基于响应面法中BBD法和CCD法的丙烷回收参数优化对比

为优化丙烷回收工艺运行参数,以丙烷回收率和单位综合能耗为响应值,采用响应曲面法中的Box-Behnken设计(BBD)和中心复合设计(central composite design,CCD)试验优化工艺参数,从方差分析、帕累托图分析、响应面分析和优化结果4个方面优选最佳试验方法。结果显示,CCD法建立的二次响应回归模型的显著性优于BBD法,且CCD法响应曲面分析参数交互作用的显著性结果与方差分析一致。CCD法优化得到的最佳工艺如下:脱乙烷塔压力为3250 kPa,低温分离器温度为-55.6℃,液相回流比为98%,丙烷回收率为98.1%,单位综合能耗为114.1 kgce/10^(4)m^(3)(1 kgce=29.3076 MJ)。在最优工艺参数条件下,丙烷回收率增加了4.36%,产品收益达到3.548万元/d,且预测误差均小于0.2%。

基于RSM-BBD的混合骨料充填料浆配比优化

针对混合骨料充填矿山,为了确定充填料浆优化配比,首先进行充填材料物化特性分析,在此基础上,根据泰波级配理论和最大堆积密实度理论,确定棒磨砂-废石配比;然后采用BBD响应面法设计13组试验,研究料浆质量分数、胶砂比(胶凝材料与骨料的比值)、混合骨料配比对充填体强度影响规律.最后以各龄期强度为响应值构建响应面模型,揭示各响应参数与目标响应量相关关系及多目标条件下充填料浆优化配比.研究结果表明,充填体强度不仅受单因素影响,而且各因素间交互作用对充填体也有很大影响.其中料浆质量分数与骨料配比的交互作用对充填体早期强度起决定性作用,胶砂比与骨料配比的交互作用对充填体中期强度影响显著,充填体后期强度受料浆质量分数和胶砂比交互作用影响较大.以充填成本作为目标建立优化模型进行优化,由此获得充填料浆的优化配比为:料浆质量分数80%,胶砂比为1∶6,棒磨砂-废石配比为3∶7.通过试验验证满足金川矿山充填体强度要求.

基于RSM-BBD的全尾砂浆絮凝沉降参数选择及优化

针对鞍钢矿山较细全尾砂絮凝沉降存在底流浓度低和沉降速度慢等问题,通过选择及优化絮凝沉降参数来提高絮凝沉降效果。首先对全尾砂和絮凝剂等试验材料进行物化分析,并在此基础上进行絮凝剂优选试验,确定了絮凝剂类型;其次采用Design-Expert软件中Box-Behnken响应面法(RSM-BBD)设计并进行了13组试验,根据试验结果建立响应面回归模型,研究各因素及其交互作用对全尾砂絮凝沉降的影响,并在此基础上采用多目标规划来优化全尾砂浆浓度、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度等参数的配比。结果表明:全尾砂絮凝沉降不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用影响;最优参数配比为全尾砂浆浓度19.79%、絮凝剂单耗37 g/t、絮凝剂溶液浓度0.2%。以此参数进行验证试验,得到底流浓度为69.55%、沉降速度为10.39 m/h,均满足要求。最后对全尾砂絮凝沉降机理进行分析,为全尾砂絮凝沉降参数设计及优化控制提供理论支撑。

PB-BBD响应面法优化全金属水力振荡器性能的研究

目前从各类水力振荡器的现场应用看,普遍存在压耗偏大的问题,使钻井液辅助破岩的能力降低。基于自激涡流振荡的原理,设计了一种全金属水力振荡器,为充分发挥其性能,降低压耗,需对振荡器内部结构进行优化。通过Plackett-Burman设计对内部各结构参数进行了筛选试验,确定显著影响参数为射流道宽度、工具厚度和出口直径,再用Box-Behnken Design响应面法对显著影响参数进行分析,得到全金属水力振荡器内部结构参数的优化组合为射流道宽度14 mm、工具厚度41.432 mm、出口直径为46 mm,最后通过数值分析验证了优化方法的有效性。

HPLC结合BBD响应面法优化党参中党参炔苷的含量测定方法

采用HPLC法结合BBD响应面法优化党参中党参炔苷的提取工艺并建立含量测定方法。以党参为原料,在单因素的基础上,采用Box-Behnken设计实验组别,选取超声时间、液料比和甲醇浓度作为影响因素,以党参中党参炔苷含量为指标,采用高效液相色谱法(HPLC)进行检测,确定党参中党参炔苷的最佳提取工艺。结果表明,党参中党参炔苷提取工艺的最佳条件为:超声提取时间为40 min,液料比为40,甲醇浓度为70%。在最佳条件下,党参炔苷的含量为0.152%。响应面分析法优化的含量测定提取工艺,参数准确可靠,提取效率高,方法可行。建立的含量测定方法稳定可靠,可为党参的质量控制体系建立提供理论基础和实用价值。

