炭微球具有化学稳定性好、电导率优良、比表面积大、孔结构丰富等优点，在吸附、催化等领域具有广阔的应用前景，引起了研究人员的广泛关注。酚醛基炭微球以酚醛树脂为前体，经高温炭化制备而成，这种制备方法工艺简单、对设备要求低、产率高，而且通过调整反应物和反应条件可实现对炭微球结构和功能性的精细调控，从而更好地满足实际应用的需求。概述了酚醛基炭微球的最新研究进展，分为小粒径炭微球制备、多孔炭微球制备和功能化炭微球制备三个方面，并介绍了酚醛基炭微球在储能、吸附和电催化领域的应用，最后对其未来发展方向进行了展望。

氨是一种无碳富氢的能源载体，体积能量密度高，易液化储存，是理想的储氢介质。以氨直接作为燃料，在低温碱性膜燃料电池中通过氨氧化反应实现化学能到电能的转化，是氨能源高效利用的理想路径之一。然而，低温氨氧化反应动力学缓慢、催化剂价格昂贵、易中毒等问题严重影响氨燃料电池性能，限制其大规模的商业化应用。因此，设计高效、廉价、稳定的催化剂是发展低温氨燃料电池技术的关键。本文首先综述了近些年研究者在氨氧化反应机理方面的探索，在深入理解反应体系的基础上，重点介绍了含贵金属和非贵金属催化剂设计制备及其在氨氧化反应中的进展，并总结了氨氧化催化剂在氨燃料电池中的性能。最后针对氨氧化催化剂目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议，旨在为氨氧化催化剂的设计及低温氨燃料电池技术的发展提供研究思路。

水合物技术在能源和气候领域有着广阔的应用前景，有望成为应对能源挑战和气候变化的关键技术。但目前该技术存在着水合物生成速率慢、气体消耗量低的缺点，限制了水合物技术的工业化发展。从微观机理的角度，梳理和总结了关于气体水合物生成机制的理论观点，简述了驱动力和气体溶解度在水合物成核过程中的影响，介绍了表面活性剂和纳米粒子对水合物形成的影响机理以及常用的微观分析技术。分析发现，气体水合物的形成机制时至今日仍未有统一定论，对于促进剂作用机理的研究也不够充分，现有的微观分析手段难以捕捉水合物形成过程中的分子行为。这些问题限制了水合物技术向更快、更高效方面发展。探究水合物技术的相关机理，了解各类影响因素的作用原理，探索新的分析手段，将有助于突破水合物技术的瓶颈，为寻找更佳性能的促进剂、更高效地合成水合物探明道路。

发展干法铀纯化工艺对我国核能产业发展至关重要，但一直受基础热力学数据缺失的限制。因分子模拟方法具有高效、环保、经济的预测特性，为解决以上挑战提供了机遇。本文归纳总结了分子模拟计算物质热力学性质的多种方法，系统地介绍了模拟计算中不同力场和势能函数的发展情况和优势/缺陷，指明了对氟化物体系的适用性。随后，综述了氟化物热力学性质的分子模拟进展，分析并评价了力场与势能函数选择对计算结果的影响，表明与温度相关的分子间势能函数(TDIP)在第二维里系数、黏度和气液共存性质等的模拟中展现的较高模拟效率和准确性。为进一步提升计算数据的准确性，尚有很多基础科学问题需要解决。因此，本文最后对分子模拟方法在氟化物热力学领域的发展进行了展望，以期为工艺设计提供实践基础。

硫酸镁的存在影响光卤石矿加工的钾盐收率和产品质量。通过对一里坪盐湖硫酸镁型光卤石进行等温不完全分解实验，研究了钾盐分解转化机制和动态特征，并建立了钾盐转化过程的动态模型。结果表明：（1）硫酸镁型光卤石在加水过程迅速分解，而经过3~4 h诱导期，氯化钾与硫酸镁会逐渐转化为钾盐镁矾，经过50 h系统达到平衡，总钾量的近55%转化为钾盐镁矾，约20%溶于分解液，仅25%以固相氯化钾存在；（2）转化过程中，如有硫酸镁水合物存在，会出现“固、液相点不动的介稳态”假象，而实际上是氯化钾和硫酸镁水合物转化为钾盐镁矾的动态过程，当固相硫酸镁水合物缺失，液相点会向氯化钠、氯化钾、钾盐镁矾、光卤石的四盐共饱点移动；（3）钾盐镁矾生成的动力学方程的反应推动力（离子活度积与共饱点活度积之差）级数为1.5，产物存量的影响指数为2/3，反应速率常数为3.907×10^-4 mol^1/3·min^-1，动力学方程与全组分物料方程构成了动态模型，可量化表达转化过程中任意时刻固液混合体系的状态。这一研究结果对改善盐湖钾资源利用过程具有重要指导意义。

