实验设计与数据处理大作业及解答

《实验设计与数据处理》大作业

班级：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

（1）分别做出加药量和剩余浊度、总氮TN、总磷TP、CODCr的变化关系图（共四张图，要求它们的格式大小一致，并以两张图并列的形式排版到Word中，注意调整图形的大小）；

（2）在一张图中做出加药量和浊度去除率、总氮TN去除率、总磷TP去除率、CODCr去除率的变化关系折线散点图。 加药量 (mg/L） 50 75 100 125 150 加药量 (mg/L） 50 75 100 125 150 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）。

流量Qv、压头H和效率η的关系数据

序号 Qv(m3/h) H/m η

1 0.0 15.00 0.0

2 0.4 14.84 0.085

3 0.8 14.56 0.156

4 1.2 14.33 0.224

5 1.6 13.96 0.277

6 2.0 13.65 0.333

浊度 余浊（NTU） 去除率(%) 11.9 7.5 6.8 6.2 5.6 80.17 87.51 88.67 89.67 90.67 总氮TN TN（mg/L) 去除率(%) 11.01 14.01 14.38 13.01 10.08 52.05 38.98 37.37 43.34 56.11 总磷TP TP（mg/L) 去除率(%) 1.09 0.57 0.27 0.32 0.42 16.15 56.15 79.23 75.38 67.69 CODCr CODCr（mg/L) 去除率(%) 53 52 51 52 56 73.09 73.61 74.11 73.61 71.57 序号 Qv(m3/h) H/m η

7 2.4 13.28 0.385

8 2.8 12.81 0.416

9 3.2 12.45 0.446

10 3.6 11.98 0.468

11 4.0 11.30 0.469

12 4.4 10.53 0.431

3、用分光光度法测定水中染料活性艳红（X-3B）浓度，测得的工作曲线和样品溶液的数据如下表:

吸光度（A） X-3B浓度（mg/L） 0.175 10.0 0.349 20.0 0.517 30.0 0.683 40.0 0.854 50.0 1.026 60.0 1.211 70.0 0.722 样品1 0.223 样品2 （1） 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。 （2） 求出未知液（样品）的活性艳红（X-3B）浓度。

4、对某矿中的13个相邻矿点的某种伴生金属含量进行测定，得到如下一组数据：

矿样点 1 2 3 4 5 6 7 距离x 2 3 4 5 7 8 10 含量c 106.42 108.20 109.58 109.50 110.00 109.93 110.49 矿样点 8 9 10 11 12 13 距离x 11 14 15 16 18 19 矿样点 110.59 110.60 110.90 110.76 110.00 111.20 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)。

提示：⑴作实验点的散点图，分析c~x之间可能的函数关系，如对数函数y=a+blgx、双曲函数(1/y)=a+(b/x)或幂函数y=dxb等；⑵对各函数关系分别建立数学模型逐步讨论，即分别将非线性关系转化成线性模型进行回归分析，分析相关系数：如果R≦0.553，则建立的回归方程无意义，否则选取标准差SD最小（或R最大）的一种模型作为某伴生金属c与含量距离x之间经验公式。

5、测定了10个苯甲腈、苯乙腈衍生物对发光细菌的毒性影响，得到如下表所示的结果，试求回归方程。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。 生物毒性的测定结果

化合物编号

lgKow (X1)

Hammett 常数 (X2) 0.47 0.44 -0.27 -0.15 0.13 0.71 -0.25 0.39 -0.92 -0.61

摩尔折射MR (X3) 19.83 15.23 7.87 15.74 11.14 7.36 10.72 8.88 11.65 3.78

生物毒性 lg(1/EC50) (Y) -2.422 -2.335 -1.920 -2.205 -2.181 -2.091 -1.972 -1.812 -1.810 -1.702

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.77 1.23 1.49 1.42 0.91 1.30 0.82 2.42 1.10 1.17

6、某给水处理实验对三氯化铁和硫酸铝用量进行优选。

实验范围：三氯化铁10ｍg/L ~50ｍg/L；硫酸铝2mg/L~8ｍg/L. 实验步骤：(1)先固定硫酸铝为5ｍg/L，对三氯化铁用量用0.618法进行优选实验。实验结果：②比①好，③比②好，③比④好，以最后试验范围的中点作为三氯化铁用量最佳点。