基于RSM-BBD的浮选金精矿碘化浸出工艺优化

针对碘化法浸金工艺存在成本高、药剂消耗大等问题,基于单因素实验,采用Box-Behnken Design响应面法设计实验方案,考察碘初始质量浓度A、液固比B、浸出时间C对金浸出率的影响,建立响应面回归模型。结果表明,变量因素及其交互作用与金浸出率的主效应关系:C>B>A,AC>BC>AB;在粒径小于74μm的颗粒占总量的99.3%、pH值6~7、碘初始质量浓度7.2 g/L、碘与碘化钾摩尔比1∶6、液固比3.8∶1、浸出时间3.7 h的最佳工艺条件下,金浸出率为91.02%,与预测值91.25%非常相近。该研究可有效降低浸金工艺成本,进一步推进碘化法浸金实现工业化应用。

BBD-RSM法优选蛋黄油软膏的制备工艺研究

目的优选蛋黄油水包油型(O/W)和油包水型(W/O)软膏的制备工艺。方法通过干馏法提取蛋黄油,以颜色、硬度、皮肤涂抹均匀性等考察因素综合评分为指标,采用Box-Behnken设计-响应面法(BBDRSM)优选最佳成型工艺。结果优选出的O/W型软膏的处方为:十八醇2.94 g,白凡士林2.59 g,十二烷基硫酸钠0.20 g,甘油1.24 g,蒸馏水10 g,蛋黄油2.55 g;W/O型软膏的处方为:液状石蜡3.87 g,硬脂酸0.25 g,蜂蜡1.62 g,硼砂0.09 g,水1.65 g,石蜡1.3 g,蛋黄油1.32 g。结论采用最佳制备工艺制备的O/W型与W/O型蛋黄油软膏成型性能优良,涂抹性好。O/W型软膏较W/O型软膏颜色较浅且油腻感低,显微镜下油滴分布较均匀且密集。该制备工艺简单可行,稳定可靠,适用于工业化生产。

旋风分离器内置导流叶片结构参数优化研究

为研究旋风分离器内置导流叶片各个结构参数之间的相互作用,基于CFD数值模拟方法和BBD试验设计,采用二阶多项式基函数建立了Stairmand旋风分离器的叶片轴向位置、叶片长度及叶片偏转角度与分离效率及压降间的数学模型。拟合结果表明:响应目标的决定系数均在0.99以上,表明相关性和回归模型效果较好。使用Design Expert软件处理数据后选择了最佳推荐点,对分离器结构进行了优化。优化后的模型与原结构对比结果如下:优化模型的压降略有上升;颗粒直径在1~20μm范围内时,优化前后分离器的分离效率变化明显,尤其在1~15μm范围内时,优化前分离效率为6.8%~31.0%,优化后则达到了17.0%~54.0%,提升约20个百分点;而当粒径在15~40μm区间时,优化前后的分离效率变化不明显,尤其是在粒径20~40μm时,优化前的分离效率为71.0%~98.0%,而优化后的分离效率只有77%~99%,提升约10个百分点;优化后的模型性能符合“高效低阻”的设计目标。所得结论可为旋风分离器内置叶片的改进提供设计指导。

三七药渣中多糖提取工艺优化及其动力学分析

以三七药渣为原料,探讨了超声辅助提取三七药渣中三七多糖的优化工艺,并对提取过程进行动力学分析。在单因素实验的基础上,利用BBD(Box-Behnken Design)响应面法优化工艺条件,得到最优提取条件为:超声温度60℃、超声功率136.8 W、超声时间53 min、液固比43 mL/g,此时多糖得率为6.79%。通过测定不同超声功率、不同超声时间下提取液中的多糖浓度,得到超声辅助提取三七药渣中三七多糖的提取速率常数、相对萃余率,验证了所推导的动力学模型,拟合得到了半衰期以及有效扩散系数回归方程。

