基于遗传-支持向量机和遗传-径向基神经网络的有机物正辛醇-水分配系数QSPR研究

基于遗传算法(GA)的因子筛选和支持向量机(SVM)的非线性回归,提出了1种改进的有机物定量结构-性质相关(QSPR)建模方法--遗传-支持向量机(GA-SVM),并将其用于38种食品工业常用有机物正辛醇-水分配系数(Kow)的QSPR建模.结果显示,QSPR模型选取了分子量、Hansen极性、沸点、含氧率和含氢率5种参数;模型的预测值与实测值间的误差平方和(SSE)、均方差(RMSE)和决定系数(R2)分别为0.048、0,036和0.999,表明模型具有较强的预测能力;同时,交叉验证的结果(SSE=0.295,RMSE=0.089,R2=0.995)也表明,模型具有良好的稳健性,因此,GA-SVM算法适用于对有机物正辛醇-水分配系数的QSPR建模.此外,将基于GA-SVM的QSPR模型分别与基于遗传-径向基神经网络(GA-RBFNN)和基于线性算法的模型进行了比较,结果表明,应用GA-SVM建立的QSPR模型无论从稳健性还是预测能力上都优于应用其它2种算法建立的模型,因此,GA-SVM算法比GA-RBFNN和线性算法更适合于对有机物正辛醇-水分配系数进行QSPR建模.     

化学品正辛醇空气分配系数定量预测模型研究

正辛醇-空气分配系数是描述化学品在空气和环境有机相之间分配的一个关键参数,对化学品分配、迁移、转化规律和生态效应评价具有重要意义。采用量子化学方法对309个化合物进行结构优化,采用遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归和神经网络算法构建化学品正辛醇-空气分配系数预测模型。模型方程表明影响化学品正辛醇-空气分配系数的3个参数为分子中非氢原子个数(Nsk)、3D-MoRSE描述符(Mor12u)、氮原子和氧原子数目(n HDon)。拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.911和0.880,神经网络模型决定系数R2和均方根误差分别为0.839和0.830。基于杠杆(leverage)法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力。通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补正辛醇-空气分配系数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性。     

苯甲酸生产废水的处理与资源化

为有效地回收甲苯液相氧化法生产苯甲酸的工业废水中的苯甲酸和乙酸,并配合废水生物降解的末端处理技术,研究了20%,30%和50%磷酸三丁酯(TBP)/煤油的混合溶剂、正辛醇和甲苯萃取苯甲酸稀溶液特性,以及对工业废水处理的实验.结果表明,TBP对苯甲酸稀溶液具有良好的萃取作用,而纯溶剂体系与溶剂的极性有关,正辛醇的萃取能力与30%TBP相当;残液中的COD_Cr值由萃取剂在水中的溶解和苯甲酸自身的COD_Cr值组成,其中残液中溶剂溶解导致的COD_Cr值随其中苯甲酸浓度变化不明显,且COD_Cr值的大小为:50%TBP≈30%TBP>正辛醇>20%TBP>甲苯.针对工业废水中主要含有苯甲酸和乙酸的工况,提出了废水资源化的处理工艺流程,即首先采用甲苯进行废水中苯甲酸的回收,之后,再利用三烷基氧磷/煤油为萃取剂回收废水中的醋酸,进一步生产绿色化学品乙酸钙镁盐.     

邻苯二甲酸酯类化合物正辛醇-水分配系数的QSPR研究

采用PM3算法计算邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs)的量子化学参数,应用偏最小二乘(PLS)算法建立了PAEs的正辛醇-水分配系数(K_OW)的定量结构-性质相关(QSPR)模型.模型的结果表明,用量子化学参数建立的QSPR模型相关性显著,具有较好的稳健性和预测能力,因此,利用该模型可对其他PAEs分子的lgK_OW值进行初步预测.模型的结果表明,影响lgK_OW的主要量子化学参数是分子总能量TE、相对分子质量M_r、平均分子极化率α和分子生成热ΔH_f.lgK_OW随着M_r和α的增大而增大,随着TE和ΔH_f的增大而减小.     

