熵权法结合Box-Behnken响应曲面法优化活血定痛凝胶贴膏提取工艺

目的:优化活血定痛凝胶贴膏的提取工艺。方法:采用熵权法结合Box-Behnken响应曲面设计法,以羟基红花黄色素A、山柰酚、浸出物三项指标的提取率进行综合评分,考察乙醇体积分数、溶剂倍数、滴速3个影响因素,优化活血定痛凝胶贴膏的乙醇提取工艺。结果:最优提取工艺为:乙醇体积分数60%,溶剂倍数为10倍量,滴速2 mL/min,在此工艺条件下,其指标成分羟基红花黄色素A、山柰素、浸出物提取率分别为2.502%、0.118%、21.313%,综合评分为7.546,RSD值1.90%。结论:采用熵权法结合Box-Behnken响应曲面设计法优化的乙醇提取工艺稳定、可行,可用于活血定痛凝胶贴膏的进一步开发利用。

基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton预处理高浓度染料中间体生产废水

为高效处理染料中间体生产废水、优化工艺参数,针对染料中间体生产废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,选用Fenton氧化处理过程,以实际生产废水为研究对象,基于Box-Behnken响应曲面法分别考察了反应时间、初始pH、n(H_2O_2)/n(Fe^(2+))、Fenton试剂投加频率等因素对Fenton法处理废水过程的单独影响及各因素间的交互作用,并建立以COD_(Cr)去除率为评价指标的数学模型进行全面分析.结果表明:各影响因子显著性顺序为初始pH>n(H_2O_2)/n(Fe^(2+))>Fenton反应时间>投加频率,其中n(H_2O_2)/n(Fe^(2+))与投加频率的交互作用最为显著(F=3.43);模型决定系数R^2=0.917 9,说明模型可信度和精密度高;最佳反应条件组合为反应时间30 min、初始pH为3.46、n(H_2O_2)/n(Fe^(2+))为6.12、投加频率为2次.预测最大CODCr去除率为56.53%,验证试验实测平均结果为55.17%,与预测值相比偏差为1.36%.经最优条件处理后废水的ρ(COD_(Cr))由9 600mg/L降至4 000 mg/L左右,ρ(BOD_5)/ρ(COD_(Cr))由0.07增至0.37,可生化性提高.研究显示,采用Fenton法预处理高浓度染料中间体废水可有效提高COD_(Cr)去除率及其可生化性.

Box-Behnken响应曲面法优化大蒜精油萃取工艺

采用单因素试验及Box-Behnken响应曲面法对超临界CO2(SC-CO2)萃取大蒜精油的工艺进行了优化。结果表明:SC-CO2萃取大蒜精油的最优工艺条件为萃取压力35 MPa、萃取温度45℃、萃取时间90 min,在此条件下,大蒜精油平均收率为0.74%。

熵权法联合Box-Behnken响应曲面法优选复方龙血竭双层膜中黄连提取工艺

目的确定指标权重,优选复方龙血竭双层膜中黄连提取工艺。方法以加水量、提取时间和提取次数为自变量,以干膏得率、盐酸小檗碱转移率的综合评分为响应值,应用信息熵权重法(Entropy Weight Method,EWM)确定各指标权重系数,联合Box-Behnken响应曲面法确定最佳提取工艺。结果干膏得率、盐酸小檗碱转移率权重系数分别为:40.76%、59.24%;最佳提取工艺为:加10倍量水,提取3次,每次1.8 h,3批验证试验综合评分均值为99.37,RSD为0.35%,综合评分接近预测值。结论EWM法可用于提取工艺多指标权重的计算,且权重系数科学、合理;优选得到的工艺稳定可行,具重现性和可操作性好,可用于复方龙血竭双层膜中黄连的生产提取。

Box-Behnken响应曲面法筛选金银花中抗流感病毒活性成分研究

目的:辨识金银花中抗流感病毒活性成分,并探讨各活性成分间的相互作用关系与优化配比。方法:以流感病毒神经氨酸酶活性抑制率为表征,采用Box·Behnken响应曲面法进行设计研究。结果:发现金银花中新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、异绿原酸-A具较明显抗病毒活性,相互关系研究表明绿原酸与隐绿原酸之间存在拮抗作用,新绿原酸对其他组分具有协同作用;经模型预测及验证得到优化配比为新绿原酸-绿原酸-隐绿原酸-异绿原酸-A(10μg·mL^(-1):21.028μg·mL^(-1):216.85μg·mL^(-1):52.88μg·mL^(-1)),较金银花作用更强。结论:实验结果可为新型抗流感病毒活性神经氨酸酶抑制剂研究提供参考。

