởng của các tác nhân còn lại.

Phương pháp sư phạm tương tác, đặc biệt làm

tăng giá trị các mối quan hệ tác động qua lại tồn tại giữa người dạy, người học, môi trường và phương tiện. Chúng tương tác qua lại với nhau theo hai chiều.

a. Tương tác trong dạy học truyền thống

Trong phương pháp dạy học truyền thống tính tương tác trong dạy học được thể hiện qua hình thức giao tiếp trực tiếp thầy trò, thông qua các phương tiện như: lời nói, cử chi, phấn bảng, tranh vẽ, mô hình thực.

Trong dạy học truyền thống tương tác đóng vai trò quan trọng, và nó mang lại hiệu quả nhất định. Tuy nhiên với sự phát triển của giáo dục, xa hội, của công nghệ với mô hình đào tạo mới thì tương tác có vai trò rất to lớn trong quá trình dạy học hiện đại.

Người

dạy

Người học

Phương tiện

Môi trường

Sơ đồ các tương tác và các tương hỗ của các tác nhân

49


b. Tương tác trong dạy học hiện đại

Do nhu cầu xa hội, sự phát triển của công nghệ thông tin, các mô hình đào tạo trực tiếp, đào tạo từ xa dùng công nghệ dạy học hiện đại dưới sự trợ giúp của máy tính, mạng máy tính đang được triển khai. Trong quá trình dạy học hiện đại tính tương tác là một yếu tố quan trọng đối với quá trình dạy và học. Cụ thể đó là sự tương tác giữa người dạy với người học thông qua đa phương tiện (máy tính, máy chiếu, mạng máy tính, internet).

Việc tương tác trong dạy học hiện đại được biểu hiện dưới hai hình thức đó là tương tác trực tiếp thầy trò thông qua phương tiện là máy tính, máy chiếu và bài giảng điện tử giáp mặt. Và dạy học qua mạng thông qua bài giảng không giáp mặt (phần mềm dạy học).

c. Khả năng tuơng tác trên mạng

Người dạy tương tác với người học không phải là trực tiếp mà là gián tiếp qua hệ thống mạng LAN, Intranet, internet. Người dạy không được đối diện với người học và thậm chí là không nhìn thấy người học mà anh ta tương tác với người học thông qua bài giảng điện tử được thiết kế dưới dạng một Websites. Để đảm bảo tính tương tác cao chúng ta cần chú ý đến những đặc điểm sau.

- Có sự phân cách về mặt không gian và thời gian giữa người dạy và người học.

- Người học làm việc độc lập hoặc theo nhóm.

- Người học tự tương tác với tài liệu học tập.

- Vai trò của giáo viên thường "ẩn".

- Hỗ trợ khả năng tự học của sinh viên.

Một số hình thức của giảng dạy không giáp mặt:

- Sử dụng phần mềm học tập (Learning Programm)

- Giảng dạy từ xa (Teleteaching)

- Hướng dẫn từ xa và học tập cộng tác (Teletutor-

ing-Collaborative Learning)

- Học tập từ xa (Telelearning)

2. Đặc điểm môn Tin học

Là một môn học kỹ thuật, đối tượng nghiên cứu chính của nó là máy tính, các chức năng của máy tính, tin học có đặc điểm: Nó là một môn học vừa có tính cụ thể vừa có tính trừu tượng, vừa có tính lý luận vừa có tính thực hành, và là môn học được đánh giá cao ở năng lực thực hiện.

a. Tính cụ thể và tính trừu tượng.

* Tính cụ thể

Nội dung môn học bao gồm các kiến thức về máy tính, các linh kiện máy tính. Cụ thể đó là các cấu trúc của các thiết bị, các quy trình hoạt động, các kỹ năng, kỹ xảo trong vận hành. Với nhứng nội dung này học sinh thường được tri giác trực tiếp, hoặc qua các thao tác thực hành với máy tính. Có nghĩa là để nắm được kiến thức đó người học và máy tính đa tương tác trực tiếp với nhau.

