Hàm hồi quy đa yếu tố mô tả quá trình sản xuất nước thải sản xuất Pin

T¹p chÝ Hãa häc, T. 43 (5), Tr. 573 - 576, 2005<br /> <br /> <br /> Hµm håi quy ®a yÕu tè m« t¶ qu¸ tr×nh<br /> xö lý n íc th¶i s¶n xuÊt pin<br /> §Õn Tßa so¹n 28-10-2004<br /> NguyÔn Minh TuyÓn1, NguyÔn Khang2, NguyÔn Xu©n Sinh3<br /> 1<br /> Bé m«n Hãa häc, Tr%êng §¹i häc X©y dùng H. Néi<br /> 2<br /> Khoa c«ng nghÖ Hãa häc - §¹i häc B¸ch Khoa H. Néi<br /> 3<br /> C«ng ty thiÕt kÕ c«ng nghiÖp hãa chÊt, H. Néi<br /> <br /> <br /> Summary<br /> The results of the article describes a regressive function describing the wastewater of the<br /> battery production. The relation between the time duration of the treatment and the influence<br /> factors is described in this function.<br /> <br /> C«ng nghÖ xö lý n íc th¶i chøa thñy ng©n NÕu träng l îng ph©n tö cña polyme ®ñ cao nã<br /> b»ng ph ¬ng ph¸p ®«ng tô cã nhiÒu c«ng ®o¹n cã thÓ tr¶i réng ra c¸c líp kÐp mang ®iÖn cña<br /> kh¸c nh ®Þnh l îng dung dÞch, khuÊy trén, t¹o hai h¹t, dÉn ®Õn mét tËp hîp khèi cña chóng.<br /> b«ng, thu gom vËn chuyÓn...<br /> ¶nh h ëng cña l îng chÊt tham gia ph¶n øng<br /> §Ó gi¶i quyÕt tèt c¸c hiÖn t îng trªn ng êi<br /> ta dïng ph ¬ng ph¸p m« pháng to¸n häc. Néi HiÖu qu¶ cña t¹o b«ng còng phô thuéc v=o<br /> dung cña ph ¬ng ph¸p n=y l= dïng thñ thuËt l îng chÊt tham gia ph¶n øng.<br /> to¸n häc (thuËt to¸n) biÓu thÞ c¸c quy luËt x¶y ra Khi ® a Al3+ v=o n íc x¶y ra qu¸ tr×nh thñy<br /> trong qu¸ tr×nh xö lý d íi d¹ng m« h×nh thèng ph©n t¹o ra c¸c chÊt Al(OH)2+, Al(OH)2+,<br /> kª. §ã l= quan hÖ gi÷a h=m môc tiªu nhÊt ®Þnh Al(OH)3, c¸c chÊt n=y liªn kÕt víi nhau qua cÇu<br /> v= c¸c yÕu tè ¶nh h ëng. oxi, hydroxyl. Tû lÖ gi÷a c¸c cÊu tö h×nh th=nh<br /> phô thuéc v=o pH cña m«i tr êng, pH > 8,5 cÊu<br /> Lùa chän c¸c yÕu tè ¶nh h!ëng tö Al(OH)4- (aluminat) chiÕm u thÕ v= ë pH <<br /> ®Õn qu¸ tr×nh xö lý 5,7 Al(OH)3 kh«ng tån t¹i.