Bacillus megaterium ZS-3最佳发酵培养条件优化

为提升巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)ZS-3有效菌体数量,降低ZS-3发酵成本,通过单因素、正交与响应面相结合的方法探究ZS-3产活菌数最高的碳源、氮源、无机盐、转速、装液量、pH、温度和接菌量等培养条件。单因素与正交实验筛选得ZS-3最适培养基与比例为碳源1.0%(质量分数)、氮源0.5%、磷酸氢二铵0.5%和十二水合硫酸铝钾0.5%;响应面优化后ZS-3培养条件为装液量40%、转速200 r/min、pH值6.67、培养温度30.37℃、接种量1.31%(体积分数)时生物量达到最高,优化后培养的菌体数量可达到1.21×10^(9) cfu/mL。经过优化后ZS-3活菌数为原始培养条件产生的活菌数的3.9倍。降低了发酵成本,为未来可能的工业化扩大发酵生产提供参考与数据支持。

表面织构对PTFE复合材料摩擦磨损行为的影响

为了研究表面织构对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其作用机理,采用BBD响应面法对试验进行设计与分析,利用LSR-2M往复摩擦试验机测试了复合材料的摩擦学性能,建立了织构参数与摩擦系数和体积磨损率之间的二次回归模型,研究了槽宽、间距和角度参数及其交互作用对复合材料摩擦学性能的影响.结果表明:二次回归模型显著,拟合精度分别为82.9%和83.2%,预测出槽宽323.2μm、间距295.4μm、角度88.7°时摩擦系数存在最小值0.147,槽宽331.1μm、间距307.6μm、角度87.6°时体积磨损率存在最大值8.11×10^-5 mm^3/(Nm);织构增大了初始摩擦系数和体积磨损率,但有利于储存磨屑,在接触应力作用下磨屑中的纳米粒子与槽底及侧面的粗糙峰形成了机械互锁,提高了磨屑的附着力,促进了转移膜的生成.

基于响应面的水平井-直井整体压裂参数优化方法

实施整体压裂改造技术的关键之一在于多裂缝参数优化,针对传统方法将该问题简化为单变量优化的不足,提出了响应面分析法,并将该方法应用于大庆外围某低渗透油田水平井-直井整体压裂裂缝参数的优化问题。利用BBD方法进行了实验设计,建立了响应模型,进行了参数显著性分析和交互作用分析,确立了最优的整体压裂裂缝参数组合,同时在实际井网中得到了较好的应用。结果表明,基于响应面的整体压裂裂缝参数优化方法可行有效,较好地避免了传统研究方法的局限性。

响应表面优化法及其在天然产物成分提取中的应用

本文介绍一种广泛用于科学研究和生产实践中的实验条件多元优化方法——响应表面优化法(RSM),重点讨论其中应用最多的BBD法(Box-Behnken design),并通过详细论述应用BBD法优化微波辅助提取柿叶中总黄酮条件的过程,从实验设计、数据统计处理和分析对BBD法应用于天然产物成分提取进行系统的介绍.

针对表面粗糙度和刀具振幅的切削用量优化研究

对进给量、切削速度和轴向切深这3个切削参数对工件表面粗糙度和刀具振动幅度的影响进行试验研究。采用BBD响应面法对6061铝工件进行端铣加工试验,并通过数学建模对试验结果进行分析。提出一种基于遗传算法的多目标优化方法来同时减小工件表面粗糙度和刀具振动幅度。建立能预报表面粗糙度和刀具振动的径向基神经网络模型,并通过试验验证其准确性。

丁香酚纳米脂质体的制备条件优化、表征及其体外抑菌效果

为解决丁香酚易挥发、难溶于水和不稳定等问题,将其制备成丁香酚纳米脂质体(ENL),并检测其体外抑菌效果。采用薄膜水合超声法制备ENL,在单因素分析基础上以BBD响应面法优化制备工艺;对其形态、粒径、多分散指数(PDI)、体外释放等进行表征;以微量肉汤稀释法检测ENL对大肠杆菌的抑菌效果。ENL的最佳制备条件为:大豆卵磷脂与胆固醇的质量比5.4∶1、丁香酚浓度1.5%、超声时间10 min,包封率可达到(72.42±0.22)%。平均粒径大小为(203.97±8.66)nm, PDI为0.23±0.03,Zeta电位为(-2.18±0.18)mV,具有较好的分散性。透射电镜下,ENL形态近似球形;ENL中丁香酚的红外光谱特征峰消失,提示丁香酚被成功包裹到脂质体中;24 h内在胃肠模拟液中的累积释放量约为60%。30 d内在4℃和25℃两种储存情况下,ENL平均粒径大小及PDI变化不大,与丁香酚相比,ENL具有更好的稳定性。体外抑菌试验结果表明:ENL的抑菌效果比丁香酚增强2~4倍,其对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)为0.31 mg/mL,该浓度可明显抑制大肠杆菌从生长期到对数期的进程;4 MIC处理4 min可杀灭参考株ATCC25922,10 min可杀灭临床分离耐药株AHM5C23;扫描电镜发现,ENL处理引起菌体发生皱缩和细胞膜破损。优化制备的ENL具有较好的均一性和分散性,方便使用,在胃肠模拟液中缓慢释放,且增强了丁香酚的抑菌效果。

