研究目的
制备并表征一种活性炭/金属有机框架纳米复合材料,将其用于废水中染料的光催化降解,并采用最小二乘支持向量机进行数学建模。
研究成果
AC/MIL-88B(Fe)纳米复合材料展现出优于单一组分的光催化活性(降解率达99%),通过COA-LSSVM模型实现有效模拟(R2=0.948)。该复合材料经全面表征与动力学分析验证,是废水脱色处理的极具前景的候选材料。
研究不足
该研究仅限于特定条件(如pH范围3-10、染料浓度50-80毫克/升、催化剂用量0.02-0.05克),可能无法推广至其他污染物或实际废水基质。优化与建模基于受控实验室环境,未涉及工业化应用的规?;尚行?。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过水热法合成了猕猴桃皮活性炭(AC)、MIL-88B(Fe)及AC/MIL-88B(Fe)复合材料,在紫外光照射下以H2O2为氧化剂进行活性红198(RR198)的光催化降解实验,采用布谷鸟优化算法(COA)优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)进行数据建模。
2:样本选择与数据来源:
猕猴桃皮取自伊朗当地农场,RR198染料及其他化学品均为市售。在不同pH值、染料浓度、催化剂用量及反应时间条件下收集降解效率的实验数据。
3:实验设备与材料清单:
设备包括FTIR、BET-BJH分析仪、XRD、FESEM、EDX、TGA、UV-Vis/DRS光谱仪、高压灭菌器、离心机及紫外光源;材料包含ZnCl2、KOH、FeCl3·6H2O、H2BDC、DMF、乙醇、H2O2及RR198染料。
4:KOH、FeCl3·6H2O、H2BDC、DMF、乙醇、H2O2及RR198染料。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括AC的化学活化与碳化、MIL-88B(Fe)及复合材料的制备采用水热法。光催化测试步骤为:将催化剂加入染料溶液,避光搅拌至平衡,紫外光照并添加H2O2,取样、离心后测定浓度。
5:数据分析方法:
采用MATLAB中经COA优化的LSSVM进行数据分析,通过R2、MSE和AARD%等统计参数验证模型,动力学拟合采用二级反应模型。
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获取完整内容-
FTIR
Analyze surface functional groups of materials
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BET-BJH analyzer
Measure surface area and pore volume
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XRD
Confirm crystal structure of materials
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FESEM
Observe particle size and morphology
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EDX
Perform chemical analysis
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TGA
Analyze thermal stability
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UV–Vis/DRS spectrometer
Measure optical properties and band gap
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Autoclave
Teflon-lined
Used for hydrothermal synthesis
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Centrifuge
Separate particles from suspension
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UV light source
Provide UV irradiation for photocatalytic degradation
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LSSVM Lab toolbox
LSSVM Lab 1.8
Suykens, Leuven, Belgium
Perform least squares support vector machine modeling
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MATLAB
MathWorks
Code and run COA optimization
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