正交试验设计法（共9篇）
正交试验设计法 篇1
正交表测试策略是一种成对测试交互的系统统计的方法。正交表法运用在软件黑盒测试。能够大幅度减少试验次数而又不会降低试验可信度的方法。在功能测试的测试用例设计过程中,存在有许多输入参数(X),每个参又有多种取值情况(Y),如果要做到每种测试情况,需要设计X Y个测试用例,考虑项目的时间、人力、财力等因素的影响,不容易实现。正交试验方法就是研究多个输入参数和参数多种取值的一种设计方法。它是根据标准的正交表,从试验中挑出有代表性的点进行试验,是一种合量安排试验的方法。
本文给出正交试验法设计法既能有效地减少测试用例数目,又能够保证测试结果不受太大的影响。介绍了基于正交试验法的测试用例的设计,结合实例给出测试用例的设计步骤。
1 正交试验设计
正交试验法是从大量的试验点中挑选适量的、有代表性的点,应用伽罗瓦(Galois)理论导出的“正交表”,合理地安排实验的一种科学的试验设计方法。利用这种方法,可使所有的因子和水平在试验中均匀地分配与搭配,有规律的变化。
在正交试验设计法中,通常把判断试验结果优劣的标准,把有可能影响试验指标的条件称为因子,而影响因子的称因子的水平(或状态)。在进行试验优化设计时,为了完成明确的试验目的,必须有合理的指标,加上合理的基准来挑选因子及相应的水平。
正交表的形式为:
L次数(水平数因子数)
式中:L———正交表符合,其余术语如下:
次数:是正交表安排的试验次数,即正交表行的个数,即是通过正交表实验法设计的测试用例的个数;
因子数:正交表最多可安排的因子个数,即正交表列数,它直接对应到用这种技术设计测试案例时的变量的最大个数;
水平数:每个因子的水平数,任何单个因素能够取复的值的最大个数。正交表中的包含的值从0到数“水平数-1”或从1到“水平数”,即要测试功能点的输入条件。
2 测试用例设计步骤
利用正交试验法来设计软件的测试用例时,首先要根据被测软件的需求规格说明书中找出影响其功能实现的操作和外部的各种因素,做为因子,而各个因子的取值做为水平,构造出二维水平因素分析表。然后,利用正交表对各因子的水平进行组合,构造出有效的测试用例。常见步骤如下:
1)确定因素,对软件需求规格说明书分析,找出影响软件运行的所有因素,对每个因素进行确认,就是要确定的输入参数。一般情况下是指软件的输入和其他软件运行的环境,可根据相关知识及实践经验去掉些对结果影响不大的因素。使最后的测试用例的数目控制在有效范围之内。
2)确定因素的水平,对软件需求规格说明书进行分析,找出因素的取值范围和集合,在每个因素的取值范围或集合内挑选有“有效等价类、无效等价类、正好等于、刚刚大于或刚刚小于边界的值”等有代表性的测试点。根据软件需求规格说明书,确定各个因素的取值,即因素的水平。并根据确定的因子的重要程度进行加权操作,重要程序较小的因素或水平可以去除,确定因素与水平是设计测试用例的关键。因此要求尽可能全面地正确地确定取值,以确保测试用例的设计做到完整和有效。
3)选择正交表。根据因素和水平的个数选择合适的正交表。如果没有合适的正交表可用或需要的测试用例个数太多,要对因素和水平进行调整。对不同水平的测试可以用混合水平正交表,否则就采用拟水平法将其转换为等水平正交测试。对因素多而水平少,可采用分块技术,将因素分块,使每一块内的因素都能覆盖测试点,并且块与块之间满足所有配对覆盖。
4)因素之间存在交互时,把2个因素当作1个新的因素来对待,并将交互作用不可忽略的因素安排在表的前几列。
5)把实际因子和水平代入正交表后,因子与正交表中的“列号”对应,水平与正交表矩阵中的行号对应,填写正交表,每一行制作成一个测试用例。
6)把次数中的所描述的组合转化成测试用例,根据需求规格说明书或错误推断法,补充需要测试但正交表没有覆盖的测试数据,将其制作成测试用例表。如果所有生成的测试都运行通过了,还需要查看其结果,确定软件失效是否与一个或多个特定的因素相关。
3 正交试验测试用例设计实例
正交表法设计测试用例最适合的情况是软件模块的多个输入参数决定一个输出结果,如图1所示的软件模块,三个client端可以把三个消息M送到三个server端。为了测试所有组合,必须设计27(3×3×3)个测试用例,这仅仅是用单一的测试用例来测试方法foo(),在很多情况下,需要设计很多测试用例来测试某一个特殊的方法。使用正交表技术可以大幅度的减少测试用例的数量。
根据图1所示,有3个变量(C、S、M),每个变量有3个值,理想情况下,将使用三水平三因素的正交表L?(33),但没有这种类型的正交表被设计并公布出来,因此,使用正交表L9(34)正好满足要求如表1所示,有三个水平值,四个因素。在表1中有一个额外的因素(因子4),可以忽略这个因素,而不影响由此表生成的测试集,仍得到一个成对的均匀分布组合,通过真实值替换测试用例中的变量的选项,针对每个测试用例生成一个测试用例表,如表2。可以看出,通过正交试验设计只需9次试验。
4 结论
采用正交试验方法设计测试用例,可以将测试用例控制在一定范围内,而又做到比较全面的测试,从而避免了测试的片面性、盲目性,提高测试效率又不丢失重要数据。该方法特别适用于对那些因素、水平数不多或因素、水平数较多的软件进行快速、全面的测试。
参考文献
[1]宫云战.软件测试[M].北京:国防工业出版社,2006.
[2]于秀山,于洪敏.软件测试新技术与实践[M].北京:电子工业出版社,2006.
[3]于秀山.正交试验设计方法在测试用例设计中的应用[J].计算机工程与应用,2004,20:62-63.
[4]古乐,史九林.软件测试技术概论[M].北京:清华大学出版社,2004.