* Tính trừu tượng

Ngoài ra trong nội dung học còn có các kiến thức về giải thuật, thuật toán. Đây là những kiến thức mang tính trừu tượng cao, để lĩnh hội được những kiến thức này không những đòi hỏi sự tương tác trực tiếp với máy tính mà còn yêu cầu đối với người dạy cần phải có mô phỏng, mô hình trực quan sử dụng ngay trên máy tính để mô tả cái giải thuật diễn ra bên trong nó.

b. Tính lý luận và tính thực hành

* Tính lý luận

Các cấu trúc, các thuật toán trong lập trình của tin học đòi hỏi phải có tính logic và tính tối ưu hoá.

* Tính thực hành

Tin học là môn học mà số giờ thực hành chiếm 50% thời gian học tập. Mọi tri thức đều được lĩnh hội một cách sâu sắc thông qua các bài thực hành, thông qua


50


thực hành sẽ hình thành nên kỹ năng, kỹ sảo cho người học.

c. Đánh giá năng lực thực hiện

Để đánh giá khả năng tiếp thu, trình độ của người học thì đánh giá năng lực thực hiện là chính xác và có hiệu quả cao nhất. Một người được coi là có khả năng tin học cao không phải là anh ta nói hay về kiến thức môn học mà là anh ta phải có khả năng làm ra được nhiều sản phẩm của tin học.

Trên đây là một số đặc điểm của môn Tin học, nói tóm lại nó là một môn học mà trong quá trình dạy học:

- Con người ( người học, người dạy) tương tác trực tiếp với máy tính.

- Là môn học mà đánh giá năng lực thực hành là quan trọng nhất.

- Trong dạy học hiện đại, phương tiện dùng để dạy học môn tin học lại chính là đối tượng nghiên cứu của môn học. Hay nói cách khác con người tương tác với máy tính, dùng chính nó để diễn tả về nó.

Bởi vậy việc vận dụng “phương pháp sư phạm tương tác” trong giảng dạy môn tin học thông qua bài giảng theo công nghệ dạy học hiện đại, với mục đích làm cơ sở cho việc vận dụng hình thức đào tạo tương tác hiện đại trong đào tạo ngành công nghệ thông tin là điều cần thiết.

III. TRIỂN KHAI THỰC HIỆN

1. Vận dụng phương pháp sư phạm tương tác trong dạy học các môn tin học

a. Các giờ lên lớp lý thuyết:

Giáo viên phải soạn bài giảng điện tử hiện đại đạt chuẩn SCOM, đó là bài giảng được viết dưới dạng các website, có các phần mô phỏng động, có bài kiểm tra trắc nghiệm nhanh để tăng khả năng tương tác trong giờ học không những là tương tác trực tiếp thầy - trò mà cả tương tác giữa bài giảng – với học trò ( tương tác người học –với máy tính). Như vậy tăng hứng thú

của người học, phát triển tư duy và làm cho người học có thể nắm vững những nội dung cơ bản, số người hiểu bài ngay ở trên lớp tăng lên.

Những bài giảng này còn có thể ghi âm của người thầy và lồng vào từng trang bài giảng. Như vậy giờ lên lớp người thầy có thể sẽ không phải giảng nhiều, thậm chí có thể phát trước đĩa bài giảng cho người học nghiên cứu và tự học trước ở nhà.

Đưa bài giảng lên websites (thư viện điện tử trực tuyến) chia sẻ cho người học tự học và các bạn bè đồng nghiệp tham khảo và các bài giảng đó có thể sử dụng nhiều lần. Nhiều giờ lên lớp có thể áp dụng phương pháp thảo luận theo nhóm. Như vậy kích thích tư duy và khả năng nghiên cứu tự học của người học.

Tiến tới trong tương lai nếu như giữa các phòng học xây dựng đạt chuẩn phòng học đa phương tiện, người giáo viên có thể sử dụng những bài gảng này và chi cần ngồi ở một phòng và giảng bài cho nhiều phòng học. Hình thức giảng dạy này rất phù hợp với hình thức đào tạo theo hình thức tín chi.

b. Các giờ hướng dẫn thực hành

Phòng máy hiện nay đa có nối mạng LAN, chi cần cài đặt và triển khai công nghệ dạy học hiện đại vào là có thể áp dụng được phương pháp hướng dẫn thực hành thông qua mạng. Giáo viên chi cần ngồi ở một máy chủ và có thể giám sát, sửa bài và huớng dẫn cho người học ở bất kỳ một máy tính nào trong phòng học. Ở đây đa phát huy được sự tương tác của người dạy và người học thông qua phương tiện hiện đại (mạng máy tính).

