实验设计与数据处理.docx

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1、实验设计与数据处理 实验设计与数据处理大作业 班级：环境17研 ： 学号： 1、 用Excel （或Origin ）做出下表数据带数据点的折线散点图 余浊（N T U ) 加量药（mL) 总氮T N (m g /L ) 加量药（mL ) 图1 加药量与剩余浊度变化关系图 图2 加药量与总氮TN 变化关系图 总磷T P (m g /L ) 加量药（mL) C O D C r (m g /L ) 加量药（mL) 图3 加药量与总磷TN 变化关系图 图4 加药量与COD Cr 变化关系图 去除率(%) 加药量(mL) 图5 加药量与各指标去除率变化关系图 2、对离心泵性能进行测试的实验中，得到流量Q

2、 v 、压头H 和效率的数据如表所示，绘制离心泵特性曲线。将扬程曲线和效率曲线均拟合成多项式（要求作双Y 轴图）。 H (m ) Q v (m 3 /h) 图6 离心泵特性曲线 扬程曲线方程为：H=-0.14041Q v 2-0.36394Q v +14.97212 R 2=0.99719 效率曲线方程为：=-0.02878Q v 2+0.23118Q v -0.00692 R 2=0.99454 3、列出一元线性回归方程，求出相关系数，并绘制出工作曲线图。 (1) 表1 相关系数的计算 Y 吸光度（A ） X X-3B 浓度（mg/L ） i x x - i y y - l xy l xx

3、l yy R 0.175 10 -0.51286 -30 47.99 0.822685 2800 0.999896 0.349 20 -0.33886 -20 0.517 30 -0.17086 -10 0.683 40 -0.00486 0 0.854 50 0.166143 10 1.026 60 0.338143 20 1.211 70 0.523143 30 平均值 0.687857 40 ()() x x y y R -= = 吸光度 X-3B浓度（mg/L） 图7 水中染料活性艳红（X-3B ）工作曲线 一元线性回归方程为：y=0.01714x+0.00229 相关系数为：R 2=

4、0.99975 (2) 代入数据可知： 样品一：x=(0.722-0.00229)/0.01714=42.0(mg/L) 样品二：x=(0.223-0.00229)/0.01714=12.9(mg/L) 4、试找出某伴生金属c 与含量距离x 之间的关系(要求有分析过程、计算表格以及回归图形)。 表2 某伴生金属c 与含量距离x 之间的关系分析计算表 序号 x c lgx 1/x 1/c 1 2 106.42 0.30103 0.5 0.00939673 2 3 108.20 0.477121 0.333333 0.00924214 3 4 109.58 0.60206 0.25 0.00912

5、575 4 5 109.50 0.69897 0.2 0.00913242 5 7 110.00 0.845098 0.142857 0.00909091 6 8 109.93 0.90309 0.125 0.0090967 7 10 110.49 1 0.1 0.00905059 8 11 110.59 1.041393 0.090909 0.00904241 9 14 110.60 1.146128 0.071429 0.00904159 10 15 110.90 1.176091 0.066667 0.00901713 11 16 110.76 1.20412 0.0625 0.0090

6、2853 12 18 110.00 1.255273 0.055556 0.00909091 13 19 111.20 1.278754 0.052632 0.00899281 含量c 距离x 图8 某伴生金属c 与含量距离x 关系散点图 含量c 距离x 含量c 距离x 图9 线性函数拟合 图10 幂函数拟合 含量c 距离lgx 含量1/c 距离1/x 图11 对数函数拟合 图12 双曲函数拟合 线性函数拟合：c=0.1697x+108.13 R 2=0.5525 幂函数拟合： c=106.54x+0.0144 R 2=0.780 对数函数拟合：c=3.6639lgx+106.49 R 2=0

7、.7836 双曲函数拟合：1/c=0.0008(1/x)+0.0089 R 2=0.9292 根据分析可知R 2值越大，某伴生金属含量c 与含量距离x 之间的关系越好。故可得(1/y)=0.009+(0.0008 /x) 5、已知试验指标Y与X1、X2、X3间近似满足关系式：Ya+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b23X2X3，试求待定系数，并将回归结果输出。 表3 线性转化后的数据表格 X1X2X3X4(X1X2)X5(X2X3) 1.77 0.47 19.83 0.8319 9.3201 1.23 0.44 15.23 0.5412 6.7012 1.49 -0.27 7.8