正交试验设计法 篇2
基于正交试验的神经网络设计
神经网络具有固有的优点和广泛的应用,但因其结构设计至今没有确定可寻的方法,使其发展受到很大的.影响.为此,提出了基于正交试验的神经网络设计方法.经实证分析,该方法可从任意网络开始,利用正交试验原理改进网络结构,提高网络性能,直至最终设计出较优(或最优)的神经网络;具有原理简单,计算简便,易于应用等特点.
作 者：姚尚锋 YAO Shang-feng 作者单位：蚌埠坦克学院,数理室,安徽,蚌埠,233050 刊 名：数学的实践与认识 ISTIC PKU英文刊名：MATHEMATICS IN PRACTICE AND THEORY 年，卷(期)：2008 38(13) 分类号：O1 关键词：正交试验 神经网络设计 例子正交试验设计法 篇3
仪器与材料
高效液相色谱系统：LC-6A，日本岛津公司；电子分析天平：AUY220型，日本岛津公司；恒温水浴锅：DK-S14型，上海森信实验仪器有限公司；电热恒温干燥箱：DGG-9240B型，上海森信实验仪器有限公司；旋转蒸发仪：RE-52AA型，上海亚荣生化仪器厂。
所用甲醇为分析纯；蒸馏水及超纯水为实验室自制；喜树碱标准品纯度为95.8%；喜树叶样品采自浙江桐庐浙江林学院培植基地四年生喜树，叶子用自来水洗净，室温下阴干，粉碎后保存于干燥器中。
实验方法
喜树碱含量的HPLC分析方法。色谱条件：色谱柱SinoChrom ODS-BP（4.6mm×250mm，ID 5um）：检测波长254nm；流动相为乙腈/水（40：60，v/v）。
准确称取喜树叶干粉20g，置于500mL圆底烧瓶中，在设计条件下进行提取，提取液经铺有硅藻土的布氏漏斗抽滤，合并滤液，37℃旋转蒸发浓缩除去甲醇，用氯仿+5%甲醇等体积萃取浓缩液3次，浓缩回收氯仿，加入甲醇/氯仿（1/1，v/v）溶解浓缩物，定容]00m L，HPLC测定提取液中喜树碱的浓度。线性回归方程：Y=19656X+607.15，r=0.9986，线性范围：3.55～71μg·mL-1。
喜树叶回流法提取工正交实验。在单因素实验基础上，选择甲醇浓度、提取时间、提取温度、料液比为考察因素，以喜树碱的提取率为考察指标，利用SPSS统计软件建立L16（45）正交试验表（见表]）并进行方差分析。
结果与分析
正交结果与方差分析
正交实验结果及方差分析见表2及表3。
比较表2的R（极差），各因素极差大小为：RA>RD>RB>RC，优先顺序为A>D>B>C，最优工艺为：A1B2C4D3，即甲醇浓度为65%，提取时间1h，料液比为1：16，提取温度为70℃。
从节约成本及环保角度考虑，优化工艺条件为：A1B2C2D3，即甲醇浓度为65%，提取时间1h，料液比為1：10，提取温度为70℃。在该工艺条件下平行提取5次，喜树碱提取率为0.490±0.004‰，结果表明优化条件下工艺稳定性较好。
该研究利用正交实验法进行多因素分析，优化了喜树碱的甲醇回流法提取工艺，明确了最佳工艺条件：甲醇浓度为65%，提取时间1h，料液比为1：10，提取温度为70℃，该工艺条件下，喜树碱的提取方法简便、提取率稳定，为喜树碱的进一步研究提供依据。
正交试验法优选茯苓超声提取工艺 篇4
茯苓中含有多种化学成分,多年来茯苓多糖在提高免疫力［2］、抗肿瘤［2］、利尿［3］、抗氧化［4］等方面疗效显著,传统提取茯苓的方法通常为水提醇沉［5］,稀碱浸提［6－7］,发酵醇沉［8］等,这些方法有的虽然操作简便,但提取时间太久且得率不高,有的存在使用有机试剂或成本过大等缺陷。Chen等［9］通过超声水不溶性茯苓多糖90 min使之降解并考察其药理作用,结果表明超声提取可提高溶解性。本文采用正交设计优选超声辅助热水提取的操作条件,以苯酚-浓硫酸显色法［5－7，10］测定茯苓中多糖含量。
1试药及器材
KQ-100B型超声波清洗器( 超声频率40 k Hz,超声功率100 W) ,昆山市超声仪器有限公司; Spectrum2UV-754型紫外可见分光光度计,上海光谱仪器有限公司。
14052201茯苓饮片,合肥乐家老铺中药饮片有限公司; 110833-201205D-无水葡萄糖标准品,中国食品药品检定研究院。苯酚、铝片、Na HCO3、浓硫酸,所有化学试剂均为分析纯级,所有用水均为二次蒸馏水。
2方法
本试验通过考察料液比、提取温度、提取时间等因素,以干浸膏得率和多糖得率为考察指标,选择最佳的提取工艺条件。
2. 1干浸膏得率的测定
取蒸发皿,置干燥箱中105 ℃ 下干燥至恒重。精密吸取提取液20 m L置于恒重蒸发皿中,水浴蒸干,105 ℃ 下干燥3 h, 在干燥器中冷却30 min,测定重量,计算干浸膏得率。
2. 2茯苓多糖含量测定［5－7，10］
2. 2. 1对照品的配置
精密称取105 ℃ 干燥至恒重的无水葡萄糖对照品100 mg, 加水使之溶解于100 m L容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。精密吸取上述溶液10 m L,置于100 m L容量瓶中,加水至刻度,摇匀,即得0. 1 mg/m L的葡萄糖对照品溶液。
2. 2. 2供试品溶液的制备
精密吸取定量目标溶液置于具塞刻度的比色管中,补加纯水至1 m L,再加入1 m L的5% 苯酚溶液,摇匀,然后滴加浓硫酸5 m L,摇匀后置沸水浴25 min,再放于冰水浴中15 min取出,用试剂空白调零,在490 nm波长范围内测定吸光度。
2. 3单因素试验
2. 3. 1料液比对多糖得率的影响
茯苓饮片磨成粉,精密称取粉末样品6份,每份1 g,在超声时间为30 min、水温80 ℃ 的条件下,分别选择水量为10、 20、30、40、50、60 m L,进行单因素试验,计算多糖得率。
2. 3. 2水温对茯苓多糖得率的影响
精密称取样品6份,每份1 g,在加水量为40 m L,超声时间为30 min的条件下,分别控制水温为40、50、60、70、80、 90 ℃ ,进行单因素试验,计算多糖得率。
2. 3. 3超声时间对茯苓多糖得率的影响
精密称取样品6份,每份1 g,在加水量为40 m L,水温80 ℃ 的条件下,分别选择超声时间为10、20、30、40、50、 60 min,进行单因素试验,计算多糖得率。
