DNA等带电生物大分子通过各种生物膜上的纳米微孔的迁移是生命现象中的关键运动步骤之一，对这种迁移过程的研究不仅有助于了解生命运动的分子机理，在快速DNA测序、基因治疗和药物传输的控制等方面也有潜在应用价值。本文介绍了近年来关于DNA分子通过纳米微孔迁移过程在实验测定、理论分析和计算机模拟等方面的研究进展，重点关注迁移动力学及其机理，特别是迁移时间和分子链长间的标度关系等。

厌氧氨氧化是微生物和环境领域的重大发现，具有很高的科学和实用价值。研究证明，除了人们最早认识的浮霉状菌外，硝化菌和反硝化菌也有厌氧氨氧化活性。以厌氧颗粒污泥、硝化污泥、自养型和异养型反硝化污泥作为接种物，均可成功启动厌氧氨氧化反应器。在厌氧氨氧化反应器启动过程中，依次呈现菌体自溶、活性迟滞、活性提高和活性稳定4个阶段，根据这种阶段性可及时调控启动过程。实验室和生产性厌氧氨氧化工艺的平均容积基质氮去除速率可达50.75 kg•m^-3•d^-1和9.50 kg•m^-3•d^-1，显示了极高的脱氮效能。

利用先进的无干扰流场测试手段——平面激光诱导荧光技术（PLIF），对斜叶桨搅拌反应器内的液相混合过程进行高精度定量可视化。对比了中心搅拌和3种不同偏心率下的偏心搅拌混合行为，引入参数混合均匀度和均匀混合时间定量描述测量平面的示踪剂浓度分布。研究发现，偏心搅拌过程由于破坏了流场的对称性，比中心搅拌能更快达到均匀混合。反应器内局部混合存在差异，偏心搅拌中不同监测点达到均匀混合时间差异较小，体现了偏心搅拌在液相混合中的优势。

构建了用于研究水辅助熔体充模的仿真模具，采用红色和绿色着色剂作为示踪剂，通过水辅助着色的聚丙烯（PP）熔体在柱状模腔里充模，获得了能够反映熔体流动痕迹的样品。通过观察流痕，对水作用下熔体的充模流动进行了研究。实验结果表明：在一次穿透中，与注水喷嘴接触的高黏度熔体造成水从喷嘴射入熔体的不稳定，水的穿透导致模壁附近熔体可能产生回流现象，回流沿水的穿透方向呈减弱趋势。在二次穿透中，水前缘熔体黏度和黏度分布对水的穿透影响较大，熔体体积的收缩是近似线性的减小过程，熔体的剪切流动弱于一次穿透。实验中还发现，水前缘的熔体也会产生“喷泉流”。

根据接触线理论建立了通孔形毛细管被动阀的物理模型，分析了实际加工通孔时带来的扩张角对毛细管被动阀性能的影响，并推导出相应的成立条件。指出被动阀的有效性与液体对壁面的动态接触角、前进接触角和通孔的扩张角有关，实验结果验证了上述结论。根据实验结果，提出了简化的一维模型，用于通孔微阀的设计。通过数值模拟，得到一种新型的收缩形通孔微阀，当来流通道大于4 mm时，微阀有效性不受来流和通孔扩张角大小影响，降低了对通孔的加工要求。去离子水实验表明，当来流毛细数高达4.0×10^-3，高度为20 μm的微阀仍有效。

对我国西北地区某135 MW直接空冷机组的凝汽器的全年太阳辐射进行计算，对相应空冷凝汽器运行的影响进行了理论分析，并在假定汽轮机排汽量不变、环境温度为月平均日温度的条件下，根据21年（1979～2000）间数据统计，得到太阳辐照量对空冷凝汽器热负荷与背压的影响变化规律：凝汽器的表面方位角的变化对由太阳辐射引起的月平均附加热负荷的影响比较小;1～5月期间由太阳辐射引起的月平均附加热负荷升高，5月时达到最大值，为371.75 kW，而后逐步降低，其变化趋势与全年月平均日日照时数的变化趋势基本一致;假定方位角为零时，相同环境温度下凝汽器由太阳辐射引起的月平均附加热负荷增加而导致背压变化在1～7月间增加，7月时达到最大值，为0.2097 kPa;8～12月相应的背压变化会减弱，其变化趋势与全年月平均日环境温度的变化趋势大致相同，这说明背压主要受环境温度的影响。

