基于响应曲面中心组合设计的蔗渣炭微波活化制备参数分析与优化

为有效利用农林废弃物、提升生物质炭的制备效益与品质,以微波作为生物质炭的热解能,亚甲基蓝为主要优化指标,基于响应曲面法中心组合设计建立数学模型,分析关键参数对微波加热辅助H_3PO_4改性蔗渣炭亚甲基蓝吸附值的影响,优化蔗渣炭的制备条件。结果表明:最佳制备条件为m(磷酸)/m(蔗渣炭)=1.48∶1,微波活化功率为830W,微波活化时间为26 min时,蔗渣炭亚甲基蓝吸附值为285 mg/g,比理论值高0.7%,说明所建模型可靠。蔗渣炭中孔孔容为1.361 cm~3/g,中孔率为85.3%,属于典型中孔炭,表明微波加热可快速制备富含中孔的蔗渣炭以用于亚甲基蓝等大分子有机物的去除。     

响应曲面法优化光合细菌PB-Z的产氢条件

为探究光合细菌PB-Z产氢的最适产氢条件,在单因素实验的基础上,以镁离子浓度、p H、反应时间为实验因素,以光合细菌PB-Z产氢量为响应值,采用响应面分析法对实验结果进行模拟及分析,建立了产氢量与3个自变量关系的二次多项式数学模型。结果表明,镁离子浓度、p H值、反应时间与产氢量存在显著的相关性。确定光合细菌PB-Z的最佳产氢条件为:镁离子浓度4.77 mmol/L,初始p H 7.05,反应时间77.5 h。在此实验条件下,产氢量为689.3 m L/L-培养基,与预测值相比偏差仅4.8%。说明响应曲面法优化光合细菌PB-Z的产氢条件是可行的。     

饮用水中有机污染物分子的VRML模型

用半经验量子化学计算MNDO-PM3方法,计算了腐殖酸(HA)和3-氯-4-(二氯甲基)-5一羟基-2(5H)-呋喃酮(MX)的几何构型、电子结构等．用MolSurf软件建立了HA和MX的VRML(虚拟现实造型语言)模型．     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物与氟橡胶造型粉的绝热分解

为研究高能钝感材料2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)与氟橡胶造型粉的热分解特性和热稳定性,利用绝热加速量热仪测试其在绝热条件下的热分解过程,获得了热分解的升温速率、温度和压力等随时间的变化关系及升温速率、压力随温度的变化曲线。结果表明,绝热分解开始前有一个缓慢的吸热升温过程,绝热分解过程主要有3个放热反应阶段,其中第二阶段升温速率升降幅度较大,为主要的热分解阶段。绝热分解反应的表观活化能、指前因子和反应热分别为358.87 kJ/mol、3.374×1027min-1和685.62 J/g。造型粉初始分解温度高达290.6℃,具有良好的热稳定性。     

基于Box Behnken设计的煤导热系数分析与预测

为研究分析水分、固定碳及密度3个因素对煤导热系数的影响,选取多个矿井不同煤质的煤作为实验煤样,使用NETZSCH LFA457型激光导热系数测试仪进行测定,并引入二次响应曲面试验设计思想,采用Design Expert软件进行煤质指标的Box Behnken试验设计,按设计表筛选实验数据,构建了导热系数多因素、多水平影响下二次回归响应曲面模型,并对不同采样地点的煤导热系数进行了分析与预测。结果表明:二次回归方程P值小于0.000 1,极显著,失拟项为0.072 4,不显著,回归方程具有统计学意义;当水分在0.9%~10.9%,固定碳在49.3%~83.6%,密度在1.2~1.92 g·cm³之间,对煤的导热系数一次项影响程度为密度>固定碳>水分;二次项影响程度为固定碳和密度>水分和密度>水分和固定碳,且固定碳和密度之间存在交互作用,水分和密度、水分和固定碳之间无交互作用;应用响应曲面模型预测的煤导热系数误差为4.3%,满足精度要求。     

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究*

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。     

碱液预处理玉米秸秆的条件优化及添加剂的选择

利用稀NaOH溶液预处理玉米秸秆,以去除木质素,减少半纤维素、纤维素的损失为目的,采用响应曲面法对预处理条件进行优化,得到的最佳预处理条件为:NaOH溶液浓度0.77%(w/w),预处理时间16 h,温度45.6℃。并且,进一步研究了不同添加剂(聚乙二醇、吐温-80和尿素)与NaOH溶液协同作用下秸秆中木质素的去除效果,结果表明尿素与NaOH的混合溶液对木质素去除效果最显著。秸秆在45.6℃,0.77%NaOH和0.2%尿素混合溶液中浸泡16 h后,纤维素回收率为86.33%,半纤维素回收率为69.89%,木质素去除率为64.93%;与原秸秆相比,纤维素含量提高了31.70%,半纤维素含量提高了6.62%,木质素含量减少了46.48%。     

Fenton降解涂装废水的因素影响及动力学分析

以江苏某电动自行车制造企业的涂装废水为研究对象,采用单因素和响应面优化Fenton氧化处理的反应条件,分析了其动力学过程。结果表明：在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=4.17∶1、氧化反应时间为120 min的条件下,COD和TP的去除率均达到最高,分别为81.32%和98%,其降解过程符合一级反应动力学,室温下降解速率常数k为0.014 2 min^-1,活化能为4.76 kJ·mol^-1。在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=0.78∶1、反应时间120 min的条件下,Fenton半氧化体系对COD去除率可达42.5%左右,处理后废水的B/C比由0.12提高至0.35。综合经济因素,认为Fenton半氧化与生物处理工艺耦合处理实际涂装废水更佳。     

响应曲面法优化絮凝处理木薯淀粉废水

采用中心复合实验设计和响应面分析法研究复合絮凝剂聚合氯化铝锌(PAZC)和聚合氯化铝(PAC)混凝处理木薯淀粉废水,进行设计和分析,以溶液pH值和絮凝剂用量为考察因素,分别以COD、浊度去除率为考察指标,选用最佳优化数学模型描述考察指标和考察因素之间的数学关系,并以设定PAZC和PAC对COD去除率(65%),浊度去除率(90%)和SS去除率(90%)的目标值,通过等高线叠加图预测最优实验条件,得到PAZC投量为6.5 mg/L,pH为7.7时,COD去除率和浊度去除率分别达到最大为76.6%和99.9%;PAC投量为19.2 mg/L,pH为7.8时,COD去除率和浊度去除率最大值分别为64.4%和97.1%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。     

水源水库贫营养好氧反硝化菌群脱氮特性研究

为削减微污染水库中氮素的浓度,通过对西安市李家河水库沉积物进行定向富集驯化,筛选出以Pseudomonas菌为主、具有高效好氧反硝化特性的混合菌群-A1.摇床实验表明,贫营养好氧反硝化菌群A1在15h时硝酸盐氮去除率可达93.39%,硝酸盐氮平均去除速率为0.2073mg/（L·h）;总氮去除率为52.11%,总氮平均去除速率为0.1153mg/（L·h）,无亚硝酸盐积累.氮平衡分析表明,约45%的初始氮被去除转化为气体产物.响应面法（RSM）结果表明,C/N比9.96,温度22.67℃,pH8.01,转速91r/min,溶解氧8.55mg/L是去除总氮（TN）的最优条件.