3结果与分析
3. 1因素水平的确定
料液比是影响超声提取的重要因素,由图1数据可见,开始随着水相的增大,提取的多糖也在不断增加,到1∶40时达到最高点,此时基本已提取完全,随着固液相的浓度差加大, 得率开始缓慢下降,故选择1∶30,1∶40,1∶50作为料液比因素的水平。
随着提取温度的增加,多糖含量在不断增加,得率也在不断增加,但考虑到温度过高会对超声器的有一定损坏,故选择60 ℃ ,70 ℃ ,80 ℃ 作为水温因素水平值。
刚开始的10 min多糖含量急速增大后逐渐平缓并且到40 min之后,反而有所下降。开始的急速增加后平缓说明多糖被提取完全,而有所下降则考虑到多糖在超声波作用下可能发生降解或结构遭到破坏,导致含量有所降低。故选择20 min, 30 min,40 min作为超声时间因素的水平。
3. 2正交试验
根据单因素试验结果,选择主要因素为料液比、提取温度、超声时间,每个因素拟定3个水平( 见表1) ,正交选用L9( 34) ( 见表2) 。
称取100 g茯苓粉末9份,采用正交表进行试验,按照 “2. 1”项下方法测定多糖含量。
注: F0. 05( 2,2)= 19. 00,F0. 01( 2,2)= 99. 00。
通过表2直观可见各因素的影响大小依次为: A>B>C,即料液比>温度>提取时间,最佳工艺条件为A2B3C3,通过方差分析表3可见,AB即料液比和水温的因素差异有统计学意义, C超声时间的因素差异间统计学意义不大,为了节约生产时间, 故选择最佳提取条件为A2B3C2,即料液比1∶40,温度80 ℃ , 提取30 min。
3. 3验证试验
为确定优选工艺的稳定性,以A2B3C2组合进行了3批验证试验,由表结果可见,此工艺稳定可靠,合理可行。
3. 4含量测定方法学验证
3. 4. 1重复性考察
按照最优提取条件制样6份,按 “2. 2” 项下的条件,测定6次,记录数据,进行重复性考察试验,重复性RSD = 1. 13% ,表明该方法重复性良好。
3. 4. 2精密度考察
按照最优提取条件制样1份,按 “2. 2” 项下的条件,同一份样品连续测定6次,记录数据,进行精密度考察试验,供试品精密度RSD=0. 52% ,表明仪器精密度良好。
3. 4. 3稳定性考察
按照最优提取条件制样1份,按 “2. 2” 项下的条件,分别在0 h,0. 5 h,1 h,1. 5 h,2 h进样,记录相关数据,进行稳定性考察试验,稳定性RSD = 1. 60% ,表明该方法稳定性良好。
3. 4. 4回归率试验
按照最优提取条件制样6份,每份取0. 5 m L再各加入0. 5 m L标准葡萄糖溶液,在 “2. 2” 项下的条件下测试,记录相关数据,进行稳定性考察试验,测定结果为,供试品回收率均值=99. 77% ,RSD=1. 29% 符合要求。
3. 4. 5线性关系考察
分别精密吸取葡萄糖对照品溶液0、0. 1、0. 2、0. 4、0. 6、 0. 8、1. 0 m L,置于具塞刻度的比色管中,补加纯水至1 m L,再加入1 m L的5% 苯酚溶液,摇匀,然后滴加浓硫酸5 m L,摇匀后置沸水浴25 min,再放于冰水浴中15 min取出,在490 nm处测定。以葡萄糖含量为横坐标,以吸光度A为纵坐标绘制标准曲线。标准曲线方程为y = 6. 2057x-0. 0079( r = 0. 9985) ,结果表明,葡萄糖在0. 01 ~ 0. 6 mg/m L范围内具有良好的线性关系。
4结论
正交试验设计法 篇5
1 试验原因
近年来, 稠油区块来油含水率均在90%以上, 为保证稠油脱泵含水控制在8.0%以下, 因此选取含水量作为试验的评价指标。主要因素:破乳剂加药量、沉降罐油层厚度、来油进罐温度。
2 试验部分
2.1 试验依据
根据生产实际, 对含水量影响因素的优化采用试验来确定。运行参数主要可分为:破乳剂加药量、沉降罐油层厚度、来油进罐温度。
2.2 试验安排
针对各因素的水平状态, 根据欢一联合站的实际情况分别定出水平, 见表1。
2.3试验研究
根据试验挑选出的因素及各因素所处的水平, 选用L9 (33) 正交表安排做9次试验。试验结果及分析见表2。
2.4试验结果
(1) 计算各因素的水平效应值:
同理可以求得:
通过对各因子水平的分析, 可以得出影响各因子水平的效果。
(2) 计算各平均水平效应值k i。K1=ⅠA/3=5。同理可求其它水平效应值, 见表2。
(3) 求出极差R。R A=m a x (ⅠA, ⅡA, ⅢA) -min (ⅠA, ⅡA, ⅢA) =15-12.2=2.8
同理可求得:RB=3.4;RC=2.4。
极差R是衡量实际数据波动大小的重要指标, 极差大的因素, 其变化程度对试验结果影响就大, 反之则小。
2.5 结果分析
在影响稠油脱水的因素中对因素A水平1最好, 对因素B水平2最好, 对因素C水平3最好。
影响稠油脱水性能因素的主次关系:沉降罐油层厚度—破乳剂加药量—来油进罐温度 (表3) 。
3 效益分析
3.1 气费分析
5月-10月停运3台加热炉。
节气量:150天× (1000+1100+1100) m3/10000=48万m3
节省气费W1=48×0.52元/方=24.96万元
3.2 药剂分析
进入夏季, 破乳剂加药量由120kg/d降至80kg/d。
节药量:1 5 0天× (1 2 0-8 0) k g/d=6000kg
节省药费W2=6000×8.812元/kg=5.28万元
W总=W1+W2=30.24万元
4 结论
(1) 稠油脱水性能的影响因素很多且相互制约, 仅靠单独研究某个影响因素并不能获得有效的研究结论, 而正交试验可以较好地解决这一问题, 而且研究方法科学、简便。
(2) 正交试验优化法是在某种特定条件下进行的, 如果条件发生变化, 影响因素的主次关系和最佳组合也会发生变化。
(3) 通过正交试验法优化稠油脱水运行参数, 将欢一联合站的生产指标进行了重组, 使稠油脱泵含水控制在8.0%之内, 保证了外输含水指标合格, 生产运行平稳。
摘要：欢一联采用化学加热联合脱水的方法, 致使进站加热燃气量逐年增加。针对此情况, 采取对稠油系统运行参数通过正交试验法进行优化。2012年夏季对稠油脱水运行参数进行优化, 试验使脱水达到预期的效果。
