人工神经网络优化电活化硫酸盐降解微囊藻毒素

作者：董皓月; 范莎莎; 金春姬^*; 高孟春; 佘宗莲; 赵阳国

来源：环境化学, 2020, 39(12): 3390-3401.

• 微囊藻毒素-LR
• 掺硼金刚石
• 电活化硫酸盐
• 硫酸根自由基
• 人工神经网络
• 遗传算法
• 粒子群算法

微囊藻毒素-LR(microcystin-LR,MC-LR)是一种威胁饮用水安全且难降解的蓝藻毒素.掺硼金刚石(boron-doped diamond,BDD)阳极电化学氧化水中MC-LR的反应机理和电解质种类密切相关.本研究通过比较两种电解质(Na2SO4和惰性的NaNO3)条件下,电流密度、循环流速、电解质浓度、反应时间对MC-LR去除效果的影响来分析Na2SO4条件下的反应机理.研究发现Na2SO4作电解质对MC-LR去除效率优于NaNO3,最大反应速率常数达到0.1374 min-1,最短半衰期为5.04 min,这是由于体系产生了硫酸根自由基.电子自旋共振谱图与过硫酸盐检测结果进一步证明,BDD/Na2SO4体系电化学氧化MC-LR实际上包含电活化硫酸盐产生硫酸根自由基的过程.前向型人工神经网络模型被用以反映传质对电活化硫酸盐工艺的影响.经过基因算法优化,模型对于MC-LR浓度变化具有一定的泛化能力.模型表明,传质控制下增大MC-LR浓度,循环流速的权重降低,最佳循环流速降低.使用粒子群算法寻优:电流密度45 mA·cm-2,循环流速180 min·L-1,电解质浓度140 mmol·L-1,处理30 min得到MC-LR最大去除率98.36%,表明人工神经网络优化电活化硫酸盐降解MC-LR具有应用前景.

• 单位
  环境科学与工程学院; 中国海洋大学