响应面法优化袋式除尘器脉冲清灰性能

基于计算流体动力学的方法采用三维、可压缩、非稳态流动数学模型对袋式除尘器脉冲清灰过程进行了数值模拟,得到了滤袋内外压差,并与文献实验值进行了比较,验证了仿真模型的可靠性。基于响应面法研究了喷吹压力、喷吹高度、滤袋直径和滤袋长度对脉冲清灰性能的影响,得到这4个影响因子的二次多项式预测模型,并进行优化。结果表明,喷吹压力为0.3 MPa,喷吹高度为0.2 m,滤袋直径为0.16 m,滤袋长度为6 m时,内外压差峰值最优,优化结果与仿真模拟结果相差小于3%。研究结果为袋式除尘器脉冲清灰系统的设计与优化提供了重要参考。     

基于响应面法的重金属螯合剂前体物合成条件优化研究

以小分子的乙二胺与环氧氯丙烷为原料,以黏度为考察对象,对高分子重金属螯合剂的前体物合成条件进行优化。采用单因素实验确定黏度的主要影响因素,然后采用响应面法对制备条件进行优化。结果表明:(1)拟合的模型回归项显著而失拟项不显著,拟合性良好。(2)最佳制备条件为环氧氯丙烷和乙二胺摩尔比1.1、反应温度82.8℃、反应时间9.2h、NaOH和乙二胺摩尔比1.2。(3)产物傅立叶红外光谱表明,特征官能团的存在证明了前体物的生成。(4)利用前体物进一步合成了螯合剂,该螯合剂的Pb去除和稳定效果明显优于市售螯合剂。     

响应面法优化石油降解菌性能的研究

从延长油田石油污染土壤中筛选出4株能以原油为唯一碳源生长的细菌单菌株,鉴定其优势菌株YC-2为枯草芽孢杆菌;利用响应面法进行实验设计,选定培养温度、pH值、氮磷比以及盐度为影响因素,对原油含量为0.5%的培养基进行YC-2菌株降解工艺优化,得到了原油降解率与4种因素之间的非线性回归方程,确定了降解原油的最优工艺条件:培养温度28℃;pH值6.5,氮磷比5.2:1,盐度0.45%。在最优条件下,预测降解率为53.9%,实验验证值为52.5%,结果显示,建立的模型具有较高的精度。     

响应面法在超滤过程分析和评价中的应用

以天然水体中普遍存在的天然有机物腐殖酸(humic acid,HA)为模型污染物,采用PVC合金中空纤维超滤膜去除水中腐殖酸。以腐殖酸去除率和水透过系数作为评价指标,采用响应面法对超滤过程中溶液pH、溶液离子浓度和初始膜通量进行三因素五水平中心组合设计实验,并采用二次回归方程拟合影响因素与响应值之间的函数关系,建立回归方程。结果表明,在腐殖酸的超滤过程中,溶液pH值、溶液离子浓度、初始膜通量对腐殖酸去除率的影响显著性大小为:溶液pH值>溶液离子浓度>初始膜通量,对水透过系数影响显著性大小为:溶液pH值=初始膜通量>溶液离子浓度。腐殖酸去除率和水透过系数方程的调整决定系数Adj. R2分别为为77.10%和88.12%,显著性水平分别为0.001504和0.0001,达到极显著水平,说明方程拟合良好,可用于超滤过程中腐殖酸去除率和水透过系数的分析和评价。     

基于响应面法的污泥快速固化效能综合影响

针对现有污泥固化技术存在的固化养护时间长、低温条件下固化效能低等问题。研究提出污泥快速（3d）固化技术,采用响应曲面分析方法,重点考察了石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和温度等5因素对固化效能的综合影响,研究结果表明,石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和养护温度等因素对3d固化体的无侧限抗压强度和含水率的线性效应显著,石灰和组分A、石灰和养护温度对无侧限抗压强度的交互影响显著,石灰和粉煤灰、组分A和养护温度、硅酸盐水泥和粉煤灰对含水率的交互影响显著;得出了5因素对固化体3d无侧限抗压强度和含水率影响的定量模型,可对污泥快速固化进行优化和预测;并利用XRD和SED对污泥固化块的化学成分和微观结构进行了分析。     

基于响应面法优化MAP法处理垃圾渗滤液工艺的研究

利用单因素实验以及响应面法(response surface methodology,RSM),对磷酸铵镁法(magnesium ammonium phosphate,MAP)去除垃圾渗滤液氨氮的影响因素进行了分析和探讨。考察了pH值为8.0～11.0、n(Mg)∶n(N)摩尔比为0.8～1.6、n(P)∶n(N)摩尔比为0.8～1.3条件下,分析氨氮去除率的变化,用Design-Expert软件处理实验数据,得到了二次响应曲面模型以及优化的水平值。基于经济和操作简便性的考虑,pH值由优化水平的8.3调整为9.5,n(Mg)∶n(N)、n(P)∶n(N)摩尔比取优化水平分别为1.40、1.19,氨氮去除率平均值为92.2%,虽然该条件比最佳条件下的氨氮去除率降低了2个百分点,但从操作的难易程度以及经济性方面,体现了其优势。通过X衍射与电镜扫描分析沉淀物质的成分与晶形,表明大部分沉淀物质为磷酸铵镁。     