关键词：稠油脱水,正交试验,含水量
参考文献
正交试验设计法 篇6
1 材料
1.1 仪器
DIONEX高效液相色谱仪:美国。UVD170U紫外检测器, Chromeleon液相色谱工作站。Sartorius BP615电子天平:德国。250H型超声波清洗机:上海科导超声仪器有限公司。旋转蒸发器:上海亚荣生化仪器厂。
1.2 药材
人参与泽泻购于湖北省中药材公司, 经湖北中医学院中药检定教研室陈科力教授鉴定为人参Panax ginsen C.A.Mey.和泽泻Alisma orientalis (Sam.) Juzep.。
1.3 试剂
乙腈 (色谱纯) :美国TEDIA。甲醇 (色谱纯) :天津市协和昊鹏色谱科技有限公司。磷酸 (分析纯) :武汉化学试剂厂。水为纯净水。人参皂苷Rg1:中国药品生物制品检定所, 批号0704-200012。人参皂苷Rb1:中国药品生物制品检定所, 批号0703-200221。
2 提取工艺研究
2.1 正交试验因素和水平
以人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的总含量为指标, 选用L9 (34) 正交试验表进行实验, 对工艺中的乙醇浓度 (A) 、回流次数 (B) 、回流时间 (C) 和乙醇用量 (D) 4因素进行考察, 每因素各取3个水平。正交试验的因素与水平设计见表1。
2.2 实验方法与结果
按处方要求称取一定量的人参和泽泻以L9 (34) 正交试验表所列条件进行样品的提取, 每个试验号平行操作3次。提取液水浴浓缩, 减压干燥至恒重。取相当于人参药材1g的提取浸膏粉末, 精密称定, 置索氏提取器中, 加三氯甲烷回流3小时, 弃去三氯甲烷液, 药渣挥干溶剂, 连同滤纸筒移入100ml锥形瓶中, 精密加入水饱和正丁醇50ml, 密塞, 放置过夜, 超声处理 (250W, 50KHz) 30分钟, 滤过, 弃去初滤液, 精密量取续滤液25ml, 置蒸发皿中蒸干, 残渣加甲醇溶解, 并转移至5ml量瓶中, 加甲醇稀释至刻度, 摇匀, 滤过, 取续滤液, 即得供试品溶液。
另精密称取人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1对照品, 加甲醇分别制成每1ml含人参皂苷Rg10.48mg和人参皂苷Rb10.52mg的对照品溶液, 摇匀, 即得。
2.3 高效液相色谱法测定人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的总含量
2.3.1 色谱条件
色谱柱:Angelent SB-C18柱 (4.6mm×250mm, 5μm) ;流动相:乙腈 (B) -0.1%磷酸溶液 (A) 梯度洗脱 (0～9分钟, B的浓度为24.5%;9～10分钟, B的浓度由24.5%升至33%;10～25分钟, B的浓度为33%;25～26分钟, B的浓度由33%升至55%;26～31分钟, B的浓度为55%;31～32分钟, B的浓度由55%降至24.5%) , 流速:1.0ml/min;检测波长:203nm;柱温:35℃。
2.3.2 标准曲线的绘制
精密吸取人参皂苷Rg1对照品溶液2、4、6、8、10μl分别进样, 以进样量为横坐标, 峰面积值为纵坐标绘制标准曲线。经计算其回归方程为:Y=2.7205X+1.4331, r=0.9998, 表明在0.96～4.8μg范围内人参皂苷Rg1进样量与峰面积间有良好的线性关系;精密吸取人参皂苷Rb1对照品溶液2、4、6、8、10μl分别进样, 以进样量为横坐标, 峰面积值为纵坐标绘制标准曲线, 得回归方程为:Y=2.0935X+0.7550, r=0.9996, 表明在1.04～5.2μg范围内人参皂苷Rb1进样量与峰面积间有良好的线性关系。
2.3.3 样品含量测定
精密吸取供试品液10μl注入液相色谱仪, 测定, 计算人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的总含量, 结果见表2。
2.4 实验数据统计和方差分析 见表3。
F0.01 (2, 2) =99.00, F0.05 (2, 2) =19.00
表2和表3的实验结果表明, 将回流次数 (B) 当作误差所在列, 乙醇浓度 (A) 、回流时间 (C) 和乙醇用量 (D) 对于人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1总含量均有显著性影响, A>C>D。在A因素中, A3>A2>A1, 故选择A3水平;在C因素中, C2>C1>C3, 故选择C2水平;在D因素中, D2>D3>D1, 故选择D2水平。所以最佳工艺为A3B2C2D2, 即每次以10倍量70%乙醇回流提取3次, 回流时间为90分钟。
3 结论
按处方要求称取药材, 按照上述优化提取工艺进行提取, 重复进行3次平行实验, 人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1总含量平均值为5.2608mg/g, 与正交试验最大值5.1979mg/g接近, 表明经优化的工艺具有可行性且重现性较好。
另只称取人参药材10g, 照上述优化提取工艺 (每次加300ml70%乙醇) 进行提取, 重复进行3次平行实验, 人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1总含量平均值为3.9827mg/g, 表明泽泻与人参混合提取似乎会促进人参皂苷的溶出, 其中原因有待进一步考察。
摘要：目的:优选人参泽泻混合提取的工艺。方法:以人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的总含量为指标, 采用正交设计法进行优选。结果:乙醇浓度、乙醇用量和回流时间对提取有显著影响。结论:合理的提取工艺条件为:用10倍量70%乙醇提取3次, 提取时间为每次1.5小时。
关键词：人参/分离和提纯,泽泻/分离和提纯,工艺学, 制药
参考文献
[1]张玲, 单卫华, 梁瑞雪, 等.人参提取工艺研究.时珍国医国药.2000, 11 (9) :777.