Box-Behnken响应曲面法优化五味子木脂素的提取工艺

以五味子果实为原料,研究五味子木脂素的最佳提取工艺条件。以木脂素提取率为响应值,在单因素试验的基础上,通过Box-Behnken试验设计,考察乙醇体积分数、提取温度、提取时间对五味子木脂素提取率的影响。结果表明,冷凝回流法提取五味子木脂素的最佳提取工艺为:乙醇体积分数90%、提取温度83℃、提取时间232 min,五味子木脂素的提取率为0.54%;采用Box-Behnken响应曲面法建立的数学模型预测性好、稳定可行,可作为五味子木脂素提取的生产工艺。

基于Box-Behnken响应曲面法的硫酸钾盐垢结垢速率影响参数研究

在硫酸钾生产过程中,伴随着母液的蒸发及反应器的循环利用,设备内壁腐蚀与结垢问题非常严重。因此,课题选取A3钢、20#钢、304不锈钢、316不锈钢4种常用化工设备钢材模拟化工设备在硫酸钾生产中的结垢腐蚀情况,以溶液的密度、搅拌速度、溶液硬度、表面活性剂为影响因素,以结垢速率为响应值,得到硫酸钾生产过程中最低结垢速率工艺参数。实验结果表明:结垢速率最低的是20#钢,其工艺参数为钙离子质量分数为0.89%、表面活性剂用量为0.09%、转速为225 r/min、溶液的密度为1.25 g/cm3,结垢速率为0.216 6 g/(h·m2)。

Box-Behnken响应曲面法优化盐炙杜仲炮制工艺的研究

采用Box-Behnken设计响应曲面法优化盐炙杜仲的最佳炮制工艺。在单因素实验的基础上,以炮制时间、炮制温度、盐加入量为影响因素,以w(松脂醇二葡萄糖苷)为响应值,对杜仲盐炙炮制工艺参数进行优化分析。盐炙杜仲炮制工艺最佳条件为炮制时间20min、炮制温度140℃、每100g杜仲加入盐2.0g,在此条件下,实测值与响应曲面法理论值高度拟合,使用该方法能够合理优化盐炙杜仲的炮制工艺。

Box-Behnken响应曲面法优化药对生-炒酸枣仁中总黄酮及总皂苷的提取工艺

目的:通过响应曲面法优化药对生-炒酸枣仁中总黄酮及总皂苷的提取工艺。方法:采用乙醇回流法,以总黄酮及总皂苷得率为考察指标,在单因素实验基础上,利用Box-Behnken响应曲面法优化药对生-炒酸枣仁中总黄酮及总皂苷的最佳提取工艺。结果:优化后该药对总黄酮及总皂苷的最佳提取工艺为乙醇体积分数70%,液固比20mL·g-1,提取温度80℃,提取时间60min,总皂苷得率为(6.29±0.06)%,总黄酮得率为(2.48±0.03)%。结论:该提取工艺稳定可靠,可为药对生-炒酸枣仁的临床应用及开发利用提供参考。

基于BOX-Behnken响应曲面法的KNO_3盐垢结垢速率影响参数研究

金属表面腐蚀与结垢问题广泛存在于盐化工生产的多种过程中,严重妨碍了化工设备的正常运行,造成巨大的能源浪费和经济损失,是一个经过长期研究而至今也一直存在的问题。针对于此,选取A3钢、20#钢、304不锈钢、316不锈钢4种常用化工设备钢材模拟化工设备在硝酸钾生产中的结垢腐蚀情况,以搅拌速度、NH_4^+与K^+物质的量比、过饱和度、溶液pH为影响因素,以结垢速率为响应值,得到KNO_3生产过程中最低结垢速率工艺参数。结果表明:4种钢材中20#钢结垢速率最低,为0.120 7 g/(h·m2),其最佳工艺参数:搅拌速度为148 r/min、n(NH_4^+)/n(K^+)=1.54、过饱和度为73.15 g/L、溶液pH=4.5。

基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton氧化处理柿竹园多金属选矿废水

以柿竹园东波选厂选矿废水为研究对象,采用响应曲面法对Fenton氧化法处理选矿废水的工艺进行优化。以反应pH值、FeSO4·7H2O用量、H2O2用量为影响因素,COD去除率为响应值,通过Box-Behnken响应曲面法建立因素与响应值之间的数学模型,得到最佳工艺条件为:反应pH值2.98、FeSO4·7H2O用量446.76 mg/L、H2O2用量457.66 mg/L,该条件下验证得COD去除率为76.55%,与模型预测值偏差仅1.65个百分点,证明了响应曲面法用于优化Fenton氧化法处理选矿废水工艺的可行性和有效性。