Giáo viên có thể kiểm tra việc chuẩn bị bài thực hành ở nhà của học sinh, sinh viên một cách đơn giản thông qua một số câu hỏi trắc nghiệm nhanh.

c. Việc kiểm tra và đánh giá kết quả học tập của học sinh, sinh viên

Các bài kiểm tra được để dưới dạng trắc nghiệm, và cụ thể là trắc nghiệm các năng lực thực hiện


51


trong học tập. Nhất là trong dạy học Tin học một môn mà việc kiểm tra chủ yếu được đánh giá qua năng lực thực hiện. Các bài kiểm tra này không những chi cho tương tác một phía con người tương tác vào máy tính mà nó còn phải đảm bảo sao cho máy tính cũng có thể tương tác lại con người thông qua lời thông báo, các đánh giá kết quả, các chi dẫn trong quá trình làm bài...

Áp dụng hình thức thi trắc nghiệm trên máy tính, xây dựng bộ đề thi trắc nghiệm và cài đặt vào máy tính. Cho sinh viên làm bài trực tiếp trên máy, việc đánh giá kết quả do máy tính tự đánh giá.

2. Giải pháp để thực hiện

- Các giảng viên phải tích cực xây dựng các bài giảng điện tử đạt chuẩn SCOM (với sự hỗ trợ của một số phần mềm soạn bài giảng điện tử như: Violet, Lecture Maker, Adobe Presenter…), đây là chìa khóa để mở ra thành công của phương pháp này.

- Mọi cán bộ giảng viên tự nghiên cứu “Phương pháp sư phạm tương tác” vận dụng trong giảng dạy môn tin học thông qua các bài giảng điện tử hiện đại. Hoặc các cơ sở đào tạo mở lớp tập huấn “ Tìm hiểu phương pháp sư phạm tương tác và vận dụng trong giảng dạy tin học”.

- Xây dựng các phòng học hiện đại để giảng dạy các bài giảng điện tử theo hình thức giáp mặt. Các phòng thực hành có nối mạng LAN và phòng máy thi trắc nghiệm online.

- Xây dựng một hệ thống thư viện điện tử trực tuyến (sử dụng ma nguồn mở MOODLE) để:

+ Giáo viên đưa bài giảng của mình lên, tổ chức các khóa học trực tuyến.

+ Sinh viên tự học và đánh giá kết quả thông qua các khóa học

- Xây dựng hệ thống các bộ đề thi trắc nghiệm trên máy để tổ chức cho sinh viên thi hết học phần (bộ đề thi này có thể tổ chức thi qua mạng LAN tại phòng thi

trắc nghiệm hoặc thi online thông qua hệ thống thư viện điện tử trực tuyến).

IV. KẾT LUẬN

1. Kết luận

Tác giả nhận thấy việc áp dụng phương pháp sư phạm tương tác vào giảng dạy các môn Tin học thông qua các bài giảng điện tử và sự trợ giúp của thư viện điện tử trực tuyến ở thời điểm hiện tại là điều cần thiết vì:

- Việc xây dựng được các bài giảng điện tử hiện đại và áp dụng tốt phương pháp này kết hợp với phương pháp dạy học hiện đại và truyền thống khác sẽ làm cho các giờ lên lớp cả lý thuyết và thực hành đạt hiệu quả cao. Người thầy sẽ đỡ tốn công sức hơn trong giờ giảng, người học sẽ hiểu bài nhanh hơn.

- Các bài giảng được sử dụng lâu dài, chia sẻ cho bạn bè đồng nghiệp, dùng cho học sinh viên tự học. Thường xuyên cập nhật nội dung một cách dễ dàng.