8、7 -0.4023 - 2.1249 1.42 -0.15 15.74 -0.213 - 2.361 0.91 0.13 11.14 0.1183 1.4482 1.3 0.71 7.36 0.923 5.2256 0.82 -0.25 10.72 -0.205 -2.68 2.42 0.39 8.88 0.9438 3.4632 1.1 -0.92 11.65 -1.012 -10.718 1.17 -0.61 3.78 -0.7137 - 2.3058 对表3数据进行线性回归即可求出各项系数，回归结果如下： 表4 线性回归的方差分析 df SS MS F Significance F 回归

9、分析 5 0.518791 0.103758 234.836 5.03E-05 残差 4 0.001767 0.000442 总计9 0.520558 表5 线性回归系数输出结果 Coefficients 标准误差t Stat P-value Lower 95% Upper 95% Intercept -1.76954 0.035543 -49.7861 9.74E-07 -1.86823 -1.67086 X10.061573 0.02419 2.54536 0.063618 -0.00559 0.128737 X2-0.70765 0.087376 -8.09886 0.001263 -0

10、.95025 -0.46505 X3-0.03515 0.001613 -21.7834 2.63E-05 -0.03963 -0.03067 X4(X1X2) 0.453555 0.065064 6.97086 0.002227 0.272907 0.634203 X5(X2X3) -0.01026 0.003285 -3.12275 0.035432 -0.01938 -0.00114 可知： b1=0.061573 b2=-0.70765 b3=-0.03515 b12=0.453555 b23=-0.01026 6某给水处理实验对三氯化铁和硫酸铝用量进行优选。 （1）对三氯化铁用量用0

11、.618法进行优选，首先确定第一个点： （50-10）0.618+10=34.72 第二个点： （50+10）-34.72=25.28 比好，则第三个点： （34.72+10）-25.28=19.44 比好，则第四个点： （25.28+10）-19.44=15.84 比好，以最后试验范围（15.8419.44）的中点作为三氣化铁用量最佳点，则三氣化铁的最佳用量为：（15.84+19.44）/2=17.64（mg/L）。 （2）对硫酸铝用量用0.618法进行优选，先确定第一一个点： （8-2）*0.618+2=5.708 第二个点： （8+2）-5.708=4.292比好，则第三个点： （8+4

12、.292）-5.708=6.584比好，则第四个点： （8+5.708）-6.584=7.124 比好，以作为硫酸铝用量最佳点，则硫酸铝的最佳用量为：7.124mg/L。 6、测定某铜合金中铜含量，五次平行测定的结果是：27.22%、27.20%、27.24%、27.25%、27.15%，计算：（1）平均值；平均偏差；相对平均偏差；标准偏差；相对标准偏差；（2）若已知铜的标准含量为27.20%，计算以上结果的绝对误差和相对误差。 表6 铜合金中铜含量分析计算表 次数铜含量平均 值 偏差 平均 偏差 相对 平均 偏差 标准 偏差 相对 标准 偏差 绝对 误差 相对误差 1 27.22% 27.2

13、1 % 0.008% 0.000 296 0.001 0878 0.000 3962 0.0014 561 0.02% 0.0735% 2 27.20% -0.012% 0.00% 0.0000% 3 27.24% 0.028% 0.04% 0.1471% 4 27.25% 0.038% 0.05% 0.1838% 5 27.15% -0.062% -0.05% -0.1838%铜的 标准 27.20% 含量 7、微波辅助法制备纳米TiO2时，硫酸钛浓度对催化剂TiO2粒径和所制备催化剂的光催化活性有重要的影响 （1）以硫酸钛浓度为X轴，绘制双Y轴数据图。 T i O 2 粒 径 ( n m

