萃取精餾萃取劑的計算機優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、針對近沸程或共沸物體系萃取精餾萃取劑的設(shè)計問題，本文提出了一種新的分子設(shè)計策略——計算機優(yōu)化設(shè)計方法，主要分為兩個部分：計算機輔助分子設(shè)計方法和計算機優(yōu)化篩選方法。以基團貢獻法為基礎(chǔ)，采用計算機輔助分子設(shè)計方法中的遺傳算法設(shè)計了鏈狀、環(huán)狀和單環(huán)芳烴三類萃取劑；并對設(shè)計出的萃取劑采用計算機優(yōu)化篩選方法進行模糊綜合評價。通過氣相色譜法測定水-醋酸體系在較優(yōu)萃取劑中的無限稀釋活度系數(shù)，將計算得到的無限稀釋相對揮發(fā)度與本文預測值相比較，驗證設(shè)計

2、方法的準確性。 針對遺傳算法搜索效率低和不易得到全局最優(yōu)解等問題，本文設(shè)計了一套新的分子設(shè)計方法，整個設(shè)計的核心為：編碼方案的確定以及遺傳算法操作算子的改進。采用基團的子基團號組合直接表示分子的新編碼方案，生成的分子形式簡單，且基團的各種參數(shù)均通過子基團號鏈接，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)選擇算子選擇機制產(chǎn)生的隨機誤差。提出錯位交叉算子，避免了交叉產(chǎn)生個體等位基因上的值相同或者相近，大大增強了種群的

3、多樣性。采用突變算子，在種群進化后期增加對種群的擾動，防止提前收斂。 為了全面評價設(shè)計結(jié)果，本文建立了模糊綜合評價的優(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、相對分子量、毒性、腐蝕性和沸點等性質(zhì)的綜合評價模型，使評價結(jié)果更加準確可靠。 為了考察本文設(shè)計方法以及所編程序的準確性，對已有文獻報道的丙酮-甲醇、乙醇-乙酸乙酯體系的萃取精餾萃取劑進行了驗證設(shè)計。對于丙酮-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)計結(jié)果、評價結(jié)果與文獻報道基本一致，且預測精度高于文獻預測精度。 對未見文獻報道的水-醋酸體系，設(shè)計和優(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。為了驗證設(shè)計結(jié)果的準確性，采用氣相色譜法測定了水和醋酸在N-甲基吡咯烷酮和N-甲基乙酰胺中的無限稀釋活度系數(shù)，將計算得到的無限稀釋相對揮發(fā)度與本文預測值比較，相對誤差