正辛醇／水分配系数的测定及估算方法

介绍了正辛醇／水分配系数的测定和估算方法。将现有的测定方法分成直接法和间接测定法进行了介绍和评价。直接法主要介绍了摇瓶法、两相滴定法和萃取法；间接法主要介绍了产生柱法和色谱法。给出了不同测定方法的使用范围及其局限性。在估算方法介绍中，将现有的辛醇／水分配系数的估算方法按其对溶质的处理方法不同分为两大类进行了介绍，一类是以整个分子为研究对象的分子法，如摩尔体积法；另一类是根据分子的结构信息进行估算的结构性能法，如分子连接性指数法，基团贡献法。介绍了现有基团贡献法如Leo碎片常数法、Meylan和Howard的AFC基团贡献法、三水平基团贡献法、基团贡献溶剂化模型法、UNIFAC基团贡献法的优缺点及其使用局限性。提出了估算方法的发展方向。     

密度泛函方法预测二英类化合物(PCDD/Fs)的正辛醇/水分配系数

在B3LYP/6-31G水平上全优化计算了多氯代二苯并—对-二英和多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)系列物的分子结构;基于得到的分子结构描述符,依据修正的线性溶解能理论,分别建立了PCDDs和PCDFs的正辛醇/水分配系数的定量结构-性质关系模型(R2分别为0.985和0.966),并用交叉验证法对模型进行了验证(q2分别为0.983和0.936),用t-检验对各变量进行了检验.检验结果表明,模型的预测能力优于AM1法、单苯环氯取代指数法和拓扑量子方法得出的模型.     

硝基多环芳烃的正辛醇—水分配系数

用摇瓶法测定了九种硝基多环芳烃的正辛醇-水分配系数,研究发现用Leo碎片法可以较好地估算NO_2-PAHs化合物的正辛醇-水分配系数。在正辛醇-水分配系数(K_(ow))与水溶解度(S)之间建立了相关方程: lgK_(ow)=-0.925lgS-0.00697(mp-25)+4.164(S用mg/l表示时); lgK_(ow)=-0.885lgS-0.00727(mp-25)+4.815(S用mol/m~3表示时)。     

N1923络合萃取丙酸的研究

分别以模拟和实际丙酸发酵废水体系为研究对象,采用络合萃取法回收稀溶液中的丙酸,结果表明,对含2%丙酸的水溶液,以45%(体积比)的N1923为萃取剂,以煤油和正辛醇为稀释剂进行萃取,在油水相比1∶4的情况下,单级萃取率可达97%.对实际发酵废水中丙酸的萃取,在二级错流萃取的情况下,也能达到同样的分离效果.有机溶剂循环使用实验表明,经过10次重复利用后其萃取能力基本不变.     

干活性污泥吸附水中染料的试验研究

以城市污水处理厂干活性污泥为吸附剂对染料直接深棕M、酸性媒介棕RH进行了吸附研究,结果表明,吸附过程能很好地用二级速率表达式表示,同时也可用Lagergren一级速率方程描述。其一级吸附速率常数k1分别为0.0204min-1和0.0068min-1,二级吸附速率常数k2分别为0.00592和0.00589gmg-1min-1。两者的吸附特性不同,其吸附等温线前者符合Freundlich方程,后者既符合Freundlich方程也符合Langmuir方程。吸附平衡时间、去除率亦不同,前者明显大于后者,达到吸附平衡的时间分别为120min和240min。两种染料的正辛醇/水分配系数logP计算数值分别为4.65和-0.22,这一顺序与两种染料在干污泥上的吸附行为相符。     

三辛胺/正辛醇/煤油体系络合萃取处理6-硝生产废水

对萘磺酸类有机废水进行络合萃取研究,采用西南某化工厂6-硝(6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸)生产过程中产生的1,2,4-酸废水作为研究对象.通以三辛胺为络合剂,正辛醇为助溶剂,煤油为稀释剂,以萃取-反萃取体系处理1,2,4-酸废水,通过正交实验确定最佳萃取工艺条件为:络合剂与助溶剂、稀释剂的体积比为4∶1∶5....