[2]张崇禧, 郑友兰, 张春红, 等.不同方法提取人参总皂苷工艺的优化研究.人参研究, 2003, 15 (4) :5.
[3]桂双英, 周亚球.正交试验法优选人参总皂苷的提取工艺.时珍国医国药, 2003, 14 (10) :591.
[4]白秀云, 王伟明, 白海玉, 等.人参汤颗粒剂提取工艺的研究.中国中医药科技, 2006, 13 (3) :205.
正交试验设计法 篇7
1仪器与试药
1.1仪器。FA1004N分析天平 (上海第二分析仪器厂) ;HPLC Waters2695;BS 210S型十万分之一电子天平 (北京赛多利斯天平有限公司) ;电子恒温水浴锅 (北京市长风仪器仪表公司) ;KQ-100型超声波清洗器 (昆山市超声波仪) 。
1.2试药。女贞子 (购于陕西省药材市场, 经生药教研室雷国莲教授鉴定为系木犀科植物女贞的干燥成熟果实) ;特女贞苷对照品 (购于中国药品生物制品检定所, 批号:110818-200404) ) ;甲醇等其他试剂均为分析纯, 实验用水为蒸馏水。
2特女贞苷的含量测定方法
2.1对照品溶液的制备。精密称取特女贞苷对照品7.25mg, 置25ml容量瓶中, 加甲醇定容至刻度 (0.29mg/ml) 配制成对照品溶液。
2.2样品溶液的制备。取本品粉碎, 精密称取0.1g, 置50ml具塞锥形瓶中, 精密加50%乙醇50ml, 称重, 超声波处理30min, 取出, 放冷, 再称定重量, 用50%乙醇补足减失的重量, 摇匀, 过滤, 即得。
2.3色谱条件。色谱柱Kromasil C18 (4.6mm×250 mm, 5μm) , 流动相乙腈-水 (20∶80) , 流速为1 m L·min-1。测定波长224nm, 柱温25℃, 进样量20μl。
2.4标准曲线的绘制。精密量取0.29mg/ml的对照品溶液0.5、1.0、2.5、5.0、7.5ml分别置于10 ml容量瓶中, 用甲醇稀释至刻度, 分别取上述对照品溶液注入高效液相色谱仪, 按上述色谱条件测定峰面积。以峰面积积分值为纵坐标, 特女贞苷进样量为横坐标进行线性回归, 得回归方程, 表明特女贞苷在0.29~4.35μg具有良好的线性关系。见图1。
2.5精密度试验。取对照品按照分析方法重复测定5次, RSD为0.79%, 表明仪器精密度良好, 结果见表1。
2.6稳定性试验。精密吸取供试品溶液, 按标准曲线项下方法操作, 结果表明12h以内测定, RSD为1.26%, 样品12h内稳定性良好, 结果见表2。
2.7重复性实验。精密称取女贞子样品粉末5份, 按供试品溶液的制备方法制备样品溶液, 依法测定, RSD%为0.99%, 结果表明该方法重复性良好, 见表3。
2.8加样回收率试验。取已知含量的女贞子6份, 分边精密加入一定量的特女贞苷对照品, 按照供试品溶液的制备方法制备加样回收率样品溶液, 按上述实验条件和方法测定, 结果见表4, 平均回收率为99.62%, RSD为2.12%。
3女贞子炮制工艺正交试验设计
精密称取女贞子100g, 本实验选用黄酒用量 (A) 、加水量 (B) 、浸润时间 (C) 和蒸制时间 (D) 作为考察因素, 采用L9 (34) 正交实验设计进行试验 (表5) 。炮制品取出, 摊于瓷盘中, 烘箱中50℃烘干, 取出, 放凉, 粉碎, 塑料袋密封。各种炮制品分别按上述制样和色谱方法测定其中特女贞苷含量。
3.1实验结果
女贞子不同工艺炮制正交试验结果见表6、7。
3.2结果分析与讨论
通过正交试验方差分析结果可以看出, A、B、C、D四个因素对特女贞苷含量影响大小依次为:D>A>C>B, D因素对特女贞苷含量变化有统计学意义, 以特女贞苷含量为评价指标优选最佳炮制工艺为A1B2C1D1, 即黄酒用量15ml, 加水量5ml, 浸润时间0h, 蒸制时间2h。
通过正交试验结果可以看出, 女贞子炮制不同工艺中, 增加蒸制时间会降低特女贞苷含量, 可以推测特女贞苷对热敏感, 容易分解, 致使含量减少。
参考文献
[1]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海:上海人民出版社, 1977:237-239.
[2]中华人民共和国药政管理局.全国中药炮制规范[S].北京:人民卫生出版社, 1988:118.
[3]卫生部药典委员会.中华人民共和国药典[S].北京:化学工业出版社, 2015:43.
[4]上海市卫生局.上海市中药饮片炮制规范 (1980版) [S].上海:上海科学技术出版社, 1980:105.
[5]广东省卫生厅.广东省中药炮制规范[S].广州:广东科技出版社, 1984.
[6]安徽省食品药品监督管理局.安徽省中药饮片炮制规范 (2005版) [S].合肥:安徽科学技术出版社, 2006:564.
[7]山东省药品监督管理局.山东省中药炮制规范 (2002版) [S].济南:山东友谊出版社, 2003:152.