响应曲面法优化二次镍渣微晶玻璃热处理制度

镍渣作为有色冶炼过程产生的冶金废渣,以堆存形式处理,环境影响突出,但含铁量高,是一种极具开发前景的二次利用资源。以二次镍渣为原料制备微晶玻璃,采用响应曲面法并结合Box-Behnke原理设计探讨了核化温度、核化时间、晶化温度、晶化时间及其交互作用对微晶玻璃抗折性能的影响,建立了抗折强度与各因子间的模型。通过模拟优化,确定了最佳热处理工艺参数:核化温度和晶化温度分别为845℃和955℃、核化时间和晶化时间均为80 min。采用最优工艺参数试验验证发现,微晶玻璃主晶相为铁硅灰石和钙长石,抗折强度均值达到126.78 MPa,与模型预测值偏差较小,表明该预测模型可靠有效及工艺优化合理可行。

响应曲面法优化磁性生物质炭吸附水中汞离子特性研究

以玉米秸秆为原材料制备了生物质基炭,经共沉淀法成功制备了磁性生物质碳(Fe_(3)O_(4)@C)用于吸附水中的汞离子。采用控制变量法探究了4个单因素(溶液pH、温度、吸附剂投入量、吸附时间)对磁性生物质炭吸附Hg^(2+)效率的影响,发现pH值和投入量的影响程度较大,吸附时间次之,温度影响较小。借助上述实验结果,使用Design Expert软件,通过Box-Behnken设计汞吸附实验,成功构建了汞吸附效率与上述影响因素之间的回归模型;借助响应曲面法分析,精确确定了最佳的工艺条件。经平行实验验证,磁性生物质炭对水中Hg^(2+)的吸附效率可达到98.91%,经过吸附处理后的含汞废水达到可排放标准。

响应曲面法优化高效除氟药剂的研制及除氟机理

我国电子、光伏、无机氟化工、煤矿开采、煤基化工等行业产生的废水普遍存在氟化物超标问题,除氟药剂法作为废水除氟的新方法,存在投药量及污泥产生量较大等问题。采用响应曲面BBD法对该除氟药剂的制备条件进行试验设计和优化,并与常用混凝剂除氟性能进行对比。通过扫描电子显微镜分析(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)分析手段对不同制备阶段除氟药剂进行表征分析,结合处理后上清液残留元素水平和各元素利用率对除氟机理进行探究。结果表明:除氟药剂最优制备条件为n(M)/n(Si)(M为金属总量)为44.91、n(Al)/n(Mg)为40.64、n(Al)/n(Fe)为34.92,在该条件下所制备的除氟药剂在投药量1.35 g/L时,氟离子质量浓度由20 mg/L降至0.71 mg/L,达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值1.0 mg/L以下,氟离子去除率达96.45%,响应曲面法建立的模型相关系数R 2为0.9690;对于初始氟质量浓度10~200 mg/L的含氟水样,除氟药剂按比例投加,上清液剩余氟质量浓度均小于1.0 mg/L;与常用混凝剂的除氟性能顺序为:除氟药剂>PAC(聚合氯化铝)>PAFC(聚合氯化铝铁)>PFS(聚合硫酸铁);SEM和XRD表征分析发现除氟药剂形态和结构均发生改变,通过反应聚合形成多种多羟基聚合物,这些多羟基聚合物与氟离子间发生离子交换,从而去除氟离子;通过对上清液残留进行元素分析,结合所投加除氟药剂中各金属元素浓度,分析得出铝、硅、铁、镁的元素利用率分别为99.98%、97.16%、92.22%和18.39%;除氟药剂对多种实际含氟工业废水均高效且适用。

响应曲面法优化混凝-吸附工艺的条件研究

以江苏省句容市某污水厂的进水为研究对象,应用响应曲面法对混凝-吸附组合工艺强化一级处理时脱氮除磷和“碳捕捉”效果及影响因素进行研究。借助Design-expert软件中的Miscellaneous模型建立了以化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)去除率为响应值的多元二次回归模型,对絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和吸附剂硅藻土(DE)的复配比、水力条件-搅拌强度2个影响因素进行优化。结果表明:混凝—吸附组合工艺降碳、脱氮、除磷效果均优于单一吸附工艺和常规的混凝工艺,其效果主要受药剂间的复配比的影响,回归模型具有较高的显著性,预测结果与工程实际有较好的吻合度。经模型优化,在总投药量不变的情况下,PAC和DE最佳复配比为1∶1.92,最佳水力条件——搅拌强度为388 r/min,此时CODCr、NH3-N和TP去除率分别达到了72.4%、52.1%和71.5%。

