咖啡因在河流沉积物中吸附的影响因素及模拟研究

咖啡因是一种在环境中广泛存在的药物，其在水系环境的迁移和分布主要受到吸附行为的影响.在实验室条件下，近似模拟自然河流水/泥界面，应用中心复合实验设计，考察了温度、pH、有机质含量和转速等对咖啡因吸附的影响；利用实验所得数据，分别拟合和验证了基于线性方程和神经网络的咖啡因吸附模型，通过对比拟合和验证结果得到适用于自然河流的咖啡因吸附模型.实验结果表明，咖啡因在沉积物中的吸附呈现先快速后缓慢的过程，30 h内吸附比例超过90%；咖啡因的吸附是放热反应，低温有利于咖啡因的吸附；而转速增大能促进咖啡因的吸附反应；pH和有机质含量的影响较小.模型模拟结果表明，两种模型均能较好地拟合吸附实验结果，但神经网络模型的拟合程度和精度均优于线性方程模型；且交叉验证结果表明，利用不同组数据进行训练，神经网络模型均取得了优于线性方程的拟合结果.因此，在所考察的因素和浓度范围内，神经网络模型较好地预测了自然河流沉积物中咖啡因的吸附行为