正交试验设计法 篇8
国标中列出了铅元素的检测条件, 但是某些分析参数并未明确注明, 而是列出了几个推荐值或推荐一个选值范围。在测定铅元素前, 首先要结合特定原子吸收仪的具体条件, 经过大量试验才能确定这些参数值, 但大量试验降低了分析过程的总体速度。
正交试验能够比较合理地安排多因素试验, 分析试验结果, 确定试验结果的主次和寻求最佳的操作条件。研究将正交试验设计应用于石墨炉原子吸收光谱法测定铅的操作条件的优化, 现报道如下。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 仪器
TAS-986原子吸收分光光度计, 北京普析通用有限公司生产;铅空心阴极灯, 北京曙光明电子光源厂生产。
1.1.2 试剂
硝酸 (分析纯) , 深圳市田景实业有限公司生产, 硝酸 (1+1) , 取50 mL硝酸慢慢加入50 mL水中;铅 (99.99%) , 北京中协联合试剂技术有限公司出品;纯化水, 自制。
1.1.3 标准液
铅标准储备液:准确称取1.000 g金属铅 (99.99%) , 分次加少量硝酸 (1+1) , 加热溶解, 总量不超过37 mL, 移入1 000 mL容量瓶, 加水至刻度, 混匀。此溶液每毫升含1.0 mg铅[1]。
铅标准使用液:吸取铅标准储备液1.0 mL于100 mL容量瓶中, 加硝酸 (0.5 mol/L) 至刻度, 稀释成每毫升含10.0 ng铅的标准使用液。
1.2 方法
1.2.1 因素和水平
取原子化温度 (A) 、灰化时间 (B) 、灯电流 (C) 、狭缝 (D) 4因素进行试验, 因素水平见表1。每次取铅标准使用液10 μL注入石墨炉。
1.2.2 试验方案
将原子化温度 (A) 、灰化时间 (B) 、灯电流 (C) 、狭缝 (D) 分别换成对应的数字1, 2, 3, 4放入表中, 得出试验方案见表2。
2 结果及分析
2.1 直接观察
根据试验方案进行试验, 得出的结果见表3。
一般来说, 吸光度值越大仪器的工作条件越好。直接比较9次试验的吸光度值, 第6号试验的吸光度值为0.528, 比其余8次试验的吸光度值都高。很明显, 原子化温度2 000 ℃、灰化时间20 s、灯电流5 mA、狭缝0.4 nm是最好的试验条件, 以它作为第1号比较试验条件。
2.2 计算分析
注:平均吸光度值为标准溶液在各水平条件下5次测定的平均值, 标准偏差小于5%。
直接观察还不能分清哪些因素是影响吸光度值的主要因素, 哪些是次要因素, 因此还需要进一步的计算分析。计算分析结果见表4。
由表4可知, 极差C>A=D>B, 说明灯电流对吸光度值影响最大, 其他因素对吸光度值影响较小。通过试验指标加和Ki及平均值Ki′比较, 可得优水平为A2B2C1D2, 即原子化温度2 000 ℃、灰化时间17 s、灯电流5 mA、狭缝0.4 nm, 将它作为第2号比较试验条件。
2.3 比较试验
将第1、第2号比较试验条件进行试验比较, 结果见表5。
由表5可以看出, 第2号即由极差分析法选出的试验条件为较好的试验条件。即测定铅的最佳试验条件为原子化温度2 000 ℃、灰化时间17 s、灯电流5 mA、狭缝0.4 nm。
3 讨论
3.1 因素的确定
影响试验结果的因素很多, 不可能把所有影响因素通过一次试验全部予以研究, 只能根据以往的经验挑选和确定若干对试验指标影响最大、有较大经济意义而又了解不够清楚的因素来研究[2]。GB/T5009.12—2003[3]中, 测定波长、干燥温度、干燥时间、 灰化温度等参数已经给出具体数值, 所以设计试验时这些项目不列为被考察的因素。狭缝宽度、灯电流、灰化时间、原子化温度、原子化时间等参数给出了参考范围, 没有给出具体数值, 所以设计试验时列为了被考察的因素。但结合仪器特点, 将原子化时间固定为0 s, 原子化时间未列作被考察的因素。
3.2 水平的确定
应根据实际经验和专业知识, 定出各因素适宜的水平[2]。试验中各因素所选的水平均在GB/T5009.12—2003[3]参考范围中。为精简试验, 分别为各因素选择3个水平进行考察。每个因素的3个水平分别取自相应因素参考范围的上限、下限和中间值。
4 结论
试验所得铅的最佳工作条件为原子化温度2 000 ℃、灰化时间17 s、灯电流5 mA、狭缝0.4 nm, 其中灯电流为影响仪器测定的主要因素。
摘要：为确定应用TAS-986原子吸收分光光度计并采用石墨炉原子吸收光谱法测定铅的最佳测定条件, 研究应用正交试验设计以不同原子化温度、灰化时间、灯电流、狭缝宽度等条件进行测铅试验。结果表明:最佳仪器工作件条件为原子化温度2 000℃, 灰化时间17 s, 灯电流5 mA, 狭缝0.4 nm, 其中灯电流为影响仪器测定的主要因素。
关键词：石墨炉原子吸收光谱法,铅,最佳工作条件,正交试验
参考文献
[1]曲祖乙, 刘靖.食品分析与检验[M].北京:中国环境科学出版社, 2006:222-224.
[2]明道绪.生物统计附试验设计[M].3版.北京:中国农业出版社, 2001:303-304.