水合物储运(NGH)是近几年发展起来的天然气储运技术，已具备实现工业化的潜力。但水合物的生长是传质传热控制的反应，因此在放大实验中存在诸多不确定因素。针对该问题，对水合物反应器中多孔材料内甲烷水合物生成传热过程建立了基于化学反应动力学和多孔材料内传质传热的甲烷水合物生成传热数学模型，可用于计算反应器内水合物生成分布和热量分布，指导水合反应器的设计和优化。通过模拟与实验数据对比验证了该模型的可靠性，并对使用了不同热导率填料的水合反应过程进行数值模拟。结果显示，模拟值与实验值的绝对平均相对误差小于6%，生成传热模型准确性高；在水合反应过程中，热量传递是影响水合物生成速率的关键因素之一。导热不良时，易在水合物生成中心部分形成局部过热，对水合物生长造成热抑制。在进行水合物生成放大实验时，应特别注意反应器内部的热量控制。

为探讨电场作用下气泡在低电导率工质中的极化运动特性，采用高速数码摄像技术对气泡在正庚烷溶液中的生长和分散过程进行了可视化研究，并结合无量纲数分析了不同气体流量和施加电压下的气泡演变特征以及极化力主导的气泡运动规律。结果表明，增大电场强度可导致气泡生长周期缩短，气泡尺寸显著减小，产生频率加快。在低电场强度下，气泡运动主要表现为流体动力学特性；而在强电场作用下，气泡首先受极化力主导而表现为电流体动力学特性，其直线轨迹高度随Bo_E增大而增大。但随着电场强度在竖直方向上的衰减以及液相阻力影响，气泡运动速度不断减小；当气泡脱离极化力主导区域后，其运动再次表现为流体动力学特性，受尾迹诱导和气泡间相互作用影响，气泡在竖直方向上沿毛细管轴向四周扩散。

不凝性气体制约换热设备安全和系统效率，为研究不凝性气体-蒸气于水平管外自然对流凝结换热机理和特性，实验测量了不凝性气体He、N₂、CO₂质量分数分别为1.16%~18.18%、7.56%~60.86%、11.39%~70.95%，壁面过冷度为5~25 K，总压力为5~101 kPa的H₂O-He、H₂O-N₂、H₂O-CO₂自然对流条件下水平管外凝结换热特性，对比分析了H₂O-He、H₂O-N₂、H₂O-CO₂的不凝性气体质量含量、壁面过冷度以及压力因素的影响。压力和壁面过冷度一定，相同质量分数时，实验凝结传热系数与Nusselt理论解的比值(Q/Q_Nu)由大到小依次为：H₂O-CO₂、H₂O-N₂、H₂O-He；相同摩尔分数时，Q/Q_Nu由大到小依次为：H₂O-He、H₂O-N₂、H₂O-CO₂。相同总压力和不凝性气体质量分数时，H₂O-He的Q/Q_Nu随着壁面过冷度的增加下降最为缓慢。相同不凝性气体质量分数和壁面过冷度时，H₂O-He的Q/Q_Nu值最小，其受压力影响最为显著。

为使离子液体(ILs)在保持催化活性的前提下更易分离回收，减轻ILs的腐蚀，制备了固载ILs，并用于催化酯化反应合成乙酸乙酯(EtAc)。通过红外光谱、热失重、N₂吸附-脱附、扫描电镜等对固载ILs进行表征分析，发现溶胶-凝胶(Sol-Gel)法比浸渍法能更有效地固载ILs于二氧化硅(SiO₂)载体上，在催化乙酸乙醇酯化合成EtAc时催化效果较好。反应条件为酸醇比R⁰_A∶E = 1，反应温度T在323.15~338.15 K范围内，催化剂与乙酸质量比x_cat∶HAc在5%~15%范围内时，Sol-Gel法制备的[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂初始反应速率较快，反应30 min时乙酸转化率(X_HAc)超过50%，达到平衡转化率(68%)的约70%。使用LHHW模型拟合[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂催化酯化反应的速率，结果表明该模型预测准确。重复性考察发现，[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂在前三次使用时的X_HAc (t = 4 h)超过60%，经六次使用后有所下降。使用Sol-Gel法制备的固载ILs的催化活性和稳定性优于浸渍法，表明Sol-Gel法更适合用于制备固载ILs。

浆态床加氢工艺可以处理不同来源的劣质重油、渣油，氢气的活化是重油加氢处理过程中发生的主要反应之一。钼基催化剂的分散性是影响重油加氢活性的关键因素。构建了Mo₇S₁₅、Mo₁₂S₂₆、Mo₁₈S₃₉、Mo₂₅S₅₄和Mo₃₃S₇₁团簇，利用密度泛函理论研究了团簇自身的稳定性、活性以及H₂在不同尺寸团簇上的吸附与解离过程。结果发现，在目前所建立的团簇中，其尺寸越小，结合能越低，最高占据分子轨道-最低未占分子轨道(HOMO-LUMO)能隙值越小，团簇稳定性越弱，活性越强。H₂在簇上的稳定吸附位点为边缘位点。随团簇尺寸增大，吸附能分别为-64.25、-34.60、-34.14、-7.20、-6.82 kJ/mol，吸附能绝对值减小，氢气分子与团簇的相互作用减弱，并且解离能逐渐增大，分别为13.76、33.14、53.64、60.75、64.47 kJ/mol。目前的结果表明，团簇尺寸越小，氢气的吸附解离越容易，显示出更高的活性。

