实验设计与数据处理.docx
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实验设计与数据处理
验设计与数据处理
《实验设计与数据处理》大作业
班级:
环境17研姓名:
学号:
1、用Excel(或Origin)做出下表数据带数据点的折线散点图
图1加药量与剩余浊度变化关系图图2加药量与总氮TN变化关系图
图3加药量与总磷TN变化关系图图4加药量与CODCr变化关系图
图5加药量与各指标去除率变化关系图
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)。
图6离心泵特性曲线
扬程曲线方程为:
H=-0.14041Qv2-0.36394Qv+14.97212
R2=0.99719
效率曲线方程为:
η=-0.02878Qv2+0.23118Qv-0.00692
R2=0.99454
3、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。
(1)
表1相关系数的计算
Y
吸光度(A)
X
X-3B浓度(mg/L)
lxy
lxx
lyy
R
0.175
10
-0.51286
-30
47.99
0.822685
2800
0.999896
0.349
20
-0.33886
-20
0.517
30
-0.17086
-10
0.683
40
-0.00486
0
0.854
50
0.166143
10
1.026
60
0.338143
20
1.211
70
0.523143
30
平均值
0.687857
40
图7水中染料活性艳红(X-3B)工作曲线
一元线性回归方程为:
y=0.01714x+0.00229
相关系数为:
R2=0.99975
(2)代入数据可知:
样品一:
x=(0.722-0.00229)/0.01714=42.0(mg/L)
样品二:
x=(0.223-0.00229)/0.01714=12.9(mg/L)
4、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)。
表2某伴生金属c与含量距离x之间的关系分析计算表
序号
x
c
lgx
1/x
1/c
1
2
106.42
0.30103
0.5
0.00939673
2
3
108.20
0.477121
0.333333
0.00924214
3
4
109.58
0.60206
0.25
0.00912575
4
5
109.50
0.69897
0.2
0.00913242
5
7
110.00
0.845098
0.142857
0.00909091
6
8
109.93
0.90309
0.125
0.0090967
7
10
110.49
1
0.1
0.00905059
8
11
110.59
1.041393
0.090909
0.00904241
9
14
110.60
1.146128
0.071429
0.00904159
10
15
110.90
1.176091
0.066667
0.00901713
11
16
110.76
1.20412
0.0625
0.00902853
12
18
110.00
1.255273
0.055556
0.00909091
13
19
111.20
1.278754
0.052632
0.00899281
图8某伴生金属c与含量距离x关系散点图
图9线性函数拟合图10幂函数拟合
图11对数函数拟合图12双曲函数拟合
线性函数拟合:
c=0.1697x+108.13R2=0.5525
幂函数拟合:
c=106.54x+0.0144R2=0.780
对数函数拟合:
c=3.6639lgx+106.49R2=0.7836
双曲函数拟合:
1/c=0.0008(1/x)+0.0089R2=0.9292
根据分析可知R2值越大,某伴生金属含量c与含量距离x之间的关系越好。
故可得(1/y)=0.009+(0.0008/x)
5、已知试验指标Y与X1、X2、X3间近似满足关系式:
Y=a+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b23X2X3,试求待定系数,并将回归结果输出。
表3线性转化后的数据表格
X1
X2
X3
X4(X1X2)
X5(X2X3)
1.77
0.47
19.83
0.8319
9.3201
1.23
0.44
15.23
0.5412
6.7012
1.49
-0.27
7.87
-0.4023
-2.1249
1.42
-0.15
15.74
-0.213
-2.361
0.91
0.13
11.14
0.1183
1.4482
1.3
0.71
7.36
0.923
5.2256
0.82
-0.25
10.72
-0.205
-2.68
2.42
0.39
8.88
0.9438
3.4632
1.1
-0.92
11.65
-1.012