将相变材料（PCM）应用于移动电子设备热控制单元（TCU）是一种极为理想的被动式热设计方案，但因PCM导热率低， TCU热性能较差，需强化PCM的导热以提高TCU的热性能。对填充泡沫复合相变材料（FCPCM）的TCU建立了二维数学模型，并对TCU的热性能进行了计算分析。其中，FCPCM的传热模型考虑了空穴的影响;PCM相变过程采用等效热容法求解。对填充FCPCM的TCU设计和加肋设计进行了比较分析，此外，还分析了泡沫孔隙率、热源功率以及泡沫骨架材料对TCU热性能的影响。结果表明，填充铝制FCPCM极大提高了TCU的热性能，可以很好地满足电子元件热控制设计要求。

采用已得到实验验证的除湿塔模型以及相应的VC++语言程序模块来描述除湿塔中溶液与湿空气之间的热、质交换过程，同时用正交设计法来安排数值实验。通过对实验结果的方差分析，确定各运行参数及它们之间的交互作用的相对重要性。方差分析结果表明：以除湿塔出口空气含湿量作实验指标时，重要参数包括入口溶液的温度和浓度，入口空气的含湿量，干空气与溶质之间的质量流量比率以及换热单元数;以除湿效率作实验指标时，仅有干空气与溶质之间的质量流量比率及换热单元数是重要参数;参数之间的交互作用对除湿塔出口空气含湿量和除湿效率都没有影响。

研究了添加Sn的Ni、Al合金粉作为低成本生物电化学制氢阴极催化剂的可行性，结果表明，Ni、Al、Sn的协同作用能够提高催化剂对氢的选择性。SEM分析显示，当Sn的含量为0、5%、10%时Ni-Al-Sn能够形成均一颗粒形貌;当Sn的含量为15%时，催化剂形成两种颗粒形貌。XRD分析显示，Sn的含量为0、5%、10%时催化剂中无金属锡，当Sn的含量为15%时催化剂中有金属Sn析出。Ni-Al-Sn催化剂与碳载Pt催化剂相比，尽管产气速率较低，但该类型催化剂对氢的选择性高，实验数据显示Ni 50%、Al 45%、Sn 5%的催化剂为较好的生物电化学制氢催化剂。以该类型催化剂作为阴极催化剂的生物电化学装置可以代替污水处理中的厌氧系统，在处理污水的同时，产生部分氢气。

采用水热法合成了双金属镧(La)和钒(V)取代MCM-41分子筛催化剂，使用X射线衍射、N2吸附、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱以及热重等表征技术研究了催化剂的结构。结果表明，该材料具有高度有序的二维六方结构，金属La和V以高度分散的四配位状态存在于分子筛的骨架中。在苯酚过氧化氢羟基化反应中La-V-MCM-41分子筛表现出比TS-1催化剂更好的催化活性和选择性，金属La和V协同作用，在提高H2O2有效利用率的同时，增加了目标产物苯二酚中对苯二酚的含量。La-V-MCM-41催化剂可以通过焙烧活化的方法进行再生使用。

采用FYX-2G型高压搅拌釜，以Raney镍为催化剂，在温度423～453 K、压力4.0～7.0 MPa下进行松香催化加氢反应动力学的研究。利用改进搅拌器类型、提高搅拌速度、加入200#溶剂油和改变催化剂粒径的方法消除内外扩散，使反应处于化学动力学控制区，然后采集动力学数据，经对17种可能的反应机理模型进行筛选，结果表明，Raney 镍催化枞酸加氢生成二氢和四氢枞酸是并行反应，最可几反应机理为：松香中的主要成分枞酸分子与催化剂表面上被吸附的氢原子进行反应，氢原子的吸附为控制步骤，生成二氢枞酸和四氢枞酸的活化能分别为47.18 kJ·mol^-1和106.35 kJ·mol^-1。