为了实现混合基质膜中CO₂的高效分离，设计了羧基化多壁碳纳米管(CNT)和氨基化β-环糊精金属有机骨架(β-CD MOF)双填料(CM)，并将其引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中，在膜内同时构建CO₂扩散通道和亲和位点，增强了混合基质膜的分离性能。采用FTIR和BET表征了CM的化学结构和孔结构，借助膜的SEM、FTIR和力学性能表征了填料-聚合物界面相互作用。研究了CM的合成比例、含量、压力、温度和混合气等因素对混合基质膜分离性能的影响。结果表明：CM与SPEEK之间具有良好的相容性并为气体分子提供了快速的传递通道。在改性CNT与MOF的质量比为5∶5、添加量为7%(质量)以及0.1 MPa和25℃的条件下，混合基质膜的分离性能最优，CO₂渗透性为844 Barrer，CO₂/N₂选择性为84，与纯SPEEK膜相比，分别提升了178%和163%，超过2019年上限。羧基化CNT的直孔通道缩短了CO₂的扩散路径，同时改性β-CD MOF表面的氨基载体提升了CO₂的溶解性，两者协同提高了混合基质膜的分离性能。此外，负载双填料的膜比单独负载相同含量的羧基化CNT或氨基化MOF的膜具有更好的分离性能。在360 h的测试过程中，混合基质膜保持较好的分离稳定性。

低温煤焦油中酚类化合物的高效分离在工业上具有重要意义。采用COSMO-RS模型对40种用于间甲酚-异丙苯分离的低共熔溶剂进行筛选，结合σ-profile和σ-potential对筛选得到的低共熔溶剂的高萃取性能进行分析。并采用液液相平衡实验对筛选结果进行验证，优化了萃取工艺条件。结果表明，COSMO-RS模型筛选得到的氯化胆碱(ChCl)∶乙二醇(EG)(1∶2)、ChCl∶丙三醇(Gly)(1∶2)、ChCl∶乳酸(LA)(1∶2)三种低共熔溶剂与间甲酚之间存在较强的氢键相互作用，与异丙苯之间存在排斥作用。液液相平衡实验证实了COSMO-RS筛选结果的可靠性，其中ChCl∶EG(1∶2)具有最高的分配系数和选择性系数，且黏度最低，被选定为最佳的低共熔溶剂。在25℃、ChCl∶EG(1∶2)与模型油质量比为1∶1时，ChCl∶EG(1∶2)对间甲酚萃取率高达98.41%，同时异丙苯夹带量仅为8.41%，并且具有良好的循环使用性能。

基于微流控技术制备了氢氧化镧[La(OH)₃]交联壳聚糖（CS）微球（La-CS-M），并对其组成和结构进行表征，探究了微球吸附去除水中磷酸盐的性能和机理。结果表明，La-CS-M成功负载了La（OH）₃，与传统滴落法制备的氢氧化镧交联壳聚糖球（La-CS）相比，其表面和内部具有疏松多孔结构，其体积平均粒径为415.8 μm，孔隙率为89.22%，平均孔径为960.0 nm，pH_pzc约为6.5。La-CS-M在宽pH范围内（3.0~10.0）均保持较高吸附量，\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}对La-CS-M吸附性能影响较Cl^-、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}以及腐殖酸（HA）明显。吸附动力学数据符合准二级动力学模型，等温吸附数据符合Langmuir模型且在pH=6.0时最大吸附量为56.48 mg/g。结合XPS表征和吸附数据推测La-CS-M的吸附机理涉及静电吸附和形成内层配合物（通过配位交换或Lewis酸碱作用）。吸附磷酸盐后La-CS-M可通过2.5 mol/L NaOH溶液实现脱附，具有良好的再生性和吸附稳定性。

高效分离CH₄/N₂混合物是实现低浓度煤层气利用的关键之一。基于原位封装策略采用一锅法将FeTPPs成功封装至CuBTC的孔隙中，通过两者的协同作用达到强化CH₄/N₂混合气体吸附分离的目的。实验结果显示，FeTPPs的封装增强了吸附剂与CH₄间的相互作用反而削弱了吸附剂与N₂间的相互作用，因此FeTPPs的封装有利于CH₄/N₂混合气体的吸附分离。基于理想吸附溶液理论(IAST)计算发现，在几乎不损失CH₄吸附量的情况下，常温常压下FeTPPs@CuBTC复合材料对CH₄/N₂混合气体的吸附选择性可达5.4，是CuBTC的1.28倍，也高于目前已报道的大部分zeotile和MOF材料。证实了FeTPPs封装策略在低浓度煤层气分离领域的应用潜力，也为新型吸附剂材料的开发提供了新的设计思路。

