张跃，刘勇健，庄虹，邰佳，刘昊

　　(姑苏科技学院化学与生物工程学院，江苏姑苏215009)

　　择要：行使origin pro软件以及1stOpt软件钻研剖析铁炭微电解法解决电镀含氰废水的试验数据建设工艺的数学模子。正交实验以及单要素实验后果标明优前提为进水pH值3.5，铁炭体积比2：1，水力停留工夫(HRT)60 min，曝气60 min，总氰去除了率达96.3%。依据4个变量与总氰去除了率间的没有同法则关系，运用origin pro软件对其辨别进行单要素多项式拟合或S型曲线拟合，建设各自的数学模子，相干系数辨别为0.969 九、0.984 六、0.994 8以及0.995 8。行使1stOpt软件依据正交实验数据以及单要素模子方程进行多元非线性拟合建设微观数学模子，相干系数达到0.941 3。该模子的参数值比拟后果与正交实验测患上要素影响秩序分歧，较量争论出的模仿值与试验值吻合较好，标明该模子可以正确反响微电解法去除了电镀含氰废水中总氰的成果，对后续钻研以及放年夜有踊跃意思。

　　要害词：微电解;多元非线性拟合;含氰废水;数学模子

　　中图分类号：X703.1文献标记码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2012.01.023文章编号：1003-6504(2012)01-0107-04

　　电镀废水是一种起源广、净化年夜的产业废水之一[1]，成份复杂含有年夜量重金属以及剧毒的氰化物[2]。氰化物对天然界以及人类及水中微生物而言是毒的物资之一[3-4]。微电解技巧解决电镀含氰废水可以达到国度排放规范(GB8978-1996第二工夫段一级规范)[5-6]。影响微电解反响对电镀含氰废水总氰去除了成果的次要要素有进水pH值、铁炭体积比、曝气工夫以及水力停留工夫(HRT)4要素[7]。刘勇健等对微电解法深度解决印染废水回归剖析提出数学模子[8]，姜莉莉等行使低温加压水解法降解含氰废水建设了氰化钾水解去除了率与水解温度、反响工夫的数学模子[9]，但微电解工艺除了氰方面未见数学模子有报导。本文将对单要素试验后果行使origin pro软件进行多项式以及S曲线拟合，建设各单要素与总氰去除了率关系的数学模子，并进一步行使1stOp软件建设以进水pH值、铁炭体积比、曝气工夫以及HRT为变量的总氰去除了率数学模子，并对模仿值以及实际值比拟验证模子，为深化钻研其作用机理和将实验钻研的效果放年夜到产业规模的使用奠基了根底以及实践根据。

　　试验资料、仪器及检测办法见后期工作[7]。测试原水取自杭州嘉兴某电镀厂的镀键荡涤水，其次要成份见表1。

　　1·正交实验

　　依据微电解作用机理，试验拔取初始pH值、铁炭体积比、HRT以及曝气工夫要素建设4要素3程度正交实验，各要素及程度见表2，实验直观剖析后果见表3。

　　由正交试验后果可看出，正在抉择程度范畴内，铁炭微电解解决电镀废水总氰去除了率高能达到96.3%，各要素影响程序顺次为：曝气，pH值，HRT以及铁炭体积比。

　　2·单要素与总氰去除了率关系的数学模子方程

　　2.1初始pH值对总氰去除了率关系的数学模子方程

　　辨别取400 mL电镀废水，用20%硫酸溶液以及10%氢氧化钠溶液调理pH值为2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0，10，12，管制铁炭比为1：1，没有曝气，HRT为1 h，取反响液用氢氧化钠溶液调理pH值至8~10，经积淀后过滤，取滤液测定总氰去除了率。初始pH值对总氰去除了成果及拟合曲线如图1所示。

　　由于pH值对Fe2+/Fe与H+/H2电对间的电势差、铁屑外表氢气泡产量以及氢氧化物、络合物量有间接影响，并依据总氰去除了率正在pH值高于3.5后疾速降落，偏偏碱性时降落速率变缓的景象，决议采纳多项式拟合，选定阶数为5，拟合方程A见表4。该拟合曲线正在初始pH值小于5时拟合度较好，跟着初始pH值的添加，曲线拟合水平开端降落。因而该曲线正在pH值小于5时能更好的反映出初始pH值与总氰去除了率之间的关系。