采用GCMC方法计算了噻吩在全硅Y和NaY沸石上的吸附，通过变化不同的噻吩吸附量得到吸附能量的异质性，并基于主客体径向分布函数剖析了吸附能量的异质性。根据对噻吩分子与沸石之间能量的分析，噻吩分子与沸石之间的作用主要由短程的色散作用控制。NaY沸石上吸附表现出与全硅Y沸石明显不同的吸附位特征，钠离子的引入明显地增强了对噻吩的吸附作用。钠离子与噻吩之间的静电和色散作用是引起这两种不同化学组成沸石吸附热不同的重要因素。进一步对径向分布函数分析确定了NaY沸石中S—Na，CHsp2—Na之间存在独特的作用位。

为了掌握空气中CO2和水蒸气在空分装置双层床变温吸附（TSA）纯化器中的动态吸附特性，通过LDF传质假设及非绝热假设，建立了一维二元稀组分系统的双层床TSA过程数学模型。一种改进型的多组分等温线模型用于描述水蒸气的Ⅱ型吸附等温线以及水蒸气和CO2混合物的吸附平衡关系。通过对比模拟结果与TSA纯化器的现场监控数据发现, 基于改进型等温线模型的模拟结果与现场数据吻合良好。最后对多种工况下的TSA纯化器中的温度、浓度及吸附量床层分布和穿透曲线进行了数值模拟和分析。

为了获取乙烯装置的能效价值，提出基于k-means聚类的多变量时序数据线性最小方差优化融合算法及其证明。采用改进的k-means聚类算法对乙烯装置能耗相关时序数据进行聚类分析，获取多变量时序数据的分类及其聚类中心，以各聚类中心计算每个时序变量均方差，并用线性最小方差优化融合算法对各聚类中心加权向量融合，提取乙烯装置能效价值的多维数据虚拟标杆。提出采用多维能效价值雷达曲线展示虚拟标杆与能耗相关的多维数据，直观揭示各年度装置的运行状态与操作水平，准确找出产生能耗的主要原因及提高能效的主要方向。提出的方法不但为乙烯装置的能效评估提供了可行方法，也可应用到其他流程装置的能效评估。

在化工过程中，作为观测关键质量参数的重要手段，软仪表技术受到了广泛的关注。目前，关于软仪表的研究主要集中在建模技术上。然而，化工过程复杂多样，仅使用软测量模型进行质量变量的估计易出现预估效果不稳定、随机偏差大等现象。为此，文献提出了一系列的改进算法，但仍存在计算复杂、算法抗干扰能力差等问题。本文提出一种基于自适应扩展Kalman滤波(EKF)的输出融合软仪表设计方法，利用Kalman滤波算法对软测量模型预估数据和现场观测进行数据融合，校正软测量模型预估偏差;并在输出融合软仪表背景下，设计了一种含衰减因子的观测噪声统计估计器，将其与滤波算法相结合，构成自适应EKF算法，以提高融合软仪表的输出精度及抗干扰性能。通过仿真实验对所提出的算法进行了全面分析，并将该算法应用于小型实验装置，验证了算法的实用性及有效性。

质量交换网络（MEN）和热交换网络（HEN）之间有较强的交互作用，传统的夹点技术很难考虑两个网络之间的相互作用。针对这一问题，采用基于分级超结构的数学规划法分步综合热集成的MEN。该方法首先分析了连接两个网络的关键参数，将其离散化处理后组合成多个备选方案，然后对每个备选方案采用分步策略。第一步，用超结构法以总年度费用（TAC）最小为目标综合MEN;第二步，从第一步的结果中抽提出HEN综合所需数据，通过求解基于HEN超结构的非线性规划（NLP）模型，得到优化的HEN总年度费用。加和两步中的TAC结果得到该方案下两个网络的总费用，通过比较所有备选方案下的总网络TAC，以总网络TAC最小的方案为最佳方案。与文献中例子比较，表明本方法具有更好的可行性和有效性。

