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响应面法优化双水相萃取污水中铅离子工艺研究

谢勇武 谭属琼 杨星霞

谢勇武, 谭属琼, 杨星霞. 响应面法优化双水相萃取污水中铅离子工艺研究[J]. 福建农业学报, 2018, 33(4): 430-437. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.04.018
引用本文: 谢勇武, 谭属琼, 杨星霞. 响应面法优化双水相萃取污水中铅离子工艺研究[J]. 福建农业学报, 2018, 33(4): 430-437. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.04.018
XIE Yong-wu, TAN Shu-qiong, YANG Xing-xia. Optimization of Lead Ion Removal from Sewage Using a Two-phase Aqueous Filtration System[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(4): 430-437. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.04.018
Citation: XIE Yong-wu, TAN Shu-qiong, YANG Xing-xia. Optimization of Lead Ion Removal from Sewage Using a Two-phase Aqueous Filtration System[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(4): 430-437. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.04.018

响应面法优化双水相萃取污水中铅离子工艺研究

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.04.018
基金项目: 

福建省教育厅中青年科技项目 JAT170877

福建师范大学闽南科技学院教改项目 MKJG-2017-005

详细信息
    作者简介:

    谢勇武(1984-), 男, 讲师, 研究方向:生物提取及作物遗传育种(E-mail:272085752@qq.com)

  • 中图分类号: O658.2

Optimization of Lead Ion Removal from Sewage Using a Two-phase Aqueous Filtration System

  • 摘要: 利用聚乙二醇(PEG)600和(NH42SO4双水相系统结合原子吸收光谱法对铅污染模拟的水体进行萃取工艺优化研究。在研究PEG600-(NH42SO4-H2O双水相体系中各单因素对铅离子的萃取率的影响基础上,再用响应面试验优化双水相萃取污水中铅的最佳萃取工艺。最终得到的最佳工艺为:PEG600体积分数为40.25%、(NH42SO4质量浓度为0.17 g·mL-1、pH为2.55、温度为40.28℃,在此工艺条件下的萃取率可达87.26%。
  • 图  1  PEG600-(NH4)2SO4-H2O双水相系统

    Figure  1.  Schematic diagram of PEG600-(NH4)2SO4 two-phase aqueous filtration system

    图  2  不同PEG600的量对萃取率的影响

    Figure  2.  Effect of PEG600 quantities on lead ion removal

    图  3  不同(NH4)2SO4的量对萃取率的影响

    Figure  3.  Effect of (NH4)2SO4 content on lead ion removal

    图  4  不同pH对萃取率的影响

    Figure  4.  Effect of pH on lead ion removal

    图  5  不同温度对萃取率的影响

    Figure  5.  Effect of temperature on lead ion removal

    图  6  PEG600体积分数和硫酸铵浓度对交互作用的响应面和等高线

    Figure  6.  Response surface and contour of interaction between volume fraction of PEG600 and concentration of (NH4)2SO4

    图  7  PEG600体积分数和pH值对交互作用的响应面和等高线

    Figure  7.  Response surface and contour of interaction of PEG600 volume fraction and pH

    图  8  PEG600体积分数和温度对交互作用的响应面和等高线

    Figure  8.  Response surface and contour of interaction between volume fraction of PEG600 and temperature

    图  9  硫酸铵质量浓度和pH值对交互作用的响应面和等高线

    Figure  9.  Response surface and contour of interaction between (NH4)2SO4 concentration and pH

    图  10  硫酸铵质量浓度和温度对交互作用的响应面和等高线

    Figure  10.  Response surface and contour of interaction between (NH4)2SO4 concentration and temperature

    图  11  pH值和温度对交互作用的响应面和等高线

    Figure  11.  Response surface and contour of interaction between pH and temperature

