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3 250 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 m3(1 kgce=29.307 6 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PB设计和BBD响应面法优化牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺

优化牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺。在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman(PB)设计对影响牡丹籽饼中油脂提取的7个因素(粒度、液料比、浸提时间、浸提温度、超声温度、超声时间、超声功率)进行筛选。根据PB试验结果,选择粒度、浸提温度、液料比、超声温度为考察因素,运用BBD响应面法对牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺进行优化。结果表明:牡丹籽饼中油脂的最佳提取工艺条件为粒度80目、液料比27∶1、浸提温度45℃、浸提时间4 h、超声温度42℃、超声功率320 W、超声时间35 min,在此条件下,牡丹籽油得率为11.15%。

BBD法优化固定填料床曝气去除水中氯代烷烃

采用Box-Behnken Design(BBD)法进行了固定填料床曝气工艺去除水中氯代烷烃的中心组合试验,以三氯甲烷、四氯化碳为例,研究了气水比、进水流量、初始浓度对污染物去除率的影响。试验结果表明,上述3个因素对三氯甲烷去除率有较为显著的影响,而对四氯化碳去除率的影响很小。建立的两种污染物回归模型与实际试验结果均拟合较好,具有统计学意义。上述3个因素对三氯甲烷去除率影响的交互作用较四氯化碳明显,因此重点分析了对三氯甲烷去除效果的交互作用。对于三氯甲烷以及四氯化碳而言,当气水比分别为15和14、进水流量分别为2和4.8 L/min、初始浓度分别为0.258和0.0092 mg/L时为最优工况,此时模型预测的去除率分别为89.8%、100%,二者误差均在可接受范围内。

基于RSM-BBD的高原地区桥墩混凝土性能试验研究

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点,探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验,详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型,旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明,与基准组混凝土相比,适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度,增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响,其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度,粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响,其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著,粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著,粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化,本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

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。

响应面法优化微细粒钛铁尾矿絮凝沉降研究

某选矿厂钛铁尾矿的磨矿细度为-0.074 mm占95%,属于微细粒级尾矿,脱水难度较大。针对其沉降慢的问题,进行了絮凝剂选型试验、单因素试验和响应面试验,计算各个沉降时间的固体浓度、沉降速率和极限底流浓度,探究了矿浆浓度、絮凝剂浓度、絮凝剂单耗对絮凝沉降的影响,并对目标因素进行优化和预测。试验结果表明:1800万分子量的APAM絮凝沉降效果最好;单因素试验中最佳矿浆浓度为6%,最佳絮凝剂浓度为0.02%,最佳絮凝剂单耗为25 g/t;各目标因素在响应面试验的最优值分别为5.58%、0.02%、24.19 g/t,此时得到最大极限底流浓度为64.77%。在此基础上进行3次平行验证实验,试验均值为64.71%,与预测结果近乎一致,显示此试验流程得到的参数具有一定的可靠性,可为微细粒钛铁尾矿参数选择提供依据。

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。

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。

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.

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。

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.

基于响应面法的粉煤灰氨含量测定过程浸提条件优化研究

针对粉煤灰氨含量的测定研究大多考虑单一因素,而忽略了在浸提过程中各因素间的交互作用对粉煤灰氨含量浸提的影响。以浸提剂浓度(A)、固液比(B)、振荡时间(C)作为考察因素,在单因素实验的基础上进行响应面实验,建立回归模型。通过响应面优化确定最佳的浸提工艺并与现有浸提方法的测定结果进行对比。结果表明,影响因素主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC。最佳浸提工艺条件:浸提剂浓度为0.125 mol/L、固液比(质量体积比,g/mL,以下简称固液比)为1∶12.8、振荡时间为22 s。通过验证,发现实测值与预测值仅存在-2%的相对误差。相较现有浸提方法,优化后的浸提方法不仅使浸提时间大幅缩短,还使浸出率增加了73%~91%,为粉煤灰中氨含量的准确测定提供了新的方法与思路。

基于响应曲面法的高速铣削Ti6Al4V表面粗糙度的预测模型与优化

提出了一种铣削难加工材料钛合金Ti6Al4V表面粗糙度的建模方法。采用BBD响应曲面法,建立了用于表面粗糙度预测的多元回归模型,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,从而可以通过切削参数的优化在保证加工质量的前提下获得更高的材料去除率,实现难加工材料钛合金高效切削。

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。

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。

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。

超声波辅助纤维素酶提取牡丹籽饼中多糖及其清除自由基活性研究

采用超声波辅助纤维素酶提取牡丹籽饼中多糖。在单因素试验的基础上,采用PB设计对影响多糖提取量的9个因素(pH、加酶量、酶解时间、酶解温度、超声时间、超声功率、超声温度、液料比、粒度)进行显著性分析。通过BBD响应面法优化最佳提取工艺条件。采用清除DPPH自由基活性评价牡丹籽饼中多糖的抗氧化能力。结果表明,牡丹籽饼中多糖的最佳提取工艺条件为:加酶量0.45%,酶解时间60 min,酶解温度45℃,pH 4.5,超声时间19 min,超声功率300 W,超声温度40℃,液料比19∶1,粒度60目。在最佳工艺条件下,牡丹籽饼中多糖提取量为196.87 mg/g。牡丹籽多糖具有一定DPPH自由基清除能力,但弱于V_C,其IC_(50)值为31.19μg/m L。

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。

响应面法优化棘孢木霉产厚垣孢子发酵工艺

采用响应面法（Box—Benhnken Design）对影响棘孢木霉（Trichoderma asperellum）ZJSX5003菌株产厚垣孢子的4个主要因素（黄豆饼粉．玉米粉用量，甘油添加量，装液量，初始pH）进行了研究。通过对试验数据进行方差分析考察了各因素及其交互作用对厚垣孢子产量的影响；进行回归分析并建立基于统计学的回归方程，计算获得最佳发酵条件：大豆饼粉．玉米粉用量33．25g／L、甘油添加量8．86ml／L、装液量99．35ml／500ml、初始pH值3．26，此时预测的厚垣孢子产量为9．56×107个／ml。在此条件下，实际测得厚垣孢子产量为9．84×107个／ml，达到理论预测值的97．07％，且比优化前提高了69．07％，进一步采用10L发酵罐进行适用性验证，厚垣孢子产量达到1．75X108个／ml，比摇瓶发酵的产量高，为木霉菌厚垣孢子菌剂开发提供了理论依据。

Box-Benhnken响应面法优化白及愈伤组织的增殖培养基配方

为了提高白及组培过程中愈伤的增殖系数,以白及种子为外植体,利用响应面法对诱导愈伤的增殖培养基中的激素水平进行优化。在添加不同浓度的6-BA(6-苄氨基嘌呤)和2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)的正交试验诱导愈伤基础上,根据BoxBenhnken(BBD)试验设计原理,采用三因素三水平的方法对3个激素的不同浓度水平进行组合实验。结果显示,通过回归模型分析获得增殖诱导的最佳培养基为MS+0.801 mg/L 6-BA(6-苄氨基嘌呤)+1.192 mg/L 2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)+0.724 mg/L NAA(萘乙酸)。以优化后培养基进行愈伤组织继代发现其增殖系数为6.1542,为理论预测值的99.74%。利用响应面法对愈伤组织增殖培养基进行优化,为以愈伤组织为研究材料的细胞悬浮培养、遗传转化、种苗快繁等研究奠定了基础。