　　2.2铁炭体积比对总氰去除了率关系的数学模子方程

　　调理废水pH值为3.5，管制铁炭比辨别为3：1，2：1，1：1，1：2，1：3，其余前提没有变，测定总氰去除了率。去除了成果及拟合曲线如图2所示。

　　铁炭比高下都间接影响原电池的数目。高铁炭比中铁屑含量较高耗费更多氢离子会进步pH值，升高去除了率，但溶解出的亚铁离子经过氧化以及络合反响会进步去除了率。跟着铁炭比升高，后者影响变年夜。另外，废水中铜离子等置换耗费一局部铁屑，进步氧化复原电位。依据剖析，抉择抛物线拟合失去方程B见表4。

　　2.3 HRT对总氰去除了率关系的数学模子方程

　　管制铁炭比为2：1，调理HRT辨别为15 min、30 min、45 min、60 min、75 min以及90 min，其余前提没有变，测定总氰去除了率。HRT对氰去除了成果及拟合曲线如图3所示。

　　反响初，溶液中氰离子分散到体系的速率限度了反响速度，跟着重生态的亚铁离子、氢离子的孕育发生以及分散放慢，体系中氧化复原以及络合积淀等反响可以减速去除了总氰量。60 min后，去除了速率降落且去除了率稳固正在略年夜于67%程度。依据这个法则，用S型曲线拟合失去方程C见表4。

　　2.4曝气对总氰去除了率关系的数学模子方程

　　管制曝气工夫辨别为15 min、30 min、60 min、90min、120 min以及没有曝气，曝气工夫为90 min以及120 min的反响正在达到HRT后，取上清液持续曝气，其余前提没有变，测定总氰去除了率。去除了成果及拟合曲线如图4所示。

　　曝气对溶液具备搅拌作用，消弭浓化极差，添加废水的含氧量，因O2的复原反响的规范电位要比H+复原反的规范电位高1.228 V，以是曝气能够疾速进步去除了率，但初始氧气溶解较慢，去除了速率较慢。当氧气达到溶液饱以及值时，去除了率稳固正在90%以上。行使S型曲线拟合失去方程D见表4。

　　3·微电解解决电镀含氰废水数学模子的建设

　　3.1模子假定

　　对本模子建设的反响前提进行实践假定，建设此模子的假定前提次要是：

　　(1)铁屑长时间运转易外表钝化，正在活期进行反冲刷以及清算下，可疏忽其影响。

　　(2)对溶液曝气，假设溶液中含氧量未达到年夜量时与曝气工夫呈线性关系。

　　(3)溶液中进行曝气以及活期搅拌，浓差电位将被疏忽，溶液始终均一。

　　(4)溶液是不成紧缩的，即没有存正在溶液挥发景象。

　　3.2模子建设

　　以进水pH值、铁炭体积比、曝气工夫以及HRT为变量，采纳数学统计形式，行使origin软件连系正交实验数据对微电解解决电镀含氰废水的总氰去除了率进行曲线拟合，公式选用各个单要素实验的数学模子方程进行拟合，单要素方程见表格3，失去以下公式：

　　3.3模子剖析

　　拟合的数学模子方程与实验数据的相干系数的平方R2达到了0.941 3，阐明建设的数学模子能较好地反映微电解解决电镀含氰废水各类影响要素与总氰去除了率之间的关系;从所患上数学模子中还能够看出，p5>p2>∣p4∣>∣p3∣，阐明正在4个影响要素中对微电解解决电镀含氰废水总氰去除了率影响年夜的是曝气工夫，其次是pH值以及HRT，初是铁炭体积比，其后果与后期正交实验所患上论断相反，实践模子论断与实验放弃了分歧性，可见建设的数学模子可以正确反映微电解解决电镀含氰废水的总氰解决成果。

　　行使正交实验后果与模子方程正在其前提下进行拟合失去的拟合曲线见图5。图5较好地体现出二者曲线的拟合状况。

       4·论断

　　(1)使用origin pro软件对总氰去除了率与初始pH值、曝气工夫、铁炭体积比、HRT4要素单要素试验后果进行多项式或S型曲线拟合，拟合系数均年夜于95%，可以主观反映总氰去除了率与各单要素之间的法则。

　　(2)低pH值利于进步总氰去除了率，好区间正在3到4，pH值进一步进步会升高去除了率。铁炭体积比值为2时，成果佳。HRT正在60 min后去除了率趋于均衡。曝气可以进步去除了率，但曝气工夫达到45 min后，再添加工夫进步空间很小。

　　(3)微观数学模子相干系数为0.941 3，建设的数学模子方程论断与正交实验的后果分歧，能够对将来的试验进行较好的预算以及模仿，具备较高的参考代价以及指点作用。

　　[参考文献]略