    表  1  组成的各组分的添加量

    Table  1.   Addition of components

    序号 加水量/mL 加硫酸铵溶液量/mL 纯硫酸铵累计量/mL 溶液累计量/mL PEG体积分数/% 硫酸铵质量浓度/(g·mL-1)
    1 0.5 0.30 0.360 3.21 22 11
    2 0.5 0.50 0.960 4.21 17 23
    3 0.5 0.60 1.680 5.31 13 32
    4 0.5 0.89 2.748 6.70 10 41
    5 0.5 0.95 3.888 8.15 8 48
    6 0.5 1.09 5.196 9.74 7 53
    7 0.5 1.75 7.296 11.99 6 61
    8 0.5 2.25 9.996 14.74 5 68
    注:质量浓度/%=[总质量(g)÷总体积(mL)]×100%;硫酸铵累计量=硫酸铵溶液量×密度(1.2 g·mL-1)。
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    表  2  响应面试验因素水平

    Table  2.   Factors and levels of response surface methodology

    水平 因素
    PEG600体积分数/% 硫酸铵质量浓度/(g·mL-1) pH值 温度/℃
    -1 32 0.14 2.0 35
    0 40 0.16 2.5 40
    1 48 0.18 3.0 45
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    表  3  响应面试验结果

    Table  3.   Results of response surface methodology

    试验号 因素 萃取率/%
    PEG600 硫酸铵 pH值 温度
    1 0 0 -1 -1 75.61
    2 0 1 0 -1 79.95
    3 0 0 0 0 87.12
    4 0 0 0 0 86.23
    5 0 0 0 0 87.31
    6 -1 0 1 0 81.83
    7 1 0 1 0 75.12
    8 0 0 1 1 76.52
    9 1 1 0 0 78.56
    10 0 0 0 0 89.12
    11 -1 -1 0 0 70.95
    12 0 -1 0 1 78.07
    13 0 0 -1 1 80.62
    14 -1 0 0 -1 70.15
    15 0 -1 -1 0 75.69
    16 0 1 1 0 83.25
    17 1 -1 0 0 78.14
    18 0 -1 0 -1 73.53
    19 0 0 1 -1 81.57
    20 1 0 0 1 80.38
    21 -1 1 0 0 80.74
    22 1 0 -1 0 78.53
    23 0 -1 1 0 81.01
    24 0 0 0 0 85.51
    25 1 0 0 -1 75.09
    26 0 1 0 1 81.16
    27 -1 0 -1 0 70.54
    28 0 1 -1 0 82.52
    29 -1 0 0 1 72.68
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    表  4  响应面试验回归方程方差分析

    Table  4.   Variance analysis of regression equation in response surface experiment

    变异来源 平方和 自由度 均方MS F P 显著性
    模型 699.97 14 50.00 18.24 < 0.0001 **
    A-PEG600体积分数 29.86 1 29.86 10.89 0.0053 *
    B-硫酸铵浓度 69.07 1 69.07 25.19 0.0002 *
    C-pH值 20.78 1 20.78 7.58 0.0156 *
    D-温度 15.26 1 15.26 5.56 0.0334 *
    AB 21.95 1 21.95 8.01 0.0134 *
    AC 54.02 1 54.02 19.70 0.0006 *
    AD 1.90 1 1.90 0.69 0.4186
    BC 5.27 1 5.27 1.92 0.1874
    BD 2.77 1 2.77 1.01 0.3317
    CD 25.30 1 25.30 9.23 0.0089 *
    A2 320.78 1 320.78 117.00 < 0.0001 **
    B2 65.38 1 65.38 23.85 0.0002 *
    C2 69.35 1 69.35 25.30 0.0002 *
    D2 193.01 1 193.01 70.40 < 0.0001 **
    残差 38.38 14 2.74
    失拟项 30.98 10 3.10 1.67 0.3270 不显著
    纯误差 7.40 4 1.85
    总离差 738.35 28
    注:**为影响极显著(P<0.0001),*为影响显著(P<0.05)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-26
  • 修回日期:  2018-03-02
  • 刊出日期:  2018-04-01

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