北方環(huán)境第24卷 第1期2012年2月DEM合成實驗的優(yōu)化設計王欣(徐州市環(huán)境保護科學研究所,江蘇221000)商要: 正交實驗法就是一種研究多因子實驗問題的重要數學方法，目前已在冶金,化工,橡膠，紡織,無線電,醫(yī)藥衛(wèi)生等方面得到了廣泛的應用。根據前人的試驗總結出影響DEM合成產率的因素主要有反應時間,催化劑比例和原料配比。本文采用三因素三階梯的正交表設計了的DEM合成實驗方案,并根據該方案進行了9組實驗(每組均包含2-3次平行實驗)。由實驗結果并根據正交實驗的統(tǒng)計分析方法,分析了上述三因素對DEM產品含量的影響,確定了主要影響因素,并得到了最佳反應條件。關鍵詞: DEM(二乙氧基甲烷); 合成;正交實驗;最優(yōu)條件中圖分類號:X783文獻標識碼:A文章編號:1007 -0370 (2012) 01 -0074 -03.Optimal design of synthesis experiments DEMWang Xin( Enwironmental Protection Science Rsearch Institute of Xuzhou , Jiang Su 221000)Abstract:Orthogonal experimental design is a important mathematics method to study many factors experiment. At present, it is alreadywidely applied in many field such as chemical industry, the rubber, textile, radio, the medical and health. In according to test of forefa-thers, the producing rate of DEM is influenced by responsing time , proportion of catalyst and raw materials matching. The Orthogonal form ofthree factors - three ladders was used to design the project of composing DEM, and 9 groups of experiments have been done ( per groupcontains 2 to 3 parallel experiment ). The result of experiments and the analytical method of the Orthogonal experimental design have beenused to analysed the influence of the three factors above - mentioned , and Main factor and the best response condition have been confrmed.Key words : DEM; Compose; Orthogonal experimental design; the best response condition1正交 實驗法介紹第二步:挑因素選水平正交實驗法就是一-種 研究多因子實驗問題的重要數實驗指標確定以后,就要分析影響這幾個指標的各學方法。它主要使用正交表這一-工具來進行整體設計,種因素,挑選那些對指標可能影響較大但又沒有把握的綜合比較,統(tǒng)計分析,也就是說,它使用正交表從所有的因素來進行考察?？赡艽钆渲幸幌戮吞舫鋈舾杀匦璧膶嶒?然后再用統(tǒng)計第三步:選用正交表分析方法對實驗結果進行綜合處理,解決問題。由于實選用哪張正交表,一般根據因素和水平多少以及實驗是整體設計的,即要做的實驗是同時挑好的,因此,只.驗工作量大小來定。例如，每個因素都有3到4個因素要人力和設備許可,這些實驗可以同時進行,大大有利于時,一般用I9(34)?？s短實驗周期,節(jié)約時間。第四步:表頭設計正交實驗法安排實驗方案的步驟:把各個因素分別放在選用的正交表表頭的適當列第一步:明確實驗目的,確定實驗指標上中國煤化工實驗之前,應根據實際情況,確定這次實驗主要解決第哪一個或哪幾個問題,針對-個或幾個問題確定相應的MYHC NMH G,把列中的數字依次換實驗指標。成該因素的實際水平,最后列成一一個表。-74-DEM合成實驗的優(yōu)化設計王欣目前正交實驗設計法已在冶金,化工,橡膠,紡織,無的主要來源是氯霉素的副產品,含量大約為45%左右，線電,醫(yī)藥衛(wèi)生等方面得到了有效的應用。經過多步萃取精餾之后可達到99%以上,滿足了市場需2 DEM 合成的介紹求。DEM的來源主要是氣霉素副產品法,因此,加強開發(fā)DEM的生產和應用具有十分重要的意義。