- Đặc biệt là tăng uy tín giảng dạy của người thầy, tăng thương hiệu của cơ sở đào tạo, nâng cao chất lượng đào tạo. Và đây là nền móng cho việc xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến (Elearning) cho các cơ sở đào tạo.

Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này sẽ gặp một số khó khăn đó là:

- Để áp dụng được phương pháp này yêu cầu giáo viên phải được trang bị nhiều công cụ tin học (thiết kế web, tạo mô phỏng đồ họa, soạn thi trắc nghiệm) và hiểu về phương pháp tương tác cũng như sử dụng phương pháp trong giảng dạy. Đòi hỏi người thầy luôn phải học tập để cập nhật kiến thức mới cũng như nắm bắt kịp với công nghệ thông tin.

- Giáo viên tốn nhiều công sức hơn cho việc chuẩn bị bài giảng ở nhà.


52



2. Kiến nghị

- Có thể áp dụng phương pháp giảng dạy đa nêu ở trên vào khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học Công nghiệp Việt Trì ở thời điểm hiện tại vì:

+ Người dạy: Các giảng viên đều tích cực đổi mới phương pháp giảng dạy, sử dụng phương tiện dạy học hiện đại. Đặc biệt là một số giảng viên đa xây dựng hoàn chinh một số bài giảng điện tử môn học mình phụ trách, số còn lại khả năng sử dụng các phần mềm soạn bài giảng điện tử để xây dựng một bài giảng điện tử đạt chuẩn là có thể.

+ Người học: Đa số các sinh viên ngành Công nghệ Thông tin đều có máy tính và nối mạng internet, khả năng sử dụng máy tính thành thạo.

+ Phương tiện: Các phòng học đều có máy chiếu và tiến tới xây dựng nhiều phòng học đa phương tiện. Hệ thống thư viện điện tử trực tuyến hỗ trợ dạy và học môn Tin học do tác giả xây dựng sẽ đưa vào hoạt động thử nghiệm vào đầu năm học 2014 - 2015.

+ Môi trường: Nhà trường luôn có chủ trương đổi mới phương pháp giảng dạy theo hướng hiện đại tích cực. Luôn khuyến khích các giảng viên sử dụng các bài giảng điện tử và các phương tiện dạy học hiện đại

để nâng cao chất lượng đào tạo.

Hệ thống mạng internet băng thông rộng đa phổ biến và luôn hoạt động ổn định.

- Tiến tới vận dụng phương pháp giảng dạy này vào một số khoa khác trong Trường.

- Tiến tới xây dựng một hệ thống đào tạo E-Learn-ing cho ngành Công nghệ Thông tin.


[1] Nguyễn Xuân Lạc (2004), Bài giảng Công nghệ dạy học CAI, Khoa Sư phạm Kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội

[2] Bùi Ngọc Sơn (2004), Lựa chọn phương pháp trợ giúp giáo viên đưa tài liệu giảng dạy lên mạng, Luận Văn Thạc sỹ Việt - Đức, khoa Sư phạm kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội

[3] Nguyễn Quốc Khánh (2006), Phương pháp sư phạm tương tác và vận dụng trong giảng dạy môn tin học, Luận Văn Thạc sỹ khoa học, khoa Sư phạm kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.

[4] Cục Công nghệ thông tin(2008), Báo cáo tổng quan về E-Learning và tình hình triển khai E-Learn-ing tại Việt Nam

Trung tâm Thí nghiệm Thực hành - Đại học Công nghiệp Việt Trì

53


I. TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

* Chỉ tiêu tuyển sinh: 2000

- Hệ chính qui: 1750.

- Hệ liên thông CĐ - ĐH chính qui: 250.

* Chỉ tiêu dành cho xét tuyển nguyện vọng:

- Hệ Đại học chính qui: 940.

II. TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

* Chỉ tiêu tuyển sinh: 400.

- Hệ chính qui: 400.

* Chỉ tiêu dành cho xét tuyển nguyện vọng:

- Hệ Cao đẳng chính qui: 200.