在多杂质用水网络设计中, 过程的执行顺序和水流之间的匹配是两个关键环节。提出了过程水流相对于其他各过程水流的综合浓度势的概念, 水流的综合浓度势反映了该水流与其他所有水流(包括源水流和需求水流)相比较时浓度的高低。设计时过程的执行顺序由需求水流综合浓度势的大小来确定, 需求水流综合浓度势最低的过程首先执行。在满足需求水流时, 优先回用虚拟分配量（用本文给出的方法确定）最大的可用源水流。源水流向需求水流的分配量可通过杂质负荷衡算及过程极限条件确定。计算实例表明, 本文方法获得的水网络的新鲜水消耗量与最小新鲜水目标值非常接近, 同时, 其计算十分简捷。

连续式PET固相缩聚移动床反应器具有显著的分布参数特性，由于建模简化或过程时变等原因使得所建模型参数不精确，导致反应器状态的估计失真。首先采用正交配置方法离散PET固相缩聚过程的偏微分方程模型，然后基于改进的平方根不敏Kalman滤波算法（ISR-UKF），设计自适应联合估计器，同时获得参数和状态估计值。实验结果表明，参数估计结果合理，状态估计精度较高且稳定性好;并获得了频率因子、活化能近似值和有效系数随反应温度动态变化的规律，表明所提出的联合估计器能获得较好的实际应用效果。

用电化学交流阻抗法（EIS）研究了环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆这一涂层体系在3.5%NaCl溶液、3.5%NaCl溶液+紫外辐射、湿热和盐雾这4种环境中的失效行为，探讨了特征频率下的相位角和涂层电阻值之间对应的关系。结果表明：中频区10 Hz处涂层相位角随时间的变化曲线和涂层电阻值随时间的变化曲线有良好的相似性，据此可以对所研究的涂层体系失效程度进行快速评价;所试验的4种腐蚀环境对所研究的涂层体系的破坏作用由小到大依次为：3.5% NaCl溶液<盐雾<湿热<3.5% NaCl溶液+紫外辐射。

碳微球（CMSs）经HNO3和H2O2混酸处理后，与NaOH碱溶液进行离子化反应，考察离子化反应前后CMSs表面性质的差异;通过场发射扫描电子显微镜、元素分析等对产物的形貌和表面结构进行了分析，同时还考察了产物在不同溶剂中的溶解性差异。结果表明，HNO3和H2O2混酸处理得到的CMSs- (COOH)_n与NaOH溶液进行反应后，生成大量—COONa离子基团，形成了CMSs- (COONa)_n，其表层出现沟壑，在水中的分散性明显改善，亲水性显著增强;然而，NaOH对未经酸处理的CMSs修饰效果欠佳，团聚现象依然严重;由于CMSs- (COONa)_n强的离子性，很难在有机溶剂中分散。

研究了热水预抽提后竹子的纤维素酶水解过程。经过热水预抽提的竹子，由于其结构较疏松，酶解生成葡萄糖的效率显著提高。当热水抽提H因子为1000和2000，酶解反应时间为24 h时，生成的葡萄糖含量较未抽提的竹子分别提高了43%和215%，热水预抽提最优的H因子为2000。随着初始酶用量的增加，酶解生成的葡萄糖的含量也随之增加，但增加量并不与初始酶的增加量呈比例。双曲线模型可用于模拟不同初始酶用量、不同酶解时间下葡萄糖的生成规律。

采用真空紫外（vacuum ultraviolet,VUV）光解α-蒎烯模拟废气，系统研究了工艺参数、反应介质、活性自由基团对去除率的影响，并对光解产物初步进行分析。结果表明，随着进气流量和进气浓度的增加，去除率相应减少;停留时间为15 s，去除负荷达到最大值，为39.003 mg·m^-3·s^-1;进气浓度对反应动力学有较大影响，低浓度转变为高浓度时，一级反应动力学转变为二级反应动力学;反应介质对一级动力学常数影响较大，湿度为35%～45%的标准空气作为反应介质时，一级动力学常数达到最大值，为0.0520 s^-1;光解体系中存在羟基自由基和臭氧两类主要的强氧化性物质，且羟基自由基最先和α-蒎烯反应，但臭氧氧化占据量的优势;光解产物主要是水溶性较好的小分子醛酮类化合物和羧酸类化合物。

