В таблице 2 значения So - среднеквадратическое отклонение от среднего значения в центре плана, Sbi - среднеквадратическое отклонение, приходящееся на одну из 8 степеней свободы. Оценка значимости получившихся параметров уравнения регрессии с помощью t-критерия Стьюдента приведена в таблице 3.
Как видно из таблицы, для доверительного уровня (2*0,05=0,1) и числа степеней свободы (3-1=2) критическое табличное значение t-критерия составляет 2,92. Статистически значимыми можно признать только коэффициенты bо и bi.
Табл. 3. Оценка коэффициентов регрессии по полному факторному эксперименту
|
Коэффициенты регрессии |
Числовое значение |
Модуль ш |
Критерии значимости |
||
|
tbi |
trafrn |
||||
|
Ьо |
4,625 |
4,625 |
22,658 |
2,920 |
|
|
bi |
0,775 |
0,775 |
3,797 |
2,920 |
|
|
b2 |
-0,125 |
0,125 |
0,612 |
2,920 |
|
|
Ь3 |
0,375 |
0,375 |
1,837 |
2,920 |
Таким образом, в уравнении функции отклика оказались по t-критерию незначимыми коэффициенты при факторах времени реакции и концентрации желатина, и данное уравнение по факторному эксперименту тогда примет вид:
у = 4,625 + 0,775*! (3)
Табл. 4. Результаты моделирования образования гидразина
|
№ опыта |
Концентрации гидразина, мкг/л |
Абсолютное отклонение Ау, мкг/л |
||
|
Уфакт |
Урасчетн |
|||
|
1 |
4,4 |
5,4 |
1,0 |
|
|
2 |
4,6 |
11,6 |
7,0 |
|
|
3 |
3,0 |
5,4 |
2,4 |
|
|
4 |
5,0 |
5,4 |
0,4 |
|
|
5 |
5,0 |
11,6 |
6,6 |
|
|
6 |
5,0 |
11,6 |
6,6 |
|
|
7 |
3,0 |
5,4 |
2,4 |
|
|
8 |
7,0 |
11,6 |
4,6 |
Данную зависимость можно интерпретировать следующим образом: при увеличении избытка солей аммония по сравнению с гипохлоритом натрия на 1 моль выход гидразина по реакции увеличивается на 0,775 мкг/л.
В таблице 4 представлены результаты вычислений функций отклика и абсолютные отклонения расчетных значений концентрации гидразина (мкг/л) от фактических.
По данным расчетов можно сделать вывод о том, что наибольшие отклонения имелись по опытам № 2, 5,6, в которых либо одновременно, либо хотя бы один из пары факторов (время реакции, концентрация желатина) находился в положении «-1».
Как показали наши модельные опыты, для каждого конкретного образца воды во избежание образования гидразина следует подбирать оптимальное соотношение хлора и аммиака. Это можно сделать на основании пробных хлорирований, проводимых по сезонам года.
Заключение
В работе на примере моделирования образования гидразина был проведен полный факторный эксперимент. Результаты лабораторной имитации показателей работы систем водоснабжения оказались примерно сопоставимыми с реальными данными по Хабаровску. Значимым из всех факторов оказалось только молярное соотношение аммиака к гипохлориту натрия. Мы допускаем, что это могло произойти по причине того, что в процессе моделирования реальных концентраций при значительном разбавлении реагентов химическое равновесие сильно сместилось в сторону образования продуктов гидролиза и оказало влияние на значение показателя pH. В дальнейшем планируется проведение дополнительных исследований, в которых водородный показатель будет принят одним из ключевых факторов, влияющих на выход гидразина по реакции. Кроме того, требуется экспериментально оценить эффективность бытовых водоочистных устройств по отношению к гидразину. По причине того, что гидразин относительно стабильно присутствует в исследованных водопроводных пробах, хабаровскому водоканалу рекомендуется включить измерение массовой концентрации гидразина в перечень еженедельного или ежемесячного анализа питьевой воды.
гидразин вода концентрация регрессия
Список использованных источников и литературы
1. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учеб, пособие для хим.-технол. спец, вузов. М.: Высш. шк., 1985. 327 с.
2. Терехов Л.Д., Бирзуль А.Н., Абрамец В.С. Химия процессов очистки природных и сточных вод : сб. лаб. работ. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2014. 92 с.
3. Daniel F.B., Condic Z.W., Robinson М. et al. Comparative Subchronic Toxicity studies of Three Disinfectants // J. Amer. Water Works Assoc. 1990. Vol. 82(10). P. 61-69.