* Đối tượng xét tuyển: - Các thí sinh dự thi đại học năm 2014.- Có tổng điểm 3 môn đạt từ điểm sàn đại học trở lên theo quy định của Bộ GD&ĐT.- Có hộ khẩu thường trú từ 3 năm trở lên, học 3 năm và tốt nghiệp THPT tại các tinh thuộc khu vực Tây

Bắc (Điện Biên, Hòa Bình, Lai Châu, Lào Cai, Phú Thọ, Sơn La, Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Lạng sơn, Bắc Kạn), Tây Nguyên và Tây Nam bộ có tổng điểm 3 môn thấp hơn điểm sàn đại học 1,0 điểm- Thời gian nhận hồ sơ xét tuyển: đến ngày 30/10/2014.- Mọi thông tin chi tiết tại website: http://vui.edu.vn. Tel: 02103. 827305/ 02103. 848636

NGÀNH VÀ CHUYÊN NGHÀNH ĐÀO TẠO

I. TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

THÔNG TIN XÉT TUYỂN NGUYỆN VỌNG ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG NĂM HỌC 2014 - 2015

1. Ngành Hóa học (Tuyển sinh khối A, A1, B)

+ Hóa phân tích (Phân tích các nguyên liệu, nhiên liệu và kiểm tra chất lượng sản phẩm trong sản xuất; Phân tích đánh giá chất lượng môi trường; Phân tích dược phẩm và xét nghiệm y tế; Phân tích Hóa mỹ phẩm, lương thực, thực phẩm, ...)

+ Hóa lý (Nghiên cứu các quá trình hóa lý ứng dụng trong sản xuất, xử lý môi trường, điện hóa và bảo vệ kim loại, ...)

+ Hóa sinh ứng dụng (Nghiên cứu thực nghiệm trong lĩnh vực hóa – Sinh như dinh dưỡng, thực phẩm, men tiêu hóa, cồn sinh học, ...)

+ Hóa học vật liệu ((Nghiên cứu, triển khai ứng dụng các vật liệu thông dụng và tiên tiến như vật liệu nano, polime composit, vật liệu chống ăn mòn, vật liệu năng lượng mới, ...)

54


3. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học (Tuyển sinh khối A, A1, B)

+ Công nghệ các hợp chất vô cơ (Công nghệ sản xuất axit, bazơ, muối, bột màu và phân bón hóa học,...)

+ Công nghệ điện hóa và bảo vệ kim loại (CNSX các loại pin - ắc quy, công nghệ mạ điện; sơn điện di; công nghệ chống ăn mòn và bảo vệ kim loại,…).

+ Công nghệ hữu cơ – Hóa dầu (CNSX sơn, chất tẩy rửa, nhựa, nhiên liệu sinh học, phẩm nhuộm và chất màu hữu cơ, công nghệ lọc hóa dầu, ...)

+ Công nghệ chế biến khoáng sản (CNCB quặng nhôm, quặng sắt, quặng đồng, khai thác và chế biến cao lanh, felpat,.....)

+ Công nghệ vật liệu polyme và composit (CNSX chất dẻo polyme và các vật liệu composit, công nghệ gia công và chế biến chất dẻo…)

+ Công nghệ vật liệu silicat (CNSX thủy tinh, gốm sứ, men và chất màu, xi măng và chất kết dính, vật liệu chịu lửa, vật liệu silicat tiên tiến,…)

+ Công nghệ hóa dược (Kỹ thuật bào chế nguyên liệu hóa dược, tổng hợp các loại nguyên liệu thuốc tân dược, kiểm nghiệm thuốc,…)

+ Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học - Thực phẩm (Nghiên cứu các quá trình công nghệ, hệ thống các phương pháp chuyển qui mô thiết bị, tính toán và thiết kế công nghệ các loại thiết bị và hệ thống thiết bị công nghệ hóa học, ...)

+ Máy và thiết bị công nghệ hóa chất - Dầu khí (Nghiên cứu các quá trình, thiết bị công nghệ, Quản lý kỹ thuật, thiết kế vận hành và sửa chữa hệ thống các thiết bị trong dây chuyền công nghiệp hóa chất, dầu khí, thực phẩm và xử lý môi trường,...)

+ Công nghệ hóa thực phẩm (Công nghệ sản xuất các loại lương thực, đồ uống, quản lý chất lượng thực phẩm, ...)

2. Ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường (Tuyển sinh khối A, A1, B)

+ Quản lý môi trường (Quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên; Quản lý các công trình xử lý chất thải, các công trình cấp nước sạch, khí sạch cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt; Quan trắc, điều tra, đánh giá tác động môi trường, hệ sinh thái; ...)

+ Công nghệ môi trường (Thiết kế công nghệ, tổ chức thi công, vận hành các công trình xử lý chất thải: Khí, lỏng, rắn; các công trình cấp nước sạch, khí sạch cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt; Phát triển ứng dụng công nghệ môi trường vào thực tế,..)

55


5. Ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa (Tuyển sinh khối A, A1)

+ Điều khiển tự động (Quản lý, giám sát, khai thác và sử dụng các thiết bị trong hệ thống điều khiển tự động trong các nhà máy, xí nghiệp,...) + Tự động hóa công nghiệp (Nghiên cứu triển khai, chuyển giao công nghệ; Thiết kế, thử nghiệm, chế tạo, lắp đặt và vận hành các thiết bị tự động hóa; Quản lý kỹ thuật hệ thống thiết bị tự động hóa, ...)

+ Đo lường – Điều khiển công nghiệp (Quản lý, giám sát, khai thác các thiết bị đo lường và điều khiển trong công nghiệp; Lắp đặt, lập trình điều khiển các hệ thống điều khiển; Chuyển giao công nghệ trong đo lường và điều khiển công nghiệp; ...)

6. Ngành Công nghệ thông tin (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Công nghệ phần mềm (Quy trình xây dựng, quản lý và bảo trì hệ thống phần mềm; Phân tích, thiết kế và quản lý các dự án phần mềm,..)

+ Hệ thống thông tin kinh tế (Xây dựng được các hệ thống thông tin quản lý kinh tế, hành chính và dịch vụ, ...)

+ Mạng máy tính (Thiết kế, chế tạo, bảo trì, quản lý các HT mạng và truyền thông máy tính,...)

+ An toàn thông tin (QT mạng máy tính; Bảo mật cơ sở dữ liệu tại các ngân hàng và các mạng máy tính chuyên dụng, bảo mật thông tin kinh tế xã hội cho đơn vị, doanh nghiệp,...)

+ Khoa học máy tính (Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về thông tin và tính toán và ứng dụng của chúng trong hệ thống máy tính; ...)

4. Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử (Tuyển sinh khối A, A1)

+ Điện công nghiệp (Thiết kế, thử nghiệm, chế tạo, lắp đặt các thiết bị điện, điện tử; Quản lý kỹ thuật hệ thống thiết bị điện,điện tử trong sản xuất công nghiệp, ...)

+ Điện tử viễn thông (Thiết kế, triển khai, xây dựng; Quản lý kỹ thuật hệ thống điện tử, viễn thông, hệ thống chuyển mạch, truyền số liệu, truyền dẫn thông tin quang, truyền dẫn vi ba, thông tin vệ tinh;... )

+ Điện tử công nghiệp (Nghiên cứu triển khai, thiết kế, thử nghiệm, chế tạo, lắp đặt các thiết bị điện, điện tử; Quản lý kỹ thuật hệ thống thiết bị điện, điện tử trong sản xuất công nghiệp;...)

+ Hệ thống điện (Quản lý kỹ thuật hệ thống điện, nhà máy điện, mạng lưới truyền tải và phân phối điện; ...)

56


7. Ngành Kế toán (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Kế toán tổng hợp (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, tài chính trong các doanh nghiệp, các cơ quan, đơn vị, ...)

+ Kế toán hành chính sự nghiệp (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, tài chính trong các cơ quan hành chính sự nghiệp, ...)

+ Kế toán doanh nghiệp công nghiệp (Thực hiện công tác kế toán và tư vấn cho nhà quản lý về tình hình tài chính trong các doanh nghiệp công nghiệp,...)

+ Kế toán thương mại, dịch vụ (Thực hiện công tác kế toán và tư vấn tài chính trong các doanh nghiệp thương mại, dịch vụ, ...)

+ Kế toán kiểm toán (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, kiểm toán trong các doanh nghiệp, các đơn vị, ....)