正交试验设计法 篇9
ZnSe是一种重要的Ⅱ-Ⅲ族半导体材料, 在室温下其禁带宽度为2.69eV (460nm) , 具有优异的光学及光电学等特性, 在光致发光器件、太阳能电池和蓝绿光发光二极管等领域有着良好的应用前景[1,2]。众所周知, 纳米材料的形貌、尺寸和晶体结构等因素对其性能及应用均有影响, 因此对这些因素进行控制, 对于研究材料的性能具有重要的意义[3,4]。对于ZnSe微/纳米材料, 目前已经制备出纳米棒、纳米线和空心球等形貌[5,6,7,8]。其中, ZnSe空心微球在催化剂和光带晶体等方面具有潜在的应用前景, 已经引起人们的广泛关注[8,9]。但是, 目前已制备的ZnSe空心微球的粒径一般大于2μm[8,9,10]。因此探索简单有效的方法制备具有较小粒径、良好分散性的ZnSe空心微球具有重要的理论和应用意义。离子液体是在低温下呈液态的盐, 具有特殊的物理化学性质, 是一种新型的绿色溶剂。目前, 离子液体的独特性能 (如低熔点和高离子传导性等) 使其在无机纳米材料的合成中起到了一般溶剂所不具备的作用, 得到的产物与传统液相反应的产物不同, 为无机纳米材料的合成开拓了一条崭新的途径。
本实验选用离子液体溴代1-丁基-3-甲基咪唑盐 ([Bmim]Br) 和水为反应介质, 采用复合溶剂热法, 在温和的反应条件下制得分散性良好的ZnSe空心微球。但实验中需要对反应条件进行调整和优化, 需要经过多次反复实验才能得到最优合成工艺。因此, 本实验采用正交试验辅助复合溶剂热法制备ZnSe空心微球, 以产物的形貌和物相为指标, 得出最优的工艺条件, 这不仅降低了实验成本, 而且能够快速优化合成工艺。
1 实验
1.1 试剂
Zn (NO3) 2·6H2O、EDTA-2Na、Na2SeO3·5H2O、N2H4·H2O (80%) 、NaOH、无水乙醇、去离子水, 试剂均为分析纯。使用的离子液体为根据文献[11]自制的[Bmim]Br。
1.2 正交试验的设计和实验
根据前期实验和理论分析, 选用[Bmim]Br用量 (A) 、n (Zn2+) ∶n (SeO32-) (B) 、反应温度 (C) 和pH值 (D) 4个因素, 每个因素选取3个水平, 表1为因素水平表。
根据以上因素和水平, 设计L9 (34) 正交试验对合成工艺进行优化 (表2) 。在实验中, 将物质的量比为1∶1的Zn- (NO3) 2·6H2O和EDTA-2Na与适量[Bmim]Br溶于去离子水中, 并放置5min;再采用NaOH (1mol/L) 调节溶液的pH值并稀释至19mL;然后将适量Na2SeO3·5H2O、N2H4·H2O (80%, 1mL) 和上述溶液置于聚四氟乙烯反应器中, 再放入不锈钢反应釜中密封, 在一定温度下保温一定时间。反应结束后, 令反应釜自然冷却至室温。离心分离后用去离子水和无水乙醇交替洗涤产品。最后置于真空干燥箱, 在50℃干燥5h。
注:1 产物无特殊形貌, 含Se杂质;2 有少量空心微球形成;3 空心微球, 分散性差;4 空心微球, 分散性良好
1.3 ZnSe空心微球的表征
采用Rigaku D/max 2500V/PC X射线粉末衍射仪 (XRD) , Cu靶Kα射线 (λ=1.5418Å) , 扫描速度为8 (°) /min, 扫描范围为20～80°, 对空心微球进行物相分析;采用JSM 6700F 场发射电子显微镜 (SEM) 和Hitachi H-7650 透射电子显微镜 (TEM) 观察产物的形貌和微结构。
2 结果与讨论
2.1 实验原理
Na2SeO3被N2H4还原为活性Se;在碱性环境中, Se发生歧化反应生成Se2-和SeO32-;Zn2+与Se2-结合形成ZnSe。反应过程可以表示为:
ZnSe初级粒子具有高表面能, 易聚集为ZnSe纳米晶。在合适的pH值范围内, N2H4与Na2SeO3发生反应释放适量的N2气泡。受到表面能最小化的驱使, ZnSe纳米晶以N2为软模板, 聚集在N2表面, 最终形成ZnSe空心微球[8]。
2.2 正交试验结果
以样品XRD和SEM的综合结果为实验指标, 正交试验的结果如表2所示。本实验要求指标越大越好, 因此选取各因素的k1、k2、k3中最大的水平, 即最优的工艺条件为:[Bmim]Br 3g, n (Zn2+) ∶n (SeO32-) =2∶1, 反应温度140℃, pH=11.5。在最优条件下制备的ZnSe空心微球为青绿色粉末。
图1为样品的XRD图谱。在2θ为27.22°、45.20°和53.57°等处出现的峰为ZnSe的特征衍射峰, 分别对应ZnSe立方相的 (111) 、 (220) 和 (311) 等晶面 (JCPDS No. 88-2345) 。样品为纯的闪锌矿型ZnSe, 具有很好的结晶度。SEM图表明制备的ZnSe微球的平均粒径约为1μm, 具有良好的分散性 (见图2 (a) ) 。为了弄清其内部结构, 将样品进行超声处理并用SEM进行分析, 结果表明这些微球是由纳米晶聚集而成, 一个破损的微球很好地证实了样品的空心结构 (见图2 (b) ) 。另外, TEM结果也表明ZnSe空心微球由平均粒径约为20nm的纳米晶聚集而成 (见图2 (c) ) 。
2.3 影响因素分析
(1) [Bmim]Br用量的影响
实验中, [Bmim]Br的添加使反应在温和的条件下即可完成。其原因主要包括两点:首先, 离子液体具有高离子传导性, 则反应 (1) 释放的电子传送到SeO32-的速度加快, 使氧化还原反应 (3) 快速进行, 另外反应中生成的Se在离子液体中的溶解度较大, 从而加快Se的歧化反应, 则整个体系的反应速度加快;其次, 与水相比, [Bmim]Br具有较小的表面张力[12], 因此[Bmim]Br/H2O复合溶剂的表面张力较小, ZnSe晶核容易生成, 有利于反应 (5) 向右进行。另一方面, [Bmim]Br的应用有利于减小ZnSe空心微球的粒径。根据经典气泡成核理论, 降低界面张力可降低气泡成核所需克服的Gibbs自由能, 使气泡的成核速率加快。[Bmim]Br/H2O溶剂的表面张力较小, 则气泡容易成核, 因此产生大量N2泡核。另外, [Bmim]Br/H2O具有一定的黏度, N2泡核在其中的生长在一定程度上受到抑制, 因此最终形成的N2气泡粒径较小, 以其为软模板制备的ZnSe空心微球的粒径也相应地减小。
实验结果表明, [Bmim]Br的用量对产物的形貌具有明显影响。其它反应条件相同, 在反应体系中分别添加1.5g和6.0g [Bmim]Br, 产物形貌如图3所示。
当[Bmim]Br 用量为1.5g时, 没有足够的离子液体促使反应进行, 因此产物中存在棒状的Se杂质 (图3 (a) ) ;当[Bmim]Br 用量为6.0g时, 复合溶剂的表面张力进一步减小, 易于形成大量粒径较小的ZnSe晶核和N2气泡, 则生成的ZnSe微球粒径较小, 但造成部分ZnSe微球发生团聚, 分散性不好 (图3 (b) ) 。
