萃取精餾萃取劑的計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、針對(duì)近沸程或共沸物體系萃取精餾萃取劑的設(shè)計(jì)問(wèn)題，本文提出了一種新的分子設(shè)計(jì)策略——計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，主要分為兩個(gè)部分：計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)優(yōu)化篩選方法。以基團(tuán)貢獻(xiàn)法為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)方法中的遺傳算法設(shè)計(jì)了鏈狀、環(huán)狀和單環(huán)芳烴三類萃取劑；并對(duì)設(shè)計(jì)出的萃取劑采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化篩選方法進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)氣相色譜法測(cè)定水-醋酸體系在較優(yōu)萃取劑中的無(wú)限稀釋活度系數(shù)，將計(jì)算得到的無(wú)限稀釋相對(duì)揮發(fā)度與本文預(yù)測(cè)值相比較，驗(yàn)證設(shè)計(jì)

2、方法的準(zhǔn)確性。 針對(duì)遺傳算法搜索效率低和不易得到全局最優(yōu)解等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套新的分子設(shè)計(jì)方法，整個(gè)設(shè)計(jì)的核心為：編碼方案的確定以及遺傳算法操作算子的改進(jìn)。采用基團(tuán)的子基團(tuán)號(hào)組合直接表示分子的新編碼方案，生成的分子形式簡(jiǎn)單，且基團(tuán)的各種參數(shù)均通過(guò)子基團(tuán)號(hào)鏈接，大大增加了算法的執(zhí)行效率。采用跨代精英選擇方法，克服了傳統(tǒng)選擇算子選擇機(jī)制產(chǎn)生的隨機(jī)誤差。提出錯(cuò)位交叉算子，避免了交叉產(chǎn)生個(gè)體等位基因上的值相同或者相近，大大增強(qiáng)了種群的

3、多樣性。采用突變算子，在種群進(jìn)化后期增加對(duì)種群的擾動(dòng)，防止提前收斂。 為了全面評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，本文建立了模糊綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)化篩選方法，得到包含兩組權(quán)重分配集，并考慮選擇性、溶解性、粘度、比熱、相對(duì)分子量、毒性、腐蝕性和沸點(diǎn)等性質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)模型，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。 為了考察本文設(shè)計(jì)方法以及所編程序的準(zhǔn)確性，對(duì)已有文獻(xiàn)報(bào)道的丙酮-甲醇、乙醇-乙酸乙酯體系的萃取精餾萃取劑進(jìn)行了驗(yàn)證設(shè)計(jì)。對(duì)于丙酮-甲醇體系，較好的萃取劑有水、

4、乙二醇以及二甲亞砜等；對(duì)于乙醇-乙酸乙酯體系，較好的萃取劑有三甲苯、丙三醇和氯苯等。設(shè)計(jì)結(jié)果、評(píng)價(jià)結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，且預(yù)測(cè)精度高于文獻(xiàn)預(yù)測(cè)精度。 對(duì)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的水-醋酸體系，設(shè)計(jì)和優(yōu)化篩選出了N-甲基吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、二甲亞砜和2-吡咯烷酮等萃取劑。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用氣相色譜法測(cè)定了水和醋酸在N-甲基吡咯烷酮和N-甲基乙酰胺中的無(wú)限稀釋活度系數(shù)，將計(jì)算得到的無(wú)限稀釋相對(duì)揮發(fā)度與本文預(yù)測(cè)值比較，相對(duì)誤差