-10.718
1.17
-0.61
3.78
-0.7137
-2.3058
对表3数据进行线性回归即可求出各项系数,回归结果如下:
表4线性回归的方差分析
df
SS
MS
F
SignificanceF
回归分析
5
0.518791
0.103758
234.836
5.03E-05
残差
4
0.001767
0.000442
总计
9
0.520558
表5线性回归系数输出结果
Coefficients
标准误差
tStat
P-value
Lower95%
Upper95%
Intercept
-1.76954
0.035543
-49.7861
9.74E-07
-1.86823
-1.67086
X1
0.061573
0.02419
2.54536
0.063618
-0.00559
0.128737
X2
-0.70765
0.087376
-8.09886
0.001263
-0.95025
-0.46505
X3
-0.03515
0.001613
-21.7834
2.63E-05
-0.03963
-0.03067
X4(X1X2)
0.453555
0.065064
6.97086
0.002227
0.272907
0.634203
X5(X2X3)
-0.01026
0.003285
-3.12275
0.035432
-0.01938
-0.00114
可知:
b1=0.061573
b2=-0.70765
b3=-0.03515
b12=0.453555
b23=-0.01026
6某给水处理实验对三氯化铁和硫酸铝用量进行优选。
(1)对三氯化铁用量用0.618法进行优选,首先确定第一个点:
①(50-10)×0.618+10=34.72
第二个点:
(50+10)-34.72=25.28
②比①好,则第三个点:
(34.72+10)-25.28=19.44
③比②好,则第四个点:
④(25.28+10)-19.44=15.84
③比④好,以最后试验范围(15.84~19.44)的中点作为三氣化铁用量最佳点,则三氣化铁的最佳用量为:
(15.84+19.44)/2=17.64(mg/L)。
(2)对硫酸铝用量用0.618法进行优选,先确定第一一个点:
①(8-2)*0.618+2=5.708
第二个点:
②(8+2)-5.708=4.292①比②好,则第三个点:
③(8+4.292)-5.708=6.584③比①好,则第四个点:
④(8+5.708)-6.584=7.124
④比③好,以④作为硫酸铝用量最佳点,则硫酸铝的最佳用量为:
7.124mg/L。
6、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。
表6铜合金中铜含量分析计算表
次数
铜含量
平均值
偏差
平均偏差
相对平均偏差
标准偏差
相对标准偏差
绝对
误差
相对误差
1
27.22%
27.21%
0.008%
0.000296
0.0010878
0.0003962
0.0014561
0.02%
0.0735%
2
27.20%
-0.012%
0.00%
0.0000%
3
27.24%
0.028%
0.04%
0.1471%
4
27.25%
0.038%
0.05%
0.1838%
5
27.15%
-0.062%
-0.05%
-0.1838%
铜的标准含量
27.20%
7、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
(1)以硫酸钛浓度为X轴,绘制双Y轴数据图。
图13硫酸钛浓度对氯苯的去除率(%)和TiO2粒径的影响
(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。
图14不同初始浓度的活性艳红X-3B对降解率的影响
9、试根据所给材料,对表2的试验结果进行分析:
(1)
表7各指标的试验结果分析表
实验号
1(A)
2(B)
3(C)
4(D)
5(E)
镉含量
锌含量
pH值
混凝剂
沉淀剂
CaCl2
废水浓度
(mg/L)
(mg/L)
1
1
1
2
2
1
0.72
1.36
2
3
2
2
1
1
0.52
0.90
3
2
2
2
2
2
0.80
0.96
4
4
1
2
1
2
0.60
1.00
5
1
2
1
1
2
0.53
0.42
6
3
1
1
2
2
0.21
0.42
7
2
1
1
1
1
0.30
0.50
8
4
2
1
2
1
0.13
0.40
镉含量
K1
1.25
1.83
1.17
1.95
1.67
K2
1.1
1.98
2.64
1.86
2.14
K3
0.73
K4
0.73
k1
0.625
0.4575
0.2925
0.4875
0.4175
k2
0.55
0.495
0.66
0.465
0.535
k3
0.36
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