2011届实验设计与数据处理大作业

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《实验设计与数据处理》大作业

班级：姓名：学号：

1、用Excel做出下表数据带数据点的折线散点图

（1）分别做出加药量和剩余浊度、总氮TN、总磷TP、COD的变化关系图（共四张图，要求它们的格式大小一致，并以两张图并列的形式排版到Word中，注意调整图形的大小）；

（2）在一张图中做出加药量和浊度去除率、总氮TN去除率、总磷TP去除率、COD去除率的变化关系折线散点图。加药量 (mg/L） 50 75 100 125 150 加药量 (mg/L） 50 75 100 125 150 2、对离心泵性能进行测试的实验中，得到流量Qv、压头H和效率η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）。

流量Qv、压头H和效率η的关系数据

序号

1 0.0 15.00

2 0.4 14.84

3 0.8 14.56

4 1.2 14.33

5 1.6 13.96

6 2.0 13.65

浊度余浊（NTU）去除率(%) 11.9 7.5 6.8 6.2 5.6 80.17 87.51 88.67 89.67 90.67 总氮TN TN（mg/L) 去除率(%) 11.01 14.01 14.38 13.01 10.08 52.05 38.98 37.37 43.34 56.11 总磷TP TP（mg/L) 去除率(%) 1.09 0.57 0.27 0.32 0.42 16.15 56.15 79.23 75.38 67.69 COD COD（mg/L) 去除率(%) 53 52 51 52 56 73.09 73.61 74.11 73.61 71.57 Qv(m3/h) H/m

η 序号

0.0 7 2.4 13.28 0.385

0.085 8 2.8 12.81 0.416

0.156 9 3.2 12.45 0.446

0.224 10 3.6 11.98 0.468

0.277 11 4.0 11.30 0.469

0.333 12 4.4 10.53 0.431

Qv(m3/h) H/m η

3、用分光光度法测定水中染料活性艳红（X-3B）浓度，测得的工作曲线和样品溶液的数据如下表:

吸光度（A） X-3B浓度（mg/L） 0.175 10.0 0.349 20.0 0.517 30.0 0.683 40.0 0.854 50.0 1.026 60.0 1.211 70.0 0.722 样品1 0.223 样品2 （1）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。

（2）求出未知液（样品）的活性艳红（X-3B）浓度。

4、对某矿中的13个相邻矿点的某种伴生金属含量进行测定，得到如下一组数据：

矿样点 1 2 3 4 5 6 7 距离x 2 3 4 5 7 8 10 含量c 106.42 108.20 109.58 109.50 110.00 109.93 110.49 矿样点 8 9 10 11 12 13 距离x 11 14 15 16 18 19 矿样点 110.59 110.60 110.90 110.76 110.00 111.20 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)。

提示：⑴作实验点的散点图，分析c~x之间可能的函数关系，如对数函数y=a+blgx、双曲函数(1/y)=a+(b/x)或幂函数y=dxb等；⑵对各函数关系分别建立数学模型逐步讨论，即分别将非线性关系转化成线性模型进行回归分析，分析相关系数：如果R≦0.553，则建立的回归方程无意义，否则选取标准差SD最小（或R最大）的一种模型作为某伴生金属c与含量距离x之间经验公式。

5、测定了10个苯甲腈、苯乙腈衍生物对发光细菌的毒性影响，得到如下表所示的结果，试求回归方程。

生物毒性的测定结果

化合物编号

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

lgKow 1.77 1.23 1.49 1.42 0.91 1.3 0.82 2.42 1.1 1.17

Hammett 常数 0.47 0.44 -0.27 -0.15 0.13 0.71 -0.25 0.39 -0.92 -0.61

摩尔折射MR 19.83 15.23 7.87 15.74 11.14 7.36 10.72 8.88 11.65 3.78

生物毒性 lg(1/EC50) -2.4224 -2.335 -1.9203 -2.2054 -2.1814 -2.091 -1.972 -1.812 -1.81 -1.702

已知试验指标y与x1 、x2 、x3间近似满足关系式：y＝a+b1x1+b2x2+b3x3，试求待定系数，并将回归结果输出。

6、某给水实验对三氯化铁和硫酸铝用量进行优选。

实验范围：三氯化铁10ｍg/L ~50ｍg/L；硫酸铝2mg/L~8ｍg/L.