响应面法优化香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵工艺研究

将香蕉秸秆与猪粪混合后厌氧发酵,考察粪秸比(猪粪干物质占发酵原料干物质的质量分数)、厌氧污泥接种量(厌氧污泥占发酵料液的质量分数)和发酵温度对总产气量的影响。在此基础上,通过响应面法对厌氧发酵工艺进行优化,并建立总产气量与粪秸比、厌氧污泥接种量、发酵温度的二次回归模型。研究结果表明,建立的二次多项式数学模型具有高度显著性,模型拟合度、精确度高,数据合理。最佳工艺条件为:粪秸比为35.34%,厌氧污泥接种量为61.40%,发酵温度为40.27℃。在此条件下,总产气量的预测值为15 779.2mL,试验值为15 620.5mL,二者相对偏差为1.01%。可见,所得模型能够较好地优化发酵条件并预测总产气量,可为提高香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵产气量及提高发酵效率提供一定参考。     

响应面法优化聚丙烯酸/腐殖酸/累托石吸附剂的制备条件

以累托石、丙烯酸及腐殖酸为原料制备出能同时吸附重金属和多环芳烃的吸附剂聚丙烯酸/腐殖酸/累托石,采用响应面试验设计法优化吸附剂的制备条件。利用Design Expert软件,建立了预测吸附剂对Cd2+、菲吸附量的二次回归模型,对回归模型进行了方差分析,并确定了吸附剂的最佳制备条件。结果表明,二次回归模型能较好地模拟Cd2+、菲的吸附量与影响因子丙烯酸中和度、引发剂量和交联剂量之间的关系。各因子对Cd2+吸附量的影响次序为:交联剂量>引发剂量>丙烯酸中和度;对菲吸附量的影响次序为引发剂量>交联剂量>丙烯酸中和度。吸附剂的最佳制备条件为:累托石、丙烯酸和腐殖酸三者的质量比为65∶30∶5,丙烯酸中和度、引发剂量和交联剂量分别为75.16%、2.57%和0.44%。在此优化条件下制备的吸附剂对Cd2+和菲的吸附量分别为170.19 mg/g和7.36 mg/g。     

响应面法优化聚磷硫酸铁的制备及其应用

采用单因素实验方法,针对制备聚磷硫酸铁(PPFS)的主要影响因素加以分析,包括酸度(nH2SO4/nFe2+、碱化度和nPO34-/nFe2+等。以生活污水中总磷(TP)的去除率为考察对象,采用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析方法对主要影响因素加以优化,得到了二次响应曲面模型以及优化的水平值。结果表明,当把PPFS用于生活污水中TP的去除时,其最佳制备参数如下所列:酸度为0.1017,碱化度为12.21%,nPO34-/nFe2+为0.0560。通过回归分析,模型拟合性良好,在优化制备条件下得到的TP去除率预测值与实验值接近,误差为1.26%。     

响应面法优化黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾饲养条件的研究

研究了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的方法。首先在饲养温度、饲料含水量和饲养密度等条件下进行单因素实验,然后,以利用率为指标,运用响应面法优化了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的饲养条件,结果表明,最佳饲养条件为饲养温度26.7℃、饲料含水量14.5%、饲养密度4.1头/cm2。在此饲养条件下,黄粉虫对餐厨垃圾利用率理论值为38.72%,实际餐厨垃圾利用率为38.88%,相对误差为0.41%,说明利用黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾具有较好的效果。     

基于响应曲面法的环境因素对生活污水三维荧光光谱的影响

采用响应曲面法（RSM）研究温度（10~35℃）、pH（3~11）、稀释倍数（1~10）及交互作用对生活污水溶解性有机物（DOM）三维荧光光谱特性的影响规律。研究表明：生活污水DOM主要含有类色氨酸蛋白质、类酪氨酸蛋白质和类富里酸荧光峰;响应曲面分析表明,温度、pH、稀释倍数其交互作用对于类色氨酸蛋白质荧光强度的影响强弱顺序为：稀释倍数 > pH > 温度、pH-稀释倍数 > 温度-pH > 温度-稀释倍数,其中温度-pH和温度-稀释倍数对其荧光强度的影响为拮抗作用,pH-稀释倍数为协同作用;对于类酪氨酸蛋白质,单因素影响顺序为：pH > 稀释倍数 > 温度,其他情况与类色氨酸蛋白质相似;对于类富里酸,温度、pH、稀释倍数及其交互作用对其影响规律与对类色氨酸蛋白质的相似,但交互作用类型与类色氨酸蛋白质情况相反。     

响应面中心组合设计法优化制备载磁活性炭

采用浸渍-碱性微波法制备载磁粉末活性炭。基于单因素实验,选定制备过程影响较显著的3个因素∶铁盐比例（n（Fe3+）∶n（Fe2+））、微波功率、微波时间,分别以碘吸附值和饱和磁化强度为响应值,通过中心组合设计及响应面分析优化制备条件。利用Design-Expert软件联合分析2个响应值的回归模型,优化得出载磁活性炭制备条件：铁盐比为1.4,微波时间为2 min,微波功率为625 W。通过对比测试不同优化条件下载磁活性炭的孔结构和磁性能,验证了优化过程的可靠性。     