目前制取2.1概這二乙氧基甲烷(又稱DEM,是Diethoxymethane的縮DEM的方法有多種,如二氯甲烷法,二甲亞砜法,氯化鈣寫)具有獨特的性質,不僅可作為有機合成中的溶劑、電，法，以及酸催化法。根據前人總結,影響本實驗DEM產池中的溶劑、燃料添加劑等,還可以作為有機反應的試率的因素主要有反應時間,催化劑比例(催化劑占總質劑，如乙氧甲基化試劑、甲醛的等價物、羰基化作用的底量的比)和原料配比(乙醇與甲醛的質量比)。物以及乙醇的來源等。DEM的應用主要分為兩大類:一2.3本實驗合成路線本實驗采用酸催化法來合成DEM類是作為溶劑,另一類是作為反應試劑。2.2 DEM 合成方法3實驗方法的確定目前,我國有關DEM的應用報道較少,我國DEM根據正交實驗法,本實驗的方案設計如下:表1實驗方案實驗號A反應時間min(1)B催化劑比例(2)C原料配比(3)二乙氧基甲含量W%10(1)3%(1)1.2/1(1)5% (2)1.3/1 (2)7% (3)1.4/1 (3)20 (2)1. 3/1(2)1.2/1 (1)30 (3)1. 4/1(3)30(3)4實驗條件R(第1列)=第1列k1 k2 k3中最大的減去最小的R=36.2-33.57 =3.174.1實驗儀器和原料同理可得其他數據。R(極差)的大小反映了因素變化時試驗指標變化幅度,所以因素的極差越大,就是該因素對指標的影響越大。表2實驗儀器儀器名稱用途生產廠家D-8401型合成試驗天津市華興多功能攪拌器科學儀器廠中熱奉SP-6800型數據測定山東魯南氣相色譜儀化工儀器廠圖1試驗裝置圖4.2分析儀器及 條件SSC-962色譜數據處理上海杉峰儀器.數據處理器儀表有限公司SP-6800型氣相色譜儀溫度條件:氣化室120柱溫80C熱導70C橋流表3實驗所 用原料120mA4.3實驗結果及處理溶劑摩爾質量含量密度(kg/L)K1(第1列)是A1條件下收率之和K1 =29. 10+計算示例:無水乙醇中國煤化工0.7893甲醛YHCNMHG35.20+36.40=100.7對甲基苯磺酸190.2299. 5k1(第1列) = 100.7/3 = 33.57-75-北方環(huán)境第24卷 第1期2012年2月表4實驗結果實驗號A反應時間min(1)B催化劑比例(2)C原料配比(3)二乙氧基甲含量W%10(1)3%(1)1.2/1(1)29. 1025% (2)1.3/1 (2)35. 207% (3)1.4/1 (3)36. 4020 (2)1.3/1(2)34. 0037.101.2/1 (1)37.4030(3)1.4/1(3)33. 9030 (3)37. 0037.90K100.797103.5總和=318 .108. 5109.3107. 1108.8111.7107.4k]33.5732. 3334.50k36. 1736. 4335. 70k:36. 2737.2335. 802.74.91.3反應時間對產率的影響2、各因素變化時,指標的變化規(guī)律是:反應時間從10min到20min時,收率升高比較明顯,20min之后升高就不明顯了;催化劑比例從3%到5%時,收率升高比較倉36明顯,5%之后升高也不是很明顯了;原料配比從1.2/1到1.3/1時,收率升高較明顯，1.3/1之后升高也是不再02030明顯。反應時間(nin)3 9個試驗中最好的生產條件是A3 B3 C2。最佳反應條件的確定:催化劑比例對產潮的影響建議實驗條件是:反應時間≥20min , 催化劑比例≥3135% ,原料配比為1.3/1。 從減少耗費， 提高實驗效率的公3角度出發(fā)，確定A2B3C2應是最佳條件，根據實驗數據_ 34分析可以斷定A2 B3 C2是較高產率,而且省時省料,是!L比較科學的最佳的實驗條件。參考文獻催化劑比例(%)[1]朱紹忠,鄧大中.應用化學手冊.上海科學技術出版社,341.原料配比對產率的能響[2]大學化學手冊.山東科學技術出版社,1985:157.[3]顧正桂,章高鍵化學工程[J],1995 ,23(5):66 -72.[4]顧正桂,林軍,司玲.化學工程與工程[J],1996,13(1):35 -39.34[5]顧正桂,嚴海琳,司玲南京師范大學學報[J] ,002,25(4);:30-34.1.15 1.2 1.2 1.3 1.35 1.4 1. 4[6]顧正桂,司玲,林軍。吉林化工學院學報[J] ,002,19(3);:7-原料配比0.[7]姜華,鄭英峨,趙維彭，高校化學工程學報[]99.8(2);17 -圖2三個因素對產率 的影響23.5實驗結論[8]馬沛生,石油化工基礎數據手冊,化學工業(yè)出版社,993:3.[9]斯坦利M.瓦拉斯,化工相平衡，中國石化出版社,997. .通過對這9個實驗得分析得到結論:1、三個因素中催化劑比例是主要因素,反應時間是[10]管國鋒主編化工原理.化學工業(yè)出版社收稿中國煤化工次之,溶劑比最次。作者YH ;C N M H G建工程師,主要研究方向它們的主次順序是:催化劑比例反映時間原料配為大氣、固廢污染控制.比。-76-