<br /> Trong n íc cã chøa chÊt huyÒn phï v= c¸c<br /> ¶nh h ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý cÊu tö h×nh th=nh tõ muèi nh«m (phÌn - l= mét<br /> Sù thay ®æi pH trong n íc cã thÓ dÉn ®Õn lo¹i chÊt keo tô) sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh sau:<br /> thay ®æi th=nh phÇn cña c¸c chÊt trong n íc do + NÕu pH cña n íc thÊp h¬n ®iÓm ®¼ng ®iÖn<br /> qu¸ tr×nh ho= tan hay kÕt tña. cña h¹t huyÒn phï th× tÊt c¶ c¸c h¹t huyÒn phï<br /> pH huyÒn phï biÕn ®æi v= kiÓm so¸t ® îc t¹i v= c¸c cÊu tö nh«m ®Òu tÝch ®iÖn d ¬ng, chóng<br /> c¸c thêi ®iÓm l= rÊt quan träng. V× H+ v= OH- kh«ng cã kh¶ n¨ng t ¬ng t¸c víi nhau, qu¸ tr×nh<br /> ho¹t ®éng nh c¸c ion mang ®iÖn víi hÇu hÕt keo tô kh«ng x¶y ra v× c¸c th=nh phÇn mang<br /> c¸c h¹t. Møc ®é v= b¶n chÊt cña c¸c chÊt mang ®iÖn tÝch cïng dÊu kh«ng trung ho= víi nhau<br /> ®iÖn cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch thay ®æi pH. ® îc. Do vËy kh¶ n¨ng hÊp phô cña c¸c h¹t<br /> Qu¸ tr×nh t¹o b«ng kiÓu cÇu nèi sÏ gi¶m ®iÖn huyÒn phï víi muèi nh«m l= rÊt kÐm. Trong<br /> tÝch trªn h¹t l=m chóng tiÕn gÇn tíi h¹t kh¸c. ®iÒu kiÖn pH thÊp còng kh«ng x¶y ra (hoÆc Ýt<br /> 573<br /> x¶y ra) kh¶ n¨ng h×nh th=nh Al(OH)3 kÕt tña l«i Trong ®ã:<br /> cuèn c¸c h¹t huyÒn phï. l= thêi gian l¾ng, phót;<br /> + Trong vïng pH cao d¹ng tån t¹i cña nh«m x1 l= biÕn mr hãa nång ®é thñy ng©n<br /> chñ yÕu ë d¹ng aluminat còng mang dÊu ©m Z Z10<br /> cïng dÊu víi ®iÖn tÝch cña h¹t huyÒn phï nªn v=o: x1 = 1<br /> Z<br /> qu¸ tr×nh keo tô còng kh«ng x¶y ra.<br /> 8,6.10 3 + 25,8.10 3<br /> §Ó trung ho= ®iÖn tÝch cña bÒ mÆt cÇn mét víi Z10 = = 17,2.10 3<br /> l îng polyme nhÊt ®Þnh (l îng keo tô) phô 2<br /> thuéc v=o ®é ®ôc ban ®Çu (mËt ®é h¹t huyÒn (25,8 8,6).10 3<br /> phï), v=o mËt ®é ®iÖn tÝch. MËt ®é ®iÖn tÝch l¹i Z1 = = 8,6.10 3<br /> 2<br /> phô thuéc v=o ®é mÞn cña h¹t huyÒn phï, h¹t 0<br /> mÞn cã ®iÖn tÝch bÒ mÆt lín (cïng ®¬n vÞ khèi x2 l= biÕn mr hãa ®é pH; x 2 = Z1 Z 2 víi<br /> l îng, vÝ dô mg/l) v= mËt ®é ®iÖn tÝch tõng h¹t. Z2<br /> L îng polyme (l îng chÊt keo tô) cÇn ph¶i 8+ 9 9 8<br /> dïng tû lÖ víi ®é ®ôc. Z 20 = = 8,5 , Z 2 = = 0,5<br /> 2 2<br /> ¶nh h ëng cña tèc ®é khuÊy x3 l= biÕn mr hãa l îng hãa chÊt t¹o b«ng l¾ng<br /> C¸c yÕu tè vËt lý còng ph¶i ® îc tÝnh ®Õn Z Z 30<br /> Al2(SO4)3.18H2O; x3 = 3 ;<br /> trong qu¸ tr×nh t¹o b«ng. Ch¼ng h¹n nh c¸ch Z3<br /> bæ sung polyme, c êng ®é khuÊy v= thêi gian<br /> 12 + 5 12 5<br /> khuÊy còng cã mét vai trß trong cÊu tróc v= ®Æc x30 = = 8,5 ; Z3 = = 3,5<br /> ®iÓm cña c¸c b«ng t¹o th=nh. 2 2<br /> Tèc ®é khuÊy ¶nh h ëng ®Õn sù t¹o b«ng, x4 l= biÕn mr hãa tèc ®é khuÊy;<br /> thÓ hiÖn râ nhÊt ë kÝch th íc b«ng, ®é bÒn cña 60 + 40 60 40<br /> Z 40 = = 50 ; Z 4 = = 10 .