实验步骤：(1)先固定硫酸铝为5ｍg/L，对三氯化铁用量用0.618法进行优选实验。实验结果：②比①好，③比②好，③比④好，以最后试验范围的中点作为三氯化铁用量最佳点。

(2)将三氯化铁用量固定在最佳点上，对硫酸铝用量连续用0.618法进行四次实验。实验结果：①比②好、③比①好，④比③好。求三氯化铁，硫酸铝的用量。 7、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。

8、已知某合成试验的反应温度范围为340～420℃，通过单因素优选法得到：温度为400℃时，产品的合成率最高，如果使用的是0.618法，问优选过程是如何进行的，共需作多少次实验。假设在实验范围内合成率是温度的上单峰函数。 9、数据绘图训练题

(1) 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，下表是硫酸钛浓度对氯苯的去除率（%）和TiO2粒径的的影响试验数据，请以硫酸钛浓度为X轴，绘制双Y轴数据图。硫酸钛浓度（mol/L）氯苯的去除率（%） TiO2粒径（nm）

0.05 56.5 40 0.1 68.8 37 0.15 76.1 35 0.2 78.93 20

0.3 0.4

76.9 55.3 22 39

(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。

不同初始浓度的活性艳红X-3B对降解率的影响 X-3B浓度时间(min) 10mg/L 30mg/L 50mg/L 70mg/L 100mg/L 0 10 20 30 40 50 60 70 80

10、阅读下列材料

0 76.4 95.4 100 100 100 100 100 100 0 44.6 72 88.4 97.7 99.8 100 100 100 0 30.8 56.4 68.5 79.5 85.4 92.3 97 99.1 0 19.3 44 55.5 63.8 71.6 78.5 83.6 89.6 0 18.5 34.7 45.1 54 60.9 66.8 72.2 75.3

在高层建筑基础(如钻孔灌注桩和地下连续墙)的施工过程中通常采用泥浆护壁技术，因此而产生大量的废弃泥浆，泥浆中含有大量的蒙脱石等粘土矿物和岩屑，稠度大，既不能直接排放，又难于自然沉降。若不及时处理，不但影响施工，而且会造成环境污染或水质污染等二次公害。废泥浆处理已成为施工单位和环卫部门十分关注的问题。

我们采用正交法安排试验，正交试验法是一种科学安排与分析多因素试验的方法。通过正交试验法所特有的科学分析方法，用少数试验所获得试验数据，可推导出具有说服力的正确结论。如：因素的主次关系、最优参数组合、指标与因素的关系等。首先让泥浆固液分离，然后对固相进行强制脱水或化学固化。本文着重讨论废泥浆固液分离的正交试验。 ⑴固液分离中固相凝聚与絮凝的机理

由于泥浆中的固相膨润土的吸水率强，颗粒表面积大，吸附阴离子而形成负溶胶。向泥浆中投放混凝剂，通过物理的或化学的反应，使泥浆胶体脱稳而凝聚，从而达到泥水分离的目的。混凝剂就是在分散体系中加入无机电解质，通过吸附电性中和、压缩双电层、吸附架桥及沉淀物网捕等作用达到聚凝的目的。常用的无机混凝剂有FeCl3·Al2(SO4)3 、Ca(OH)2等。常见的高分子絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚乙烯胺等。凝聚剂与絮凝剂两者可分别单独使用，也可根据各自性质组合使用。 ⑵泥浆配制

用膨润土制备不同浓度的泥浆,并加入增粘剂(为水重的0.05%)、分散剂(为

水重的0.2%)，配成性能稳定的泥浆(接近工程用浆)。本次试验配备了3个浓度泥浆(膨润土的含量为5%、8%、10%)。混凝试验在玻璃量筒中进行。 ⑶正交试验方案设计

正交试验设计就是利用一种规格化的表格——正交表来合理安排试验,其特点: ①每个不同水平在试验中出现相同次数; ②任何两个因素的任一水平搭配都出现一次，它具有因素搭配均衡的特点。因此，正交试验法安排的试验是具有代表性的，能够较全面地反映各水平对指标影响。本次试验选用正交表L27（313）安排试验，如表2，通过27次试验可代表81种情况。

正交试验方案设计包括: ①确定试验指标、因素和水平; ②选定正交表; ③设计表头; ④列出试验方案。

指标:表征试验研究对象的指标。本试验选用固相沉降率(上层清液体积与原浆体积之比)和固相沉降速度为指标，来评定混凝效果。

因素：对试验指标可能会产生影响的要素，本试验中选用泥浆浓度、混凝剂种类、混凝剂的加量和搅拌时间为试验的“因素”。

水平：因素在试验中所选取的具体状态称为“水平”，本试验中均取3个水平见表1。

试根据所给材料，对表2的试验结果进行分析：

⑴对表2的试验结果进行数据处理，单独列出固相沉降率的试验分析表；

⑵根据试验分析表的数据，讨论各因素对混凝效果（即试验指标）影响的主次顺序以及最佳处理组合；

⑶绘制水平影响趋势图，并进行简要分析。

作业要求：

1、完成时间：11月18日（第12周周五）前； 2、查阅相关资料，认真答题，按时完成作业；

3、作业要求全部打印（注明题号，不用抄题），认真排版； 4、注明班级、姓名、序号（学号），以班为单位上交学委； 5、独立完成作业，严禁抄袭。

6、作业要求打印，注意存档，会抽查部分同学的电子文档。