基于响应面和粒子群算法的悬置多目标优化

为了改善某厂商驾驶室悬置平顺性较差的问题,进行了实车道路平顺性实验并选出了平顺性较好的结构,并提出了一种新的优化方法优化了悬置的参数:在ADAMS中建立了参数化模型,以驾驶室地板垂向加权加速度均方值和质心俯仰加权加速度均方值作为响应评价指标,用Box-Behnken Design(BBD)试验设计方法进行了多次仿真,根据仿真结果得到了两个响应量的响应面,并根据最小二乘法拟合出了相应的响应多项式方程,对两个响应量取不同权重,用粒子群算法(PSO)对目标函数进行了优化。结果表明,优化后的垂向加权加速度均方值和俯仰加权加速度均方值有明显下降,系统平顺性得到提高。

应用超声辅助法对山楂果实中的黄酮物质进行萃取

在植物活性成分的提取中,超声辅助法是近年来兴起的一种绿色技术。以乙醇为提取液,采用超声波辅助提取法提取山楂黄酮。通过BBD响应面优化设计,进一步研究了山楂黄酮的提取效率,同时用DPPH法分析了该工艺下山楂黄酮提取物的结构活性,以抑制率表示。实验结果显示,实验条件:41.24∶1(mL/g)的液料比、69.99%的乙醇体积分数和38.93 min的萃取时间为该实验最佳工艺条件,此条件下黄酮提取率达到1.123 mg/g。DPPH法的实验结果表明,其半抑制浓度IC50=0.147 mg/mL,具有良好的抗氧化性能,说明超声辅助法在山楂黄酮类化合物的提取过程中能较大程度地保留黄酮类化合物的结构活性。

大规模网络混合分解的一种新方法

基于伴随图，针对单纯节点分解和边分解方法中存在的问题，提出了ＢＢＤ形式混合分解的新方法。结合撕裂法、选代时间分析以及波形松驰法提出了新的模拟分析算法，给出了改进的数据结构、算法框图及实例分析。这种算法在内存和计算速度方面具有明显的优势。

基于响应面法的某矿全尾砂絮凝沉降参数优化

为对某矿山全尾砂絮凝沉降参数进行优化,提出利用BBD响应面法确定其最优参数。实验结果表明:供砂溶度对絮凝沉降速度影响最大,其次为絮凝剂添加浓度,絮凝剂单耗对全尾砂絮凝沉降速度影响不大。根据某矿山实际情况得出的最佳全尾砂絮凝沉降参数为供砂浓度16.28%,絮凝剂单耗为8.22 g/t,絮凝剂添加浓度0.12%,按照此方案得到的沉降速度为409.46 cm/h,与理论值429.937 cm/h的误差为5%,利用响应面法优化得到全尾砂絮凝沉降参数具有一定的可靠性,能够为矿山全尾砂絮凝沉降参数进行优化提供理论依据。

BBD-响应面法优化黑果枸杞色素的渗漉法提取工艺及其纯化工艺研究

目的:采用BBD-响应面法优化黑果枸杞色素的渗漉法提取工艺,并对其纯化工艺进行研究。方法:采用单因素实验结合BBD-响应面法,对影响渗漉法提取的3个主要因素乙醇浓度、渗漉速度、溶剂倍数进行了优化。通过筛选出吸附性能最好的大孔树脂,对影响其吸附与解析的因素:上样液浓度、上样液pH值、径高比、上样流速、水洗用量、洗脱剂浓度、洗脱剂pH值、洗脱剂流速进行考察,并对色素色价和产率进行测定。结果:最佳工艺是采用pH3.0,20倍量79%乙醇,以1 mL/min的流速进行渗漉提取。采用X-5大孔树脂纯化色素,径高比1:15、色素液浓度0.02 g/mL,上样液pH3.0、上样量90 mL,流速3 mL/min为最佳吸附条件;以5 BV的95%乙醇在pH2.0、流速3 mL/min的条件下洗脱效果最佳,纯化色素产率可达7.33%,色价为21.7,重复性较好,适合于工业化生产。结论:该工艺操作简单、重复性好,节约成本,可为色素大工业生产提供参考。