<br /> b«ng t¹o th=nh.... 2 2<br /> Tõ nh÷ng lËp luËn ®· nªu trªn nªn c¸c yÕu tè Ma trËn thùc nghiÖm kÕ ho¹ch hãa to=n<br /> ¶nh h ëng ® îc chän trong kho¶ng sau phÇn bËc mét hai møc tèi u ®Ó x¸c ®Þnh c¸c<br /> tham sè cña m« h×nh (1) ® îc tr×nh b=y trong<br /> + Nång ®é thñy ng©n v=o Z1 = 8,6.10-3 ÷ b¶ng 1.<br /> 25,8.10-3 mg/l;<br /> Theo b¶ng (1) ®Ó tÝnh c¸c gi¸ trÞ cña hÖ sè bj<br /> + §é pH cña n íc th¶i Z2 = pH = 8 ÷ 9; t ¬ng øng c¸c m« h×nh ta dùa v=o c«ng thøc<br /> + L îng hãa chÊt t¹o b«ng l¾ng Z3 = 5 ÷ 12 sau:<br /> mg/l; 1 N 1 N<br /> b0 = xoi yi ; b j = x ji yi ;<br /> + Tèc ®é khuÊy Z4 = 40 ÷ 60 vßng/phót. N i =1 N i =1<br /> 1 N 1 N<br /> MÉu thÝ nghiÖm cã dung tÝch n íc th¶i 1 lÝt. b ju = x ji x ui y i ; b jul = x ji xui xli yi ;<br /> N i =1 N i =1<br /> ThiÕt lËp h,m håi quy ®a yÕu tè 1 N<br /> b julm = x ji xui xli xmi yi (2)<br /> N i =1<br /> M« h×nh thèng kª (h=m håi quy) biÓu diÔn<br /> sù phô thuéc cña thêi gian l¾ng y cña c¸c b«ng Theo c¸c c«ng thøc (2) ta tÝnh ® îc c¸c hÖ<br /> trong n íc th¶i v=o c¸c yÕu tè ®r nªu (®r mr sè:<br /> hãa) cã d¹ng: b0 = 9,75; b1 = 0,875; b2 = 0,375; b3 = 0,25;<br /> b4 = 0,875; b12 = -0,25; b13 = 0,625; b14 = 0,5;<br /> = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3+ b4x4 + b12x1x2+<br /> b23 = 0,125; b24 = 0,75; b34 = 0,625;<br /> + b13x1x3 + b14x1x4 + b23x2x3 + b24x2x4+ b34x3x4 +<br /> + b123x1x2x3 + b124x1x2x4 + b234x2x3x4 b123 = 0,25; b124 = 0,125; b234 = -0,25;<br /> + b1234x1x2x3x4 (1) b1234 = -0,625.<br /> 574<br />  B¶ng 1<br /> BiÕn thùc BiÕn mr ho¸<br /> STT yi<br /> Z1× 10 -3<br /> Z2 Z3 Z4 x0 x1 x2 x3 x4<br /> 1 8,6 8 5 40 + - - - - 9<br /> 2 25,8 8 5 40 + + - - - 11<br /> 3 8,6 9 5 40 + - + - - 9<br /> 4 25,8 9 5 40 + + + - - 8<br /> 5 8,6 8 12 40 + - - + - 8<br /> 6 25,8 8 12 40 + + - + - 9<br /> 7 8,6 9 12 40 + - + + - 8<br /> 8 25,8 9 12 40 + + + + - 9<br /> 9 8,6 8 5 60 + - - - + 9<br /> 10 25,8 8 5 60 + + - - + 8<br /> 11 8,6 9 5 60 + - + - + 10<br /> 12 25,8 9 5 60 + + + - + 12<br /> 13 8,6 8 12 60 + - - + + 7<br /> 14 25,8 8 12 60 + + - + + 14<br /> 15 8,6 9 12 60 + - + + + 11<br /> 16 25,8 9 12 60 + + + + + 14<br /> <br /> C¸c thÝ nghiÖm lÆp l¹i ë t©m kÕ ho¹ch tr×nh b=y trong b¶ng 2.<br /> <br /> B¶ng 2<br /> BiÕn thùc BiÕn mr ho¸<br /> STT ya<br /> Z1 ×10<br /> 0 -3<br /> Z20 Z30 Z4 0<br /> x1 x2 x3 x4<br /> 1 17,2 8,5 8,5 50 0 0 0 0 9,5<br /> 2 17,2 8,5 8,5 50 0 0 0 0 9,5<br /> 3 17,2 8,5 8,5 50 0 0 0 0 10<br /> <br /> KiÓm tra tÝnh cã nghÜa cña c¸c hÖ thèng b S 2ll l= ph ¬ng sai lÆp ® îc x¸c ®Þnh theo<br /> nhê chuÈn sè Student theo c«ng thøc: c«ng thøc sau:<br /> tb =<br /> b<br /> Sb<br /> t p, f 2 (3) S ll2 =<br /> 1 m<br /> m 1 a =1<br /> y a0 y (<br /> 0 2<br /> (5) )<br /> S ll2<br /> víi: S b = (4) ë ®©y:<br /> N m l= sè thÝ nghiÖm lÆp m = 3;<br /> Trong ®ã: y a0 - gi¸ trÞ thùc nghiÖm cña h=m môc tiªu ë<br /> tp,f2 chuÈn sè Student tra b¶ng. Chän p = thùc nghiÖm thø a t¹i t©m kÕ ho¹ch;<br /> 0<br /> 0,05 v= c¨n cø thªm v=o bËc tù do lÆp f2 = m - 1 y - gi¸ trÞ trung b×nh cña h=m môc tiªu<br /> = 3 - 1 = 2 tra b¶ng ta cã tpf2 = t0,05; 2 = 4,303. cña m thùc nghiÖm t¹i t©m kÕ ho¹ch ® îc tÝnh<br /> N l= sè thÝ nghiÖm trong kÕ ho¹ch (N = 16); theo c«ng thøc sau:<br /> 575<br />  m<br /> 0 1 1 Nh vËy F = 14,28 < F0,05; 2; 7 = 19,4.<br /> y = y a0 = (9,5 + 9,5 + 10) = 9,76 (6)<br /> m a =1 3 §iÒu n=y cã nghÜa l= m« h×nh t ¬ng hîp víi<br /> Thay sè v=o c«ng thøc (5), ta cã: bøc tranh thùc nghiÖm.<br /> 1 m 0 0<br /> S ll2 = ( ya y ) = KÕt luËn<br /> m 1 a =1<br /> <br /> 3 1<br /> 1<br /> [(9,5 9,67) 2 + (9,5 9,67) 2 + (10 9,67) 2 ] sau:<br /> Tõ ph ¬ng tr×nh (7) ta rót ra c¸c kÕt luËn<br /> <br /> = 0,085 + Sù thiÕu v¾ng x3 trong ph ¬ng tr×nh håi<br /> S ll2 0,085 quy cho ta thÊy l îng hãa chÊt ® a v=o xö lý ®r<br /> Tøc S b = = = 0,073 . n»m trong vïng thÝch hîp.<br /> N 16<br /> + Thêi gian xö lý tû lÖ thuËn víi tèc ®é<br /> Suy ra: |b| t0,05, f2. Sb = 4,30. 