(2) n (Zn2+) ∶n (SeO32-) 的影响
为了研究n (Zn2+) ∶n (SeO32-) 对产物形貌的影响, 将其设为1∶1和3∶1, 图4为相应的SEM图。当n (Zn2+) ∶n (SeO32-) = 1∶1时, 微球表面粗糙, 由粒径较大的纳米颗粒组成 (图4 (a) ) ;当n (Zn2+) ∶n (SeO32-) =3∶1时, 微球表面光滑, 粒径小, 但部分微球相互团聚 (图4 (b) ) 。在结晶过程中, 晶粒的粒径与晶核的形成速度和生长速度密切相关, 如果形成速度大于生长速度, 生成的晶核多且粒径小, 反之晶粒粒径大。当n (Zn2+) ∶n (SeO32-) =1∶1时, 晶核的形成速度小于生长速度, 晶粒较粗, 则得到的ZnSe微球表面粗糙;而n (Zn2+) ∶n (SeO32-) =3∶1时, 结果相反, ZnSe微球粒径较小, 但分散性不好。
(3) 反应温度的影响
反应温度升高, 离子的扩散速度加快, 反应活性加强。因此, 反应温度对产物的生长具有重要的影响。在实验中, 当温度为100℃时, 即使反应进行24h也无法制得ZnSe, 仅得到黑色无定型的Se (图片未给出) ;当温度升高至120℃时, 产品中存在ZnSe空心微球和棒状的Se单质 (图5) 。
当其它条件不变, 只调节溶液的pH值时, 发现pH值对产物的形貌具有显著的影响。
当pH=11.0时, 反应 (1) 的速度较慢, 释放的N2较少, 部分ZnSe纳米晶没有足够的模板剂聚集, 但由于其具有很高的表面能而发生彼此团聚。因此, 产物中不仅存在空心微球, 也存在相互团聚的ZnSe纳米晶 (图6 (a) ) 。当pH值升高至12.0时, N2H4的氧化反应和Se的歧化反应均加快, 生成大量ZnSe纳米晶。纳米晶还未在N2表面聚集就已经发生团聚, 因此得到形貌不规则的产物 (图6 (b) ) 。因此, N2气泡的生成速度和ZnSe纳米晶的形成速度不一致是形成这些不规则形貌的主要原因, 只有将pH值控制在一个很小的范围内, 才能制得质量高的ZnSe空心微球。
3 结论
本实验以离子液体-水为反应介质, 采用复合溶剂热法, 成功地制备出ZnSe空心微球。在最优条件下制备的ZnSe空心微球由纳米晶聚集而成, 具有良好的分散性, 为闪锌矿结构, 平均粒径约为1μm。离子液体在制备过程中发挥着重要的作用, 本方法有望被应用于制备具有空心结构或其它特殊形貌的无机微/纳米材料。
摘要：以离子液体溴代1-丁基-3-甲基咪唑盐 ([Bmim]Br) 和水为溶剂, 采用复合溶剂热法制备出粒径均匀、分散性良好的ZnSe微米空心球。采用正交试验, 以[Bmim]Br的用量、反应物配比、pH值和反应温度为影响因素, 分别选取3个水平, 对合成工艺进行优化, 并研究各因素对产物形貌的影响。
关键词：ZnSe空心微球,正交试验,离子液体,复合溶剂热
参考文献
[1] Panda A B, Acharya S, Efri ma S, et al.Synthesis, assem-bly, and optical properties of shape-and phase-controlledZnSe nanostructures[J].Langmuir, 2007, 23 (2) :765
[2] Whenrett B S. The nonlinear behaviors of Ⅱ-Ⅵ materials[J]. J Cryst Growth, 1996, 159 (1-4) :766
[3] Alivisalos A P. Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals[J]. J Phys Chem, 1996, 100 (31) :13226
[4] Alivisatos A P. Semiconductor clusters, nanocrystal, and quantum dots[J]. Science, 1996, 271 (5251) :933
[5] Lu R, Cao C, Zhai H, et al. Growth and characterization of single-crystal ZnSe nanorod via surfactant soft-template method[J]. Solid State Commun, 2004, 130 (3-4) :241
[6] Xiong S, Shen J, Xie Q, et al. A precursor-based route to ZnSe nanowire bundles[J]. Adv Funct Mater, 2005, 15 (11) :1787
[7] Yao W, Yu S, Jiang J, et al.Complex wurtize ZnSe micro-spheres with high hierarchy and their optical properties[J].Chem Eur J, 2006, 12 (7) :2066
[8] Peng Q, Dong Y, Li Y.ZnSe semiconductor hollow micro-spheres[J].Angew ChemInt Ed, 2003, 42 (26) :3027
[9] Jiang C, Zhang W, Zou G, et al. Synthesis and characteri-zation of ZnSe hollow nanospheres via hydrothermal route[J]. Nanotechnology, 2005, 16 (4) :551
[10] Wang X, Chen X, Zheng H, et al. Template-free solution approach to synthesize ZnSe hollow nanospheres[J]. Appl Phys A, 2005, 80 (3) :511
[11] Malham I B, Letellier P, Turmine M.Evidence of a phase transition in water 1-butyl-3methylimidazolium tetrafluoro-borate and water 1-butyl-2, 3-dimethylimida-zolium tet-rafluoroborate mixture at 298K[J]. J Phys Chem B, 2006, 110 (29) :14212