(2)将三氯化铁用量固定在最佳点上，对硫酸铝用量连续用0.618法进行四次实验。实验结果：①比②好、③比①好，④比③好。求三氯化铁，硫酸铝的用量。 7、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。 8、数据绘图训练题

(1) 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，下表是硫酸钛浓度对氯苯的去除率（%）和TiO2粒径的影响试验数据，请以硫酸钛浓度为X轴，绘制双Y轴数据图。 硫酸钛浓度（mol/L） 氯苯的去除率（%） TiO2粒径（nm）

0.05 56.5 40 0.10 68.8 37 0.15 76.1 35 0.20 78.9 20 0.30 76.9 22 0.40 55.3 39

(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。

不同初始浓度的活性艳红X-3B对降解率的影响

X-3B浓度 时间(min) 10mg/L 30mg/L 50mg/L 70mg/L 100mg/L 0 0 0 0 0 0 10 76.4 44.6 30.8 19.3 18.5 20 95.4 72.2 56.4 44.4 34.7 30 100 88.4 68.5 55.5 45.1 40 100 97.7 79.5 63.8 54.1 50 100 99.8 85.4 71.6 60.9 60 100 100 92.3 78.5 66.8 70 100 100 97.1 83.6 72.2 80 100 100 99.1 89.6 75.3

9、阅读下列材料

在“三废”治理中，某厂要对含锌、镉等有毒物质的废水处理进行正交实验，摸索用沉淀法进行一级处理的优良方案。 （1）制定因素水平表

表1 因素水平表 因素 水平 A pH值 1 2 3 4 7~8 8~9 9~10 10~11 B 混凝剂 加 不加 C 沉淀剂 NaOH Na2CO3 D CaCl2 不加 加 E 废水浓度 稀 浓 （2）因为pH值对去锌、镉的一级处理有较大的影响，需要仔细地考察，因此pH值从7到11安排四个水平进行实验。投加混凝剂（聚丙烯酰胺）和CaC12的目的，都是为了加快沉淀速度，但不知对去锌、去镉有无影响，所以都取“加”与“不加”二个水平。至于沉淀剂过去一直用Na2CO3，但考虑到邻近厂有大量的NaOH溶液，因此需要考察一下NaOH能否代替Na2CO3。 （3）选用正交表 表L8（41×24）最多能安排一个4水平因素与四个2水平因素，故正好适用。

表2 L8（41×24）正交试验结果表 实验号 1 (A) pH值 2 (B) 混凝剂 3 (C) 沉淀剂 4 (D) CaCl2 5 (E) 废水浓度 镉含量 (mg/L) 锌含量 (mg/L) 1 1 1 2 2 1 0.72 1.36 2 3 3 2 4 4 5 1 6 3 7 2 8 4 2 2 1 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 1 1 0.52 0.80 0.60 0.53 0.21 0.30 0.13 0.90 0.96 1.00 0.42 0.42 0.50 0.40

试根据所给材料，对表2的试验结果进行分析：

⑴对表2的试验结果进行数据处理，分别单独列出指标的试验分析表及综合评分的指标分析表；

⑵根据试验分析表的数据，讨论各因素对废水处理（即试验指标）影响的主次顺序以及最佳处理组合；

⑶绘制水平影响趋势图，并进行简要分析。 10、结合自己的专业谈一谈学习本门课程的感受（收获与建议，不少于100字）。

作业要求：

1、 完成时间：11月1日（第9周周五）前； 2、 查阅相关资料，认真答题，按时完成作业；

3、 作业要求全部打印（注明题号，可以不抄题），认真排版；

4、 注明班级、姓名、班内序号，制作封面，以班为单位上交学委；

5、 作图要求：第1、3、4题要求用Excel作图或Excel和Origin同时作图； 6、 作业注意存档（包括Word和作图的Excel、Origin文档），会抽查部分同学的电子文档；

7、 独立完成作业，严禁抄袭；

8、文档排版要求：

（1）版面尺寸：A4(21.0×29.7厘米)；版芯位置(正文位置)：上边界2.5厘米、下边界2.0厘米、左边界2.5厘米、右边界2.0厘米、装订线位置定义为0厘米，并插入页码。

（2）正文文本：宋体小四号、标准字间距、行间距为固定值20磅、所有标点符号采用宋体全角、英文字母和阿拉伯数字采用半角Times New Roman体的要求排版。

（3）文中图、表、公式：所涉及到的全部图、表（要求用三线表）都应规

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