基于响应曲面法优化氮掺杂活性炭的制备和CO_(2)吸附性能研究

氮掺杂活性炭制备过程中影响其性能的因素极其复杂,单一因素的定性分析无法满足对制备条件的准确调控,而多因素耦合量化分析可以弥补不足。以煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,与尿素共热解制备氮掺杂活性炭,通过响应曲面法(RSM)进行建模,以量化分析多因素耦合作用对活性炭产率和不同温度下(25℃,50℃和75℃)对CO_(2)吸附性能的影响,同时优化制备工艺参数,并且在此实验设计基础上利用线性拟合方法预测不同温度下CO_(2)吸附量的相关性。结果表明:对活性炭产率的影响由大到小的单因素依次为掺氮比(尿素与煤沥青的质量比)、活化温度、碱碳比(KOH与煤沥青的质量比)、活化时间,活化温度和活化时间的耦合作用影响最显著,碱碳比是影响活性炭CO_(2)吸附量最为关键的因素,但随吸附温度升高其他因素影响显著性增强;不同温度下CO_(2)吸附量可以进行相互预测,且相邻温度下CO_(2)吸附量之间的预测效果更好;得到的最佳制备条件为活化温度650℃、活化时间1.25 h、碱碳比2.5、掺氮比0.3,相应的活性炭产率可达59.316%,在25℃,50℃和75℃下CO_(2)吸附量分别为3.474 mmol/g,2.355 mmol/g,1.358 mmol/g。

基于Box-Behnken响应面法优化膝痛康β-蜕皮甾酮的提取工艺

目的优化膝痛康方剂中β-蜕皮甾酮的提取工艺。方法采用Box-Behnken响应面法和单因素试验,对提取过程中的浸泡时间、提取次数、提取时间和甲醇倍量等进行优化,通过响应面模型分析与预测,得到最佳的提取工艺条件,并对最优条件进行验证。结果饮片浸泡96 min,提取100 min,反复2次,甲醇倍数为16倍,此时牛膝的提取工艺达到最佳,在此提取工艺下β-蜕皮甾酮的提取量达到最大。结论该提取方法具有设备简单、成本低、提取工艺稳定等特点,此外,该提取工艺具有较好的应用价值,以其为膝痛康的应用提供实验依据。

单因素考察结合Box-Behnken响应面法优化脑络欣通颗粒制备工艺及对脑卒中大鼠的影响

目的 完善脑络欣通颗粒的生产制造工艺考察研究,筛选出最佳辅料构成和最佳制备工艺条件,为脑络欣通颗粒的开发和应用提供理论和实验基础。方法 通过对脑络欣通颗粒干燥工艺的研究,考察辅料种类、辅料用量以及进风温度。在单因素实验的基础上研究脑络欣通颗粒最佳药物辅料构成,利用综合评分筛选出最佳的辅料种类、最佳的药辅比及最佳的乙醇浓度,再通过使用Box-Behnken响应面法对制备工艺设计进行优化。根据所得工艺进行制粒,对脑卒中模型大鼠进行脑络欣通颗粒剂灌胃给药,初步观察脑络欣通颗粒对脑卒中大鼠的疗效。结果既得颗粒剂干燥工艺研究考察结果中,辅料种类为糊精,辅料用量为5%,进风温度为145℃。脑络欣通颗粒最佳制备工艺:辅料种类为糊精,药辅比为1∶0.5,乙醇体积分数为95%,在此条件下综合评分值为0.872 946。相比脑卒中模型组大鼠,脑络欣通颗粒剂组神经元细胞数目有明显增加,初步推断颗粒剂对脑卒中大鼠有治疗作用。结论采用响应面法优选脑络欣通颗粒的制备工艺结果可靠,稳定性较高,方法简单可行,颗粒剂药效显著,可为脑络欣通颗粒剂的工业化生产提供依据。

CRITIC-AHP复合赋权法结合Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺

目的优选蜜桑叶的炒制工艺。方法以炒制温度、炒制时间、辅料用量为考察因素,以绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮、水分为指标成分,采用CRITIC熵权法及层次分析法(AHP)确定各指标成分的权重,以上述指标成分的综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺并验证。结果优选的炒制工艺为加25%辅料,170℃炒制10 min。绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮平均含量分别为1.412,1.038,2.207,1.231,31.816,106.702 mg/g,水分平均含量为10.99%。综合评分的理论值为98.019分,实测值(97.585分)与之接近(RSD为0.843%)。结论优选出的蜜桑叶炒制工艺稳定、合理、可行,可为蜜桑叶的工业化生产提供依据。

Box-Behnken响应面法优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷提取工艺

目的优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取工艺。方法在单因素试验基础上,以液料比、提取时间和乙醇体积分数为影响因素,以丹皮酚和芍药苷提取率的总权重综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选最佳提取工艺,并进行验证试验。结果最佳提取工艺为液料比28倍,提取时间150 min,乙醇体积分数52%。此工艺条件下,丹皮酚提取率为0.49%(RSD=1.33%,n=3),芍药苷提取率为5.38%(RSD=1.07%,n=3)。结论该提取工艺稳定、可行,可用于紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取。