8. Ngành Quản trị kinh doanh (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Quản trị kinh doanh tổng hợp (Quản trị doanh nghiệp, xây dựng kế hoạch, tổ chức sản xuất, kinh doanh trong các doanh nghiệp hoặc công tác trong các tổ chức kinh tế, tài chính, ....)

+ Quản trị kinh doanh du lịch - khách sạn (Quản trị doanh nghiệp kinh doanh du lịch, lữ hành, nhà hàng, khách sạn, ...)

+ Quản trị maketing (Lập và triển khai kế hoạch marketing; Hoạch định chiến lược, chính sách, kế hoạch kinh doanh của doanh nghiệp; Nghiên cứu thị trường và khách hàng; Xây dựng, quảng bá thương hiệu; …)

+ Thương mại quốc tế (Thiết lập và quản lý các dự án có vốn đầu tư nước ngoài, doanh nghiệp xuất, nhập khẩu,...)

+ Quản trị doanh nghiệp công nghiệp và xây dựng (Thực hiện công tác quản lý tại các doanh nghiệp công nghiệp và xây dựng,...)

+ Quản trị nhân sự (Thực hiện công tác quản lý hành chính nhân sự, chuyên viên nhân sự trong các cơ quan, tổ chức, các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh,...)

57



+ Kế toán tổng hợp (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, tài chính trong các doanh nghiệp, các cơ quan, đơn vị, ...)

+ Kế toán hành chính sự nghiệp (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, tài chính trong các cơ quan hành chính sự nghiệp, ...)

+ Kế toán doanh nghiệp công nghiệp (Thực hiện công tác kế toán và tư vấn cho nhà quản lý về tình hình tài chính trong các doanh nghiệp công nghiệp,...)

+ Kế toán thương mại, dịch vụ (Thực hiện công tác kế toán và tư vấn tài chính trong các doanh nghiệp thương mại, dịch vụ, ...)

+ Kế toán kiểm toán (Quản lý, lập kế hoạch và tổ chức thực hiện công tác kế toán, kiểm toán trong các doanh nghiệp, các đơn vị, ....)

8. Ngành Quản trị kinh doanh (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Quản trị kinh doanh tổng hợp (Quản trị doanh nghiệp, xây dựng kế hoạch, tổ chức sản xuất, kinh doanh trong các doanh nghiệp hoặc công tác trong các tổ chức kinh tế, tài chính, ....)

+ Quản trị kinh doanh du lịch - khách sạn (Quản trị doanh nghiệp kinh doanh du lịch, lữ hành, nhà hàng, khách sạn, ...)

+ Quản trị maketing (Lập và triển khai kế hoạch marketing; Hoạch định chiến lược, chính sách, kế hoạch kinh doanh của doanh nghiệp; Nghiên cứu thị trường và khách hàng; Xây dựng, quảng bá thương hiệu; …)

+ Thương mại quốc tế (Thiết lập và quản lý các dự án có vốn đầu tư nước ngoài, doanh nghiệp xuất, nhập khẩu,...)

+ Quản trị doanh nghiệp công nghiệp và xây dựng (Thực hiện công tác quản lý tại các doanh nghiệp công nghiệp và xây dựng,...)

+ Quản trị nhân sự (Thực hiện công tác quản lý hành chính nhân sự, chuyên viên nhân sự trong các cơ quan, tổ chức, các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh,...)

10. Ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí (Tuyển sinh khối A, A1)

+ Công nghệ chế tạo máy (Tính toán, thiết kế quy trình công nghệ gia công các chi tiết cơ khí, quy trình công nghệ lắp ráp các sản phẩm cơ khí; ...)

+ Công nghệ hàn (Tính toán, thiết kế quy trình công nghệ hàn các sản phẩm cơ khí, ...)

+ Công nghệ kỹ thuật máy công cụ (Tính toán, thiết kế quy trình sửa chữa, bảo dưỡng, lắp ráp các máy gia công cơ khí,...)

+ Cơ khí hóa chất (Tính toán, thiết kế chế tạo, lắp ráp các máy và thiết bị hóa chất, xi măng và hóa dầu., ...)