针对冷水机组产生的故障数据不足，数据集中正常数据和故障数据数量不平衡，进而导致故障诊断精度下降的问题，提出一种基于中心损失的条件生成式对抗网络(central loss conditional generative adversarial network，CLCGAN)和支持向量机(support vector machine，SVM)的故障诊断方法。首先，CLCGAN利用少量真实故障数据生成新的故障数据；然后，将生成的故障数据与初始数据集混合，使正常数据与故障数据的数量达到平衡；最后，利用平衡数据集构建SVM模型进行故障诊断。在GAN生成冷水机组故障数据时，构建动态中心损失项并加入到目标函数中，利用动态的中心损失减少冷水机组生成的各种故障数据的类内距离，从而降低各个故障生成数据之间的重叠程度，增加生成数据的可靠性。在生成故障数据之前配置相应的故障标签，并输入到CLCGAN中指导数据生成过程，使生成的故障数据可以均衡地分布于各个故障类别。在ASHRAE 1043-RP数据集上对所提方法进行了验证，结果表明，相较于其他解决数据不平衡问题的故障诊断方法，所提方法具有更高的故障诊断准确率。

典型变量差异度分析（CVDA）是近年来提出的一种新型动态过程监控方法，已在微小故障检测领域获得成功应用。针对传统CVDA方法忽视了特征量的概率信息挖掘问题，提出一种基于加权概率CVDA（WPCVDA）的动态化工系统微小故障检测方法。一方面，该方法在基本CVDA模型特征基础上引入Wasserstein距离（WD）度量特征量概率分布的变化，构造概率化的WD特征提高CVDA模型对微小故障的灵敏度；另一方面，进一步考虑不同的WD特征成分携带故障信息的差异性，设计一种自适应权值计算策略，为关键的故障敏感特征成分设置大的权值，突出其在监控统计量中的作用。在一个标准化工过程的验证结果说明，所提出的WPCVDA方法比传统CVDA方法具有更好的微小故障检测性能。

聚四氟乙烯(PTFE)间歇聚合生产模式可满足小批量、多用途以及高质量产品的市场需求。针对PTFE聚合过程存在强非线性和大时滞特性，提出了一种基于自由终端的动态经济优化控制方法。首先，将生产周期作为一个自由度纳入优化变量建立动态经济优化问题，采用改进控制变量参数化方法，控制输入被离散为可变长度的片状序列，便可将动态经济优化问题转换为非线性规划(NLP)问题；然后，采用基于梯度下降的内点罚函数法求解NLP问题，通过变周期预测时域的滚动优化控制方法优化控制输入和终端时间；最后将提出的变周期动态经济优化控制与传统PI控制、非线性模型预测控制进行对比测试分析，仿真结果表明本方法单位经济效益更高，生产周期更短，突显了间歇生产的灵活性。

为了对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)系统进行故障诊断以提高系统的安全性和可靠性，针对PEMFC系统的强非线性，在九阶状态空间模型的基础上提出一种滑模观测器实时生成残差，利用故障阈值检测法建立故障特征矩阵检测故障，进而为了隔离故障，引入相对故障敏感度函数建立理论相对故障敏感度矩阵，在系统运行时实时计算各故障相对故障敏感度与理论相对故障敏感度的欧氏距离，最小欧氏距离对应的故障则为系统发生的故障，结果验证了所提出的基于模型的故障诊断方法的有效性，且所构建观测器可以估计PEMFC系统中难以直接测取的状态变量，平均相对误差在6%以内。

间歇过程监测对于保证批次生产过程的稳定运行具有重要意义。传统过程监测方法难以提取间歇过程数据特有的非线性结构和动态时变特征。为此，提出了一种融合图采样聚合网络和长短期记忆网络(GSA-LSTM)的典型相关分析方法用于间歇过程在线监测。首先，利用K近邻方法将批次过程数据转化为图结构形式，利用图采样聚合网络(GraphSAGE)提取数据内部的结构特征，然后利用长短期记忆网络(LSTM)提取数据的非线性动态特征，通过权重系数将结构特征和动态特征融合得到更具有代表性的间歇过程数据特征。进一步地，利用典型相关分析方法对残差建立监测模型。最后将所提方法应用于数值例子和注塑过程监测，结果分析验证了所提方法的有效性。

含复配表面活性剂的油田废水是一种多组分复杂体系，研究其中的分子作用关系有助于后续废水处理方案的确定。采用分子动力学(MD)模拟方法建立界面模型，通过定义表面活性剂的关键扭转点及相应的分子夹角、定义协同作用能，结合界面处的密度分布函数等性能模拟和界面张力测试结果，多角度分析两类阴阳离子表面活性剂复配对油水界面特性的影响。结果表明，与含单组分表面活性剂的油水体系相比，复配表面活性剂的相反电荷极性头基间静电吸引作用提高了油水界面稳定性；相较于十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SLS/CTAB)复配体系，十二烷基硫酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SDS/CTAB)中分子间的协同作用可更好地提高体系的稳定性；当复配表面活性剂的配比为8/10~12/6时的油/水界面稳定效果较优、12/6时稳定性最好。研究结果可为石油开采及油水分离方案的确定提供依据。

