Windows环境下基于VS2010的超滤膜污染数据分析应用

刘云涛 苑帅 黄敏杰 祁岩博 孙听雪

摘 要：XDLVO理论可用来解析不同特性有机物形成的超滤膜污染的微观机制。但实际应用中需要大量数据计算来定量分析有机物对超滤膜的污染，该过程计算结果的要求精度高，数据输入繁琐。针对以上情况，构建了基于visual studio 2010的数据分析应用程序来计算有机物对超滤膜的污染情况，以直观、简便地进行膜污染主导作用力的分析，是一个界面清晰、易操作的平台。实验结果显示，此平台方便计算，计算结果精确可靠。

关键词：XDLVO Visual studio 数据分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0063-04

Abstract：XDLVO theory can be used to parse the microscopic mechanisms of UF membrane fouling formed by different characteristics of organic，but it needs a lot of data to the quantitative analysis of the organic matter of UF membrane pollution.This process requires high precision of calculation results as well as the data input.So a data analysis application based on visual studio 2010 was established to calculate them.The experimental results show that the application can provide accurate and reliable calculation results with its clear and handy interface.

Key Words：XDLVO；Visual studio；Data analysis

目前，超滤技术因具有常温、低压操作、无相变、能耗低等特点以及对水中悬浮物、微生物和部分大分子有机物等良好的去除效果，已成为给水处理工艺升级改造的主流方向之一[1]。实际应用中膜污染是制约超滤技术大规模应用和推广的主要瓶颈问题，研究证明，有机物是造成膜污染的主要诱因[2]。膜污染的形成机理与控制技术研究是水处理行业的热点和前沿问题，近年来基于XDLVO理论的膜污染形成作用机制及其主导微观作用力研究受到业内的广泛关注[3]。然而在膜污染研究中微观作用力、相互作用能定量计算的相关变量多、计算公式繁杂，大部分计算过程依靠excel进行，使得数据的计算和分析速度较慢。如何快速地输入、计算并分析数据是本程序开发的主要目的和内容。

针对XDLVO计算变量繁多、计算量大、要求精度高、过程复杂等问题，该文基于visual studio 2010设计了数据分析的应用程序，针对有机物对超滤膜产生的膜污染中主导作用力及其相互作用能的数据进行计算与应用分析，实现快速精确计算，以满足数据计算的要求。

1 数据模型的建立

XDLVO理论是研究球体与平面之间相互作用能的有力工具，可用XDLVO方法研究有机物造成超滤膜污染的微观过程与作用机理。采用XDLVO理论研究有机物对膜污染的作用能变化，揭示水中不同特性有机物与超滤膜材料间膜污染形成的微观过程与主要作用关系，可为膜污染控制研究提供理论依据和科学基础。

2 系统设计

2.1 系统框架设计

2.1.1 Visual C++.NET

该系统采用.NET平台下的Visual C++设计：“.NET”是Microsoft的XML Web服务平台，能使应用程序在Internet上传输和共享数据，“.NET”类库统一了VC++的MFC、Java的WFC和VB APls这些不同的基础类库，通过创建一套跨编程语言的通用API，NE r类库可以实现跨语言继承、纠错处理以及程序调试[9]；C++作为C语言基础上开发的一种面向对象编程语言，支持多种编程范式，应用广泛。使用Visual C++.NET能够方便地做出人机交互界面，程序设计环境简单，语言简洁、运行高效。该文用到的大体图示结构如表1所示。

2.1.2 MVC架构

系统的框架采用的MVC架构。MVC即Model view controller，是一种存在于桌面程序中的软件结构模式[10]，M指业务模型，View用来与用户进行交互，主要功能是负责输入数据以及结果显示，Controller（控制器）用来控制程序的运行流程。使用MVC可以改变应用程序的数据层和业务规则，重用性高、部署快，系统架构图如图2所示。

2.2 系统输入输出

根据前文要求，该系统需要处理的变量为电位、粒径和接触角。在Visual C++分别创建如下变量以满足数据处理的要求（见表2）。

需要计算并显示的量为范德华力、出极性作用力、双电层作用力，计算最终的界面相互作用能并推出污染主导官能团，分别创建以下值来满足计算输出要求（见表3）。

2.3 系统界面设计

依据数据等级将系统界面分为3个部分：原始收集数据的“基本测量值”部分、初步计算数据的“界面作用能”和分析数据得到的污染主导官能团部分。同时设计“计算”按钮与“退出”按钮，使得操作清晰简便。

具体界面如图3所示。

3 实验结果及讨论

将实验测得的电位、粒径与接触角输入“基本测量值”一栏，点击右下方“计算”按钮，即可计算出界面作用能、界面作用总能，进而由算法分析出污染主导官能团，计算完成后，点击“推出”按钮即可。

将不同数据输入测量值窗口中，点击运行，结果如下。

3.1 实验一

已知在疏水性组分较多时（大于60%），疏水性有机物是造成膜污染的主要原因[2]。

输入基本电位值、粒径、接触角分别为-0.27，0.01，2.374，运行结果如图4所示。

3.2 实验二

已知，在疏水性组分较少（小于40%）时，胶团的可压缩性成为造成膜污染的主要原因[2]。

输入电位值、粒径、接触角分别为1.24，0.05，3.17，运行结果如图5所示。

依据实验结果测试，该界面计算数据准确，计算结果精度高，能够完成实验中对数据结果的要求。

此外，该界面结构清晰、操作简单，能够大大简化数据计算分析过程，由电脑代完成，能够大大节约数据分析时间与精力。

4 结语

“有机物对超滤膜污染”数据分析界面的出现使得计算复杂大大简化，使得界面作用能、污染主导官能团的结果呈现清晰简洁。但该系统还有不足之处，比如功能比较简单，下一步我们将加入计算结果向Excel中导入的模块，实现数据分析更加方便地使用。

参考文献

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[2] 林涛，沈斌，陈卫.有机物亲疏水特性对超滤膜污染的影响[J].华中科技大学学报：自然科学版，2012， 40（10）：82-86.

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[10] 卢长利.基于MVC模式的Web框架构建与应用[D].西安电子科技大学，2009.