+ Công nghệ sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị cơ khí (Tính toán, thiết kế quy trình sửa chữa, bảo dưỡng, lắp ráp các máy và thiết bị cơ khí,...)

9. Ngành Ngôn ngữ Anh (Tuyển sinh khối D1)

Sinh viên tốt nghiệp ngành Tiếng Anh có năng lực về biên dịch, phiên dịch tại các cơ quan, các doanh nghiệp trong và ngoài nước, các công ty du lịch và các vị trí công tác khác yêu cầu kiến thức tiếng Anh phù hợp. Nếu đủ điều kiện có thể giảng dạy tại các trường Đại học, cao đẳng, Trung cấp chuyên nghiệp và THPT.

Đoàn sinh viên Hàn Quốc sang giao lưu với sinh viên Đại học Công Nghiệp Việt Trì

58


II. TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

1. Ngành Kỹ thuật phân tích (Tuyển sinh khối A, A1, B)

+ Phân tích nhiên liệu, nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sản phẩm

+ Phân tích môi trường + Phân tích Dược phẩm và xét nghiệm y tế

+ Phân tích Hóa mỹ phẩm, lương thực thực phẩm

2. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học (Tuyển sinh khối A, A1, B)

+ Công nghệ vô cơ - điện hóa + Máy và thiết bị hóa chất – hóa dầu

+ Công nghệ chế biên khoáng sản + Công nghệ vật liệu Silicat

+ Công nghệ hóa môi trường + Công nghệ lọc – hóa dầu

+ Công nghệ hữu cơ – hóa dầu + Công nghệ hóa dược

3. Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử (Tuyển sinh khối A, A1)

+ Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp + Điện công nghiệp và dân dụng

4. Ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí (Tuyển sinh khối A, A1)

+ Công nghệ chế tạo máy + Cơ khí hóa chất

5. Ngành Công nghệ thông tin (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Công nghệ phần mềm + Mạng Máy tính


+ Kế toán tổng hợp + Kế toán doanh nghiệp

7. Quản trị kinh doanh (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Quản trị kinh doanh tổng hợp + QTKD du lịch - khách sạn

8. Tài chính - Ngân hàng (Tuyển sinh khối A, A1, D1)

+ Tài chính doanh nghiệp + Ngân hàng

59


TUYỂN SINH LIÊN THÔNG CAO ĐẲNG - ĐẠI HỌC.

Theo thông tư số 55/2012/TT-BGDĐT ngày 25/12/2012 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc ban hành Quy định đào tạo liên thông trình độ cao đẳng, đại học:

+ Thí sinh tốt nghiệp Cao đẳng đủ 36 tháng: tham dự kỳ thi tuyển sinh riêng do nhà trường tổ chức ( dự kiến tháng 10/2014).

CHƯƠNG TRÌNH LIÊN KẾT TUYỂN SINH DU HỌC TẠI NƯỚC NGOÀI.

Vào học trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, sinh viên có cơ hội được đi du học tại trường Đại học Dongshin - Hàn Quốc, Trường Đại học Công nghệ KAZAN - Liên bang Nga, trường Đại học Chodang - Hàn Quốc hoặc một số trường Đại học khác với nhiều chính sách ưu đai về học phí và được hưởng học bổng hợp tác giữa hai trường.

Hotline: 0210.3829247 - 0979.853814 - 0915.696266

ĐỊA ĐIỂM BÁN VÀ THU NHẬN HỒ SƠ TUYỂN SINH ĐẠI HỌC.

+ Phòng 107 - Khu Giảng đường, trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, số 9, đường Tiên Sơn - Phường Tiên Cát - Thành Phố Việt Trì - Tinh Phú Thọ. Điện thoại liên hệ: 02103. 848636

+ Phòng 211 - Nhà 7 tầng, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, Tiên Kiên - Lâm Thao - Phú Thọ. Điện thoại liên hệ: 02103. 827305

+ Mọi thông tin chi tiết xin liên hệ tại: website http://vui.edu.vn.

60


Documents

ISSN 0866-7772 KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ · cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ, mối quan hệ giữa Nhà trường và các đơn vị sản xuất đã được