大豆苷元是一种植物雌激素，具有多种生物活性，但在大肠杆菌中的生物全合成还未见报道。基于大豆苷元合成途径的三个模块（对香豆酸、甘草素和大豆苷元模块），构建大肠杆菌共培养系统从头合成大豆苷元。将对香豆酸和甘草素模块分配到两株大肠杆菌中构建双菌共培养系统，合成甘草素。在此基础上，探索了三种共培养模式合成大豆苷元，结果显示，三菌共培养系统比其他两种双菌共培养系统的产量更高，达到27.8 mg/L。共培养菌株间通过苯丙氨酸的单向流动形成了偏利共生的关系，有助于平衡代谢途径，提高大豆苷元产量。该共培养系统在大肠杆菌中实现大豆苷元的从头合成，为其他黄酮类化合物的生物合成提供了即插即用的平台。

针对我国土壤多环芳烃的污染问题，通过自研的介质阻挡脉冲反应器处理土壤中的芘，研究了放电电压、放电频率、土壤湿度、土壤厚度、空气流速和土壤pH等条件对降解效果的影响。结果表明，随着放电电压和放电频率增加，芘的降解率提高，空气流速和土壤湿度在适宜的范围内，有利于芘的降解，增加土壤厚度和降低pH会降低芘的降解率。最适降解条件为：放电电压12.6 kV、放电频率1.0 kHz、土壤湿度3.0%、土壤厚度1 mm、空气流速2 L/min、土壤pH≥7，芘的降解率为97.04%。通过HPLC-MS和FT-IR分析，间接证明放电产生的活性物质O₃、·OH、NO _x 等导致了芘的降解，提出了芘可能的降解途径。

针对污泥阴燃处理灰渣开展了关于磷浸出回收性能的实验研究，并与传统焚烧和热解处理工艺所产生的焚烧灰和热解焦的磷浸出回收性能进行了分析对比。结果表明，热产物中磷含量与残碳含量有关，而热处理过程中磷留存率与反应剧烈程度等因素有关。热处理会降低污泥中磷的生物有效性，尤其是焚烧。污泥阴燃灰、焚烧灰和热解焦的磷浸出过程主要受反应物浓度和产物层扩散控制，浸出时间不应超过8 h。通过硫酸浸出污泥热处理产物的方法，单位质量热产物的磷浸出量为25.72~34.42 mg/g，可将原污泥中的磷回收59.30%~84.21%。进一步对浸出工艺进行工况优选，可在保持较高污泥磷回收率的同时大幅降低硫酸单位消耗量。

介质阻挡放电(DBD)是一种典型的低温气体放电等离子体手段，能够在温和的条件下产生大面积的放电等离子体从而进行固氮，具有绿色环保、高效节能等特点。然而目前DBD的固氮能耗偏高，有着相当大的优化空间。探究了调控电压与气流量对DBD固氮性能的影响，以液相固氮的形式考察了总氮浓度TNC和固氮能耗EC的变化情况，并通过分析DBD气相产物变化规律揭示了DBD固氮的反应机理。研究发现，不同条件下的DBD气相产物会处于臭氧模式、过渡模式和氮氧化物模式三种模式之一，而各实验条件下的EC最小值均处于过渡模式，分析其原因在于该模式下可以有效生成NO₂和N₂O₅，提升可溶性氮的占比进而促进了固氮效果。EC的最小值在电压为18 kV、气流量为8 L/min时取得，为31.69 MJ/mol。

借助ReaxFF-MD方法，对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟，探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化，并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量，有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化，强化了化学链燃烧过程，满足当前能源高效转化和碳减排目标。

羟基亚乙基二膦酸（HEDP）是典型的有机膦缓蚀阻垢剂，广泛存在于工业水处理系统中，其常规生物降解率低于5%，已成为工业废水处理回用和外排的制约因素。为此，探索了电化学高级氧化法对HEDP的降解效能，考察了电流密度、Na₂SO₄浓度、pH、温度及溶液流速等关键参数对HEDP降解率的影响；利用电子自旋共振测试，自由基猝灭方法和HEDP降解动力学探讨了HEDP的降解机制。结果表明，电流密度为30 mA/cm²，电解质Na₂SO₄浓度为0.1 mol/L，pH=11，温度为30℃，溶液流速为500 ml/min时HEDP降解率最高，90 min内可达99.7%；研究采用的电化学高级氧化体系产生羟基自由基（·OH）和硫酸根自由基（SO{}_{\mathrm{4}}^{-}·），仅·OH可以降解HEDP，·OH与HEDP的反应速率常数k_•OH，HEDP=（4.28±0.24）×10⁸ L/（mol·s）。

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷，本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料，通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明，在FCC的供氢作用下，共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除，随着生物质比例增加，反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱，脱羟基反应增强，产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小，水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加，其中芳香烃以二元环和四元环增加为主，脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上，共热解过程促进了半焦产率的增加，焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。

