工业废弃物制备多元催化铁碳微电解填料研究（三）

4.2.3 方差分析及显著性检验

利用响应面软件设计的实验模型，进行了实验与模拟，对净化效果响应值进行方差分析和检测模型显著性分析，分析结果见表5。

根据响应面软件对方差分析与模型的显著性分析的要求，分析结果显示，浊度的去除率模型的P值为0.0027，小于0.005，说明回归的模型显著；失拟项的P值为0.1698，大于0.1，属于极不显著，这个结果表明：该模型能够反映响应值变化，该模型与实际拟合较好。

4.2.4 二次回归拟合模型

Box-Behnken模拟多元催化铁碳微电解填料气田污水处理模型的预测值与实际值的关系见图7。

Box-Behnken模拟的二次回归拟合次响应面的最优化响应面方程见（2）。

式中：Y为污水浊度去除率，%；x₁为铝粉含量，%；x₂为尿素含量，%；x₃为硅酸钠含量，%；x₄为烧结温度，℃。

4.2.5 交互作用的响应曲面图

根据二次回归模型得响应面三维图，给出了铝粉含量、尿素含量、硅酸钠含量以及烧结温度等因素及因素间交互作用对气田污水去除率影响，结果如图8的（A）～（F）所示。

4.2.6 响应面影响因素分析

由式（2）和图8可知，响应值与多元催化铁碳微电解填料的铝粉含量、尿素含量、硅酸钠含量和烧结温度的一次项系数分别为2.212、5.149、4.457和-0.021，系数绝对值的大小决定对响应值的大小，所以各参数对其性能影响大小的排序为尿素含量＞铝粉含量＞硅酸钠含量＞烧结温度，也就是多元催化铁碳微电解填料的孔隙特征对其性能的影响最大，其次是组分和加工条件。

4.3 预测的最优值与实验验证

软件预测二次回归拟合模型的最佳参数为铝粉15.939%、尿素9.170%、硅酸钠11.22%和烧结温度400.001℃室的气田污水的浊度去除率为92.658%。

以优化的最佳参数为依据，将16% 的铝粉、9% 的尿素、 11%的硅酸钠和74%高炉除尘灰研磨成200目的粉末，在400℃下进行烧结制成样品，并与郑州某公司的微电解填料的对比效果见表6。

由上表可知，按照最优化值制作的高炉除尘灰多元催化铁碳微电解填料，对气田水处理的处理效果均优于市售的微电解填料，特别是浊度值与预测值相差仅有1.41%，进一步说明优化模型合理。

5 结论

1）利用工业废弃物高炉除尘灰替代铁粉和木炭粉制备多元催化铁碳微电解填料，用于气田污水处理的效果十分显著，本仅有常规铁碳微电解填料的1/3，而且能够实现工业废弃物的循环利用，达到了“以废治废”设计理念。

2）以单因素实验为基础，以浊度为考核指标，通过响应面分析与实验验证，优化效果可靠，可以作为高炉除尘灰制备多元催化铁碳微电解填料生产技术参数优化的基础。

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