0,073 = 0,313. khuÊy. Nh vËy, khi gi¶m tèc ®é khuÊy th× thêi<br /> VËy chØ cã c¸c hÖ sè sau cã nghÜa (v× |b| gian l¾ng sÏ gi¶m. Trong vïng thùc nghiÖm chØ<br /> 0,313): nªn lÊy tèc ®é khuÊy thÊp l= 40 vßng/phót.<br /> b0 = 9,75; b1 = 0,875; b2 = 0,375; b4 = 0,875; + Thêi gian xö lý tû lÖ thuËn víi nång ®é<br /> b13 = 0,625; b14 = 0,5; b24 = 0,75; b34 = 0,625; cña chÊt th¶i v=o.<br /> b1234 = -0,625.<br /> + Thêi gian xö lý tû lÖ thuËn víi ®é pH, ®é<br /> M« h×nh thèng kª cã thÓ cã d¹ng: pH c=ng lín th× thêi gian xö lý c=ng d=i. MÆt<br /> = 9,75 + 0,875x1 + 0,375x2 + 0,875x4 + kh¸c, gi÷a ®é pH v= tèc ®é khuÊy cã t ¬ng t¸c<br /> 0,625x1x3 + 0,5x1x4 + 0,75x2x4 + 0,625x3x4 nghÞch víi hÖ sè b24 > b2. V× vËy, nªn chän pH<br /> - 0,625x1x2x3x4 (7) lín tøc l= pH = 9.<br /> §Ó kiÓm tra tÝnh t ¬ng hîp cña m« h×nh (7) + Do t ¬ng t¸c thuËn gi÷a nång ®é chÊt th¶i<br /> ta cÇn tÝnh c¸c i. KÕt qu¶ tÝnh l=: 1 = 9,5; 2 = cÇn ® îc xö lý víi l îng hãa chÊt v= tèc ®é<br /> 10,25; 3 = 10; 4 = 8,25; 5 = 8,25; 6 = 9; 7 = khuÊy nªn khi nång ®é chÊt th¶i cÇn xö lý lín ta<br /> 6,25; 8 = 9,5; 9 = 8,75; 10 = 9; 11 = 9,75; 12 = ph¶i chän l îng hãa chÊt thÊp v= tèc ®é khuÊy<br /> 12,5; 13 = 7,5; 14 = 12,75; 15 = 11; 16 = 13,75. chËm.<br /> Ph ¬ng sai d ® îc tÝnh theo c«ng thøc sau:<br /> N C«ng tr×nh ®%îc sù hç trî cña ch%¬ng tr×nh<br /> ( yi yi )<br /> 2<br /> khoa häc c¬ b¶n.<br /> S d2- = i =1 (8)<br /> N l T,i liÖu tham kh¶o<br /> Trong ®ã:<br /> l l= sè hÖ sè cã nghÜa trong ph ¬ng tr×nh håi 1. NguyÔn Minh TuyÓn. C¸c ph ¬ng ph¸p<br /> quy. triÓn khai c«ng nghÖ hãa häc. Nxb. Khoa<br /> Thay sè v=o c«ng thøc (8) ta cã: S 2d = häc v= Kü thuËt, H= Néi (1987).<br /> 1,214. 2. NguyÔn Minh TuyÓn, Ph¹m V¨n Thiªm. Kü<br /> C¨n cø v=o møc cã nghÜa p = 0,05, bËc tù do thuËt hÖ thèng c«ng nghÖ hãa häc. TËp 1:<br /> lÆp f2 = 2 v= bËc tù do d f1 = N - l = 16-9 = 7 ta C¬ së m« h×nh hãa c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ<br /> tra ® îc Fpf2f1 = F0,05; 2; 7 = 19,4. hãa häc. Nxb. Khoa häc v= Kü thuËt, H=<br /> Néi (2001).<br /> Gi¸ trÞ tÝnh cña chuÈn sè Fisher l=:<br /> 3. NguyÔn Xu©n Sinh, NguyÔn Khang,<br /> S2 1,214<br /> F = d2- = = 14,28 NguyÔn Minh TuyÓn. Héi nghÞ Hãa häc<br /> Sll 0,085 to=n quèc. H= Néi 20-24/10/2004.<br /> <br /> <br /> 576<br />