化工副产气是具有一定热值的可燃性复杂气体，但一直以来提纯再利用经济效益低，大多采用直接燃烧的方法处理。针对当前化学工业开展绿色低碳转型的需求，研究了固体氧化物燃料电池(SOFC)采用化工副产气发电的性能。以SrTi_0.3Fe_0.7O_3-δ (STF)钙钛矿氧化物为基础，采用高温固相合成法制备了B位Co掺杂的Sr_0.95Ti_0.33Fe_0.6Co_0.07O_3-δ (STFC)阳极，以不同种类和组成的模拟化工副产气作为燃料，系统研究了单电池的电化学性能和稳定性。结果表明，STFC钙钛矿氧化物在加湿氢气中还原后原位析出Co_0.28Fe_0.72纳米合金颗粒；以其为阳极的SOFC单电池在多种模拟化工副产气燃料下实现了高性能运行，表现出较小的极化阻抗和良好的电化学性能输出；在含有多种碳氢组分的复杂燃料下表现出卓越的长期运行稳定性。

为了研究氨气/甲烷掺混燃气在贫预混旋转湍流状态下的火焰稳定性及NO的排放特性，设计建造了一个可视化的旋转湍流燃烧装置，开展了一系列的实验测量研究。研究表明：随着当量比增大，氨气火焰稳定燃烧的范围有所扩大，但当氨气掺混比大于0.60时火焰出现上下振荡现象，继续增加将导致火焰吹熄；NO的排放水平随当量比增加而提高；但在相同的当量比下，NO的排放随氨气掺混比的增加先升高再下降。此外，分别采用化学反应器网络（CRN）方法和一维层流预混火焰计算方法，对相应的火焰状态进行了数值计算分析，虽然计算结果与实验结果误差较大，但其预测的NO排放特性随氨气掺混比、当量比的变化趋势是一致的，对三者之间误差的来源进行了分析。

为了探究稠油开采过程内-外源菌的协同驱油机理，以嗜烃乳化菌Geobacillus stearothermophilus SL-1作为外源菌，考察了该菌与内源菌群的协同降黏、降烃性能。通过16S rDNA扩增子测序，探讨了内-外源菌的协同作用关系。研究结果表明，添加菌株SL-1后，稠油中的长链烷烃被显著降解，原油黏度降低约79.5%。菌群结构分析表明，菌株SL-1的加入有效激活了烃降解菌、产氢菌等采油功能菌，产气量及甲烷含量升高，同时增强了菌群结构的稳定性，进而有利于采油功能菌代谢性能的发挥。物种相关性分析表明，菌株SL-1与Pseudothermotoga、Coprothermobacter、Gelria等产氢菌呈正相关性，这些物种间的相互协同可推动烃降解及产甲烷等进程，进而有利于提高稠油的采收率。本研究为菌株SL-1在稠油开采中的现场应用提供了理论支撑。

化石燃料燃烧烟气中含有大量水分和潜热，高湿度烟气的直接排放造成极大的资源浪费和环境问题。多孔陶瓷膜是目前烟气水热回收最有前景的技术之一，其水分回收热力学和动力学的定量描述是该技术发展和装置设计的关键所在。分析了水分在多孔陶瓷膜表面及内部传质机理，基于Kelvin理论建立了水分在陶瓷膜内毛细凝聚热力学模型，并选取典型烟气温/湿度条件，得出不同工况下陶瓷膜发生毛细凝聚的临界孔径、凝聚水量及工作孔体积占比；进而基于毛细凝聚的表面传质和孔道输运Hagen-Poiseuille方程建立了陶瓷膜水分传质动力学模型，对典型温/湿度工况下回收水通量进行了计算，结果表明，多孔陶瓷膜的毛细凝聚效应对烟气水分回收的优越性十分明显，其表面回水通量远远大于冷凝法的水通量，孔径越小，表面水通量越高，但及时将孔道内的液态水输运到陶瓷膜另一侧需要的压差也越大，本文计算条件下，膜孔径为20.0 nm的陶瓷膜较为适宜。

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP)，通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数，考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献，研究了共存Br^-对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明，NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂，UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^-1。MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数分别为4.00×10⁹ L/(mol·s)和5.56×10⁸ L/(mol·s)，UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解，HA明显抑制了降解，\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}和Br^-均不同程度促进了MeP降解。Br^-可以提高MeP的矿化，但会导致更多的DBPs生成，增加反应溶液的急性毒性。

通过模拟拜耳法赤泥沉降过程研究了聚丙烯酸铵(PAAA)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和氧肟酸絮凝剂(HPAM/HCPAM)对赤铁矿和针铁矿沉降性能的影响规律和絮凝后絮体的粒径分布及分形维数，并利用傅里叶变换红外光谱探讨了絮凝剂与铁矿相的吸附机理。在不同类型絮凝剂中，添加氧肟酸絮凝剂铁矿相沉降速度最快，且氧肟酸含量越高，沉降性能越好；聚丙烯酸铵和阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂对铁矿相沉降性能影响较小；同等条件下赤铁矿沉降速度要远高于针铁矿，增加絮凝剂添加量有助于提高针铁矿沉降速度。在赤铁矿絮体中，添加PAAA絮体粒径最大，HPAM絮体分形维数最大、致密性最好；在针铁矿絮体中，添加APAM絮体粒径最大，HCPAM絮体分形维数最大、致密性最好。氧肟酸絮凝剂与铁矿相形成结构稳定、吸附能力强的五元环状螯合物，增强了赤铁矿和针铁矿的絮凝效果；PAAA通过双齿桥接配位与赤铁矿表面发生吸附，通过单齿配位与针铁矿表面发生吸附，其吸附能力弱于五元环；APAM与赤铁矿和针铁矿表面发生化学吸附，沉降性能差。