Box-Behnken响应曲面法优化高聚复配絮凝剂制备条件

利用活性硅酸和聚合硫酸铁制备聚合硅酸硫酸铁,再采用二甲基二烯丙基氯化铵对其进行复配改性制备高聚复配絮凝剂。在单因素实验的基础上,以絮凝剂脱As性能为评价指标,采用Box-Behnken响应曲面法考察了Fe∶Si、改性剂量、改性温度对高聚复配絮凝剂制备的单独作用及交互影响作用,并建立了剩余c(As)的数学模型。结果显示,自变量对响应值的影响次序为:Fe∶Si改性温度改性剂量,改性剂量与改性温度及改性剂量与Fe∶Si交互影响显著;数学模型拟合度程度良好,模型显著,模型预测处理后最佳剩余c(As)=18.82μg/L,最佳工艺条件为Fe∶Si=2.1∶1,改性温度=79℃,改性剂量=0.56%(PFSS溶液质量),验证实验结果为剩余c(As)=19.21μg/L,预测值与测定值偏差率为2.07%。     

基于响应面法优化废弃油基钻井液的萃取方法

针对油气田钻井过程中经多次循环导致基液老化变质而无法使用的废弃油基钻井液,采用响应面法优化废弃油基钻井液萃取实验。以石油醚(60~90 ℃)作为萃取剂,通过单因素实验确定了编码参数,考察了液料比(萃取剂与废弃油基钻井液加量质量比,g/g)、萃取温度、萃取时间3因素5水平的中心组合设计,建立数学模型并进行验证。结果表明,对于液料比1.5:1,萃取时间25 min,萃取温度36.5 ℃的最佳萃取条件,萃取率的预测值为82.97%,实测值为82.18%,相对误差仅有0.95%。     

响应曲面法优化固相反硝化的工艺条件

以一种新型可降解材料PLA/PHBV共混物为碳源和生物膜载体,对硝酸盐污染水进行反硝化脱氮。在温度为(29±1)℃,pH为(7.5±0.2)条件下,利用响应曲面法考察了进水硝态氮浓度、水力停留时间(HRT)和出水硝态氮浓度之间的关系,建立了以出水硝态氮浓度为响应值的二次多项式回归模型,模型预测值与实验值能很好吻合。方差分析结果表明,进水硝态氮浓度和HRT及其交互作用对响应值均具有显著性影响(P<0.01)。     

室内模拟地表PRB处理离子型稀土矿区尾水

采用室内模拟PRB装置,以粒径2~4、0.6~1 mm沸石为填料,研究了地表PRB主要构造因子对渗流量的影响,并考察了地表PRB对稀土矿区尾水氨氮削减和泥沙拦截的效果。结果表明,细粒沸石级配为10%~15%时,渗流量变化平缓,有利于PRB系统稳定运行;渗流量与PRB厚度成线性负相关,与水位差成线性正相关;当进水口位置为1/3 PRB高度时,在较宽的水位差范围内水流均以渗流方式经过PRB,因而提高了PRB填料的利用率。优化设计PRB装置对稀土尾水的氨氮平均去除率为14.2%,泥沙平均去除率为58.2%,出水pH在运行前期有明显提高,其处理容量放大60倍后相当于尾水日处理能力354 t·d⁻¹,可满足矿区一般小流域支流的实际需要。以上研究结果可对南方离子型稀土矿区治理提供参考。     

响应曲面法优化聚硅酸铁混凝剂处理腈纶废水

为了提高聚硅酸铁（PSF）混凝剂处理腈纶废水处理效果,采用响应曲面法对实验反应条件进行优化。实验选取原水pH值、混凝剂投加量、沉降时间为自变量,COD去除率和浊度去除率为响应值,采用Box-Behnken实验设计方法,分别建立了二次多项式响应曲面模型。方差分析结果表明,该模型方程显著,模型与实际情况拟合良好,实验误差较小,可以用此模型来分析和预测聚硅酸铁混凝剂处理腈纶生化出水的最佳反应条件。模型优化结果显示,在pH值为7.44,投加量为1.74 g·L-1,沉降时间为17.26 min的条件下,响应曲面模型预测最大COD去除率为57.88%,浊度去除率为95%。     

CCD响应曲面法优化印染污泥木屑基活性炭制备

以印染污泥和木屑为混合原料,以NaOH为活化剂,通过化学活化法制备活性炭.对活化温度、活化时间和活化剂与基质混合比3个因素进行了研究,并采用中心组合设计(central composite design,CCD),建立了相应的二次方程.从响应曲面的方差分析中确立了对响应值影响最显著的因素依次为:活化温度、NaOH基质比和升温速率.其最佳工艺参数分别为:活化温度739℃,升温速率6.59℃/min, NaOH基质比为2.51.在最佳条件下制得碘吸附值为1 518.89 mg/g,BET比表面积为1 617.70 m2/g的活性炭.