14、) 氯 苯 去 除 率 ( % ) 硫酸钛浓度(mol/L) 图13 硫酸钛浓度对氯苯的去除率（%）和TiO2粒径的影响 (2) 活性艳红X-3B初始浓度对超声光催化降解率的影响如下表，请在一张图绘制出不同时间、不同浓度光催化降解率的关系图，要求所有曲线以黑色表示。 降 解 率 ( % ) 时间(min) 图14 不同初始浓度的活性艳红X-3B对降解率的影响 9、试根据所给材料，对表2的试验结果进行分析： （1） 表7 各指标的试验结果分析表 实验号1 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 镉含量锌含量pH值混凝剂沉淀剂CaCl2 废水浓 度 (mg/L) (mg/L) 1

15、1 1 2 2 1 0.72 1.36 2 3 2 2 1 1 0.52 0.90 3 2 2 2 2 2 0.80 0.96 4 4 1 2 1 2 0.60 1.00 5 1 2 1 1 2 0.53 0.42 6 3 1 1 2 2 0.21 0.42 7 2 1 1 1 1 0.30 0.50 8 4 2 1 2 1 0.13 0.40 镉含量 K1 1.25 1.83 1.17 1.95 1.67 K2 1.1 1.98 2.64 1.86 2.14 K30.73 K40.73 k10.625 0.4575 0.2925 0.4875 0.4175 k20.55 0.495 0.66

16、 0.465 0.535 k30.365 k40.365 极差R 0.26 0.0375 0.3675 0.0225 0.1175 锌含量 K1 1.78 3.28 1.74 2.82 3.16 K2 1.46 2.68 4.22 3.14 2.80 K3 1.32 K4 1.4 k10.89 0.82 0.435 0.705 0.79 k20.73 0.67 1.055 0.785 0.7 k30.66 k40.7 极差R 0.23 0.15 0.62 0.08 0.09 表8 综合评分的指标分析表 实验号1 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 镉锌含量 之和 (mg/L

17、) pH值混凝剂沉淀剂CaCl2废水浓度 1 1 1 2 2 1 2.08 2 3 2 2 1 1 1.42 3 2 2 2 2 2 1.76 4 4 1 2 1 2 1.60 5 1 2 1 1 2 0.95 6 3 1 1 2 2 0.63 7 2 1 1 1 1 0.80 8 4 2 1 2 1 0.53 K1 3.03 5.11 2.91 4.77 4.83 K2 2.56 4.66 6.86 5.00 4.94 K3 2.05 K4 2.13 k1 1.515 1.2775 0.7275 1.1925 1.2075 k2 1.28 1.165 1.715 1.25 1.235 k3

18、1.025 k4 1.065 极差R 0.49 0.1125 0.9875 0.0575 0.0275 （2） 根据极差的大小列出各指标下的因素的主次顺序： 实验指标：主次顺序： 镉含量（mg/L）CAEBD 锌含量（mg/L）CABED 镉锌含量和（mg/L）CABDE 初选最优处理组合。根据各指标不同水平平均值确定各因素的优化水平组合：镉含量（mg/L）：A3B1C1D2E1或A4B1C1D2E1 锌含量（mg/L）：A3B2C1D1E2 镉锌含量和（mg/L）：A3B2C1D1E1 根据各指标单独分析出来的优化组合不一致，所以必须根据各因素对指标的影响主次，综合考虑，确定最佳组合。 对于

19、因素A 可取A 3。因素B 对锌含量和镉锌总含量的影响要大于对镉含量的影响，所以应取B 2。同理分析可知，C 取C 1，D 取D 1，E 取E 1。则确定最优组合为A 3B 2C 1D 1E 1，即pH 为910，不加混凝剂，使用NaOH 沉淀剂，不加CaCl 2，处理稀浓度废水为最佳处理方式，处理效果最好。 （3）由图13和图14可以看出，因素C 即沉淀剂的种类对处理效果有较大影响，CaCl 2的加入对废水处理的整体效果影响不大，废水pH 值对处理效果有重要影响。所以必须选择合适的沉淀剂和调节合适的废水pH 值。 1234 12 12 12 12 镉k 1 图13 水平影响趋势图 1234 12 12 12 12 锌k 1 图14 水平影响趋势图