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害，而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环，本文以煤热解气为燃料，通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明，O₂浓度升高促进了O和OH的生成，进而提高H浓度，突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外，乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化，并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆)，而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆，因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。

针对污泥减量和资源化目标，采用游离氨调理浓缩污泥，评估了有机物释放和产甲烷促进效果。结果表明，浓缩污泥经游离氨(200~800 mg·L^-1，24 h)调理，累积产甲烷量和产甲烷潜势分别提高了34.6%、23.3%。不同于高能耗预处理的彻底溶胞破壁，游离氨调理主要强化了小分子有机物穿胞透壁的释放，较对照组提升SCOD浓度5.19%~23.81%、溶解性蛋白质浓度1.47%~14.55%、溶解性多糖浓度-0.64%~14.63%。后续厌氧消化过程中VS水解明显，溶解性SCOD的降解提升34.2%~62.24%。基于三维荧光光谱(3D-EEM)的平行因子法(PARAFAC)分析结果表明，可利用程度较高的色氨酸类物质荧光组分明显提高，表明游离氨强化了生物难降解性有机物转化和可降解性有机物的降解。在此过程中，厌氧消化第一次产气高峰(0~5 d)以及第二次产气高峰(9~12 d)的速率分别提升21.04%、120.39%。上述结果表明，游离氨调理强化了浓缩污泥中有机物的初期释放和后期转化，从而提升了甲烷产率，是一种绿色低耗的污泥资源化技术。

微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO₂气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池，实验研究了阳极催化剂分布对电池性能以及CO₂动态行为的影响。结果表明：催化剂分布在阳极两侧时电池性能最好，但电池波动性大。仅在一侧分布催化剂时，电池运行稳定，气泡主要在电解液流道形成。

设计了应用于全钒液流电池的尺寸筛分效应共价有机框架/聚醚砜(COF/PES)复合膜，利用纳米片的有序交错堆叠在聚醚砜支撑层上构建了具有均匀埃米级离子传输通道的连续COF分离层。连续COF层的规整刚性骨架赋予了膜极低的溶胀比，有序的埃米级孔道(有效孔径约为0.6 nm)对氢/钒离子具有精确的尺寸筛分作用。COF/PES筛分复合膜的钒渗透率仅有0.61×10^-8 cm^-2·s^-1，质子/钒离子选择性为Nafion 212的4.0倍。电流密度为80 mA·cm^-2下复合膜的能量效率达到82.9%，优于Nafion 212(81.2%)。100 mA·cm^-2下的长循环测试中，复合膜电池容量保持率相比于Nafion 212电池提高了16.2%，表明连续COF/PES筛分复合膜在全钒液流电池中具有广阔的应用前景。

在常温下，叔胺催化的巯基-丙烯酸酯和巯基-环氧反应活性的差异明显，具有可控顺序固化特征。以四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(SH4)、对苯二甲醇二缩水甘油醚(BOB)或2，5-呋喃二甲醇二缩水甘油醚(BOF)、1，4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯(CHDMDA)构建了硫醇-丙烯酸酯-环氧顺序双重热固化体系，并研究氢键对体系固化过程及性能的影响。采用FTIR、流变分析、DSC、DMA、万能材料试验机和硬度仪表征了一重固化后的中间态材料和二重固化后的终态材料的热性能、流变性能、力学性能及常温适用期。结果表明，氢键的存在会延缓双重固化反应的进行，提高终态材料的力学性能。此外，此顺序双重热固化体系所产生的两阶段材料流变性能、热性能和力学性能可调控，中间态材料可在室温24 h保持性能稳定。可控顺序双重固化赋予热固性聚合物方便的复杂形状加工成型、高性能于一身，以及更广泛的应用范围，如形状记忆致动器和压敏胶膜，突破了热固性塑料在形状设计与加工上的局限性。

设计、合成了一种二硫代水杨酸衍生物(MAPBS)，详细研究了MAPBS对丙烯酸酯类单体光聚合动力学及其聚合物膜体积收缩、耐热性能及硬度的影响。研究结果表明，在365 nm LED光源照射下，MAPBS能够引发甲基丙烯酸酯类单体聚合和降低聚合物膜体积收缩。随着MAPBS含量的增加，光聚合体系的双键转化率和聚合速率随之增加，分别达到64.9%和1.19%/s，而体积收缩呈现先降低再增加的趋势，聚合物膜热稳定性略微降低，硬度略有增加。MAPBS兼具引发和降低体积收缩的双重功能，在LED光聚合体系表现出一定的应用潜力。

以棉纤维素为原料，采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品，通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数，结果表明，4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能，其比表面积高达2433.8 m²·g^-1，在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1，在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量，具有良好的倍率性能；电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量，表明其具有长时工作的特性。

为研究草酸盐和碳酸氢盐抑制聚乙烯粉尘爆炸特性，选取NaHCO₃、KHCO₃、Na₂C₂O₄和K₂C₂O₄四种粉体，从火焰结构和火焰传播速度两方面分析其对聚乙烯粉尘爆炸的抑制性能，并结合抑爆粉体的理化性质分析抑爆机理。结果表明，四种抑爆粉体均可抑制聚乙烯粉尘爆炸火焰传播，且抑制效果随抑爆粉体浓度增加而增强。相同条件下，抑爆性能KHCO₃>NaHCO₃>K₂C₂O₄>Na₂C₂O₄，即钾盐粉体抑爆性能优于具有相同酸根离子的钠盐，碳酸氢盐粉体抑爆性能优于具有相同金属离子的草酸盐。另外，结合抑爆粉体热解特性测试及爆炸产物分析，探究了四种抑爆粉体的抑爆机理及离子构成带来的抑爆性能差异性原因。

通过改变乳化分散机转速制备不同内相粒径的现场混装乳化炸药基质试样，使用调速振荡器模拟不同粒径基质试样在运输中受振动过程，测试受振动前后基质试样的内相粒径、微观结构、硝酸铵析出量和黏度变化，评估内相粒径对现场混装乳化炸药基质抗振动性能的影响。实验结果表明，随着内相液滴粒径增大，乳化炸药基质的抗振动性能减弱，内相粒径大于5.00 μm的基质更易受振动作用破乳析晶。内相粒径为9.47 μm的1^#基质多分散指数(PDI)为2.78，在1个振动周期后明显破乳失稳，3个振动周期后的析晶量增大143%、黏度增大1.4倍，破乳严重且黏度过大不利于泵送；内相粒径为3.97 μm的5^#基质PDI为1.88，3个振动周期后析晶量增大52%、黏度增大1.07倍，仍保持乳化炸药基质形态，有较好的稳定性。内相粒径过大的乳化炸药受振动后内部液滴易析晶导致性能降低，实际生产中应控制炸药基质制备时的内相粒径小于5.00 μm。

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流，对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为，基于燃烧学及流体力学基本原理，运用Fluent数值模拟软件，通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响，且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。

针对现有氟碳类泡沫灭火剂关键组分PFOS因国际环境公约出于环保和健康而限用，以及现有泡沫灭火剂还存在析液速度快而影响灭火能效等问题，在前人及团队探究无氟泡沫复配方案基础上，基于火灾化学理论与表面活性剂技术，遴选碳氢/有机硅表面活性剂(LS-99/SDS)为基剂，通过引入可改善气泡聚并的低碳醇(乙醇、正丙醇和异丁醇)调控泡沫的发泡倍数和25%析液时间等性能，开展含醇泡沫和无醇泡沫的灭火对比实验，考察低碳醇引入后的泡沫灭火能效。结果表明，引入适量浓度低碳醇可显著影响LS-99/SDS复配体系的发泡倍数和25%析液时间。相比乙醇和正丙醇，当异丁醇质量分数为0.1%时，可有效延缓含醇泡沫的析液进程和降低析液速率。通过灭火过程的火焰温度测定，发现含醇泡沫作用下10 cm和20 cm高度处的火焰最大降温速率为20.1℃·s^-1和11.2℃·s^-1，相较于无醇泡沫体系降温效果显著，降温增幅分别为39.58%和14.29%。含醇泡沫灭火剂相对于无醇泡沫灭火时间缩短了3.6 s，缩短幅度为37.5%。适量浓度的异丁醇引入到无氟泡沫体系中，可有效延缓泡沫析液进程，提高泡沫体系的发泡倍数及稳泡性能，为无氟泡沫的优化设计提供了一条新路径。建立了基于25%析液时间、平均析液速度、最大降温速率和灭火时间等综合指标的灭火效果考察方法，为泡沫灭火效能的实验室评价提供了参考依据。

为了减小甲烷爆炸带来的影响，研究了多巴胺自聚合合成聚多巴胺，包覆二氧化硅和碳酸钙混合粉体，在自主研发的亚克力管道实验平台进行甲烷爆炸实验。进行不同浓度聚多巴胺包覆混合粉体的抑爆对比实验，以探究多巴胺浓度对甲烷爆炸的影响。通过粒径分析、电镜扫描、热重分析等技术手段对聚多巴胺包覆混合粉体进行表征分析。实验结果表明聚多巴胺包覆混合粉体符合一般抑爆粉体特征。结合分析最大爆炸超压、火焰传播特征图像来探究其甲烷抑爆性能。分析其爆炸超压时，当多巴胺浓度为0.6 g/L时，相比未喷粉工况，最大爆炸超压下降了32.31%。结合表征分析探究了抑爆机理。