通过在电去离子（EDI）的淡化室和浓缩室中同时填充离子交换树脂而构成频繁倒极电去离子（EDIR）过程，用以解决处理含重金属离子溶液时EDI内部易产生金属氢氧化物结垢的关键难题。以NiSO₄溶液为处理对象，采用浓缩水部分循环和浓、淡水流分步切换的运行工艺，利用EDIR单一过程，同步获得了淡化出水的高截留率和浓缩产品水的高浓缩倍数。实验条件下，倒极周期为4 h可获最佳分离效果。对于含Ni ²⁺ 50 mg·L^-1、pH为3.0的NiSO₄溶液，EDIR的淡水出水和浓水出水的Ni ²⁺浓度可分别达到1.5 mg·L^-1和3961 mg·L^-1，淡水中Ni ²⁺的脱除率为97%，浓水的浓缩倍数则为79.2，接近理论值。实验范围内，EDIR过程运行稳定，未产生Ni(OH)₂结垢。

在建立直通道质子交换膜燃料电池（PEMFC）的二维全电池数学模型中，将球形团聚物模型应用至两极的催化剂层。通过调节团聚物中质子传导介质的比例和催化层孔隙率，预测了基准供气状态下单电池的极化曲线，与文献报道的实验数据吻合良好。研究了电池运行过程中，膜电极内各化学组分和电流密度的分布情况及流向，比较了不同供气压力、催化剂铂颗粒尺寸等参数对电池性能的影响。计算结果表明，在阴极及时排出反应产生的水，并在阳极对燃料气进行加湿是保证单电池正常运行的前提，提高阴极的氧化剂气体压力，可显著改善PEMFC单电池性能，特别是在受浓差极化影响较大的大电流密度区;在催化剂铂载量相同的情况下，减小铂颗粒的尺寸可以提高电池的性能。

采用化学共沉淀法制备出层间分别含有SO^-4和NO^-3的铝取代氢氧化镍样品。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的微观结构和表面形貌进行了分析。采用循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和充放电测试表征了样品的电化学性能。结果表明，层间含有NO^-3的铝取代氢氧化镍比层间含有SO^-4的铝取代氢氧化镍具有更好的电化学反应可逆性、更高的质子传递系数和放电比容量。

利用金属锌片为锌源，采用溶剂热法在锌片表面生长出垂直于表面的直径约为200 nm的硫化锌纳米棒阵列。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对不同反应时间制备的锌基硫化锌纳米结构进行表征发现，延长反应时间有助于得到均匀一致的定向生长的纳米棒阵列。利用漫反射紫外可见吸收光谱（UV/Vis diffuse-reflectance spectra）对锌基硫化锌纳米棒阵列在紫外可见光波段的光学吸收性能进行了研究，结果表明合成的结晶性良好的ZnS纳米棒阵列其带边吸收在347 nm，对应的禁带宽度为3.47 eV。提出了硫化锌纳米棒阵列在形成过程中的化学反应机理。

以自制Li₃PO₄为前驱体，在水热条件下与FeSO₄·7H₂O反应制备得到纯相LiFePO₄，并通过碳包覆和Cu²⁺掺杂对其进行了有效改性，获得了适合高电流密度放电的LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了物相和形貌表征。实验研究了水热反应温度对产物的形貌及其电化学性能的影响，同时探讨了掺杂Cu²⁺对材料常温和低温电化学性能的影响。结果表明：在200℃、24 h水热条件下制得的产物，经碳包覆后的复合材料LiFePO4/C(LFP200/C)，以1 C(150 mA．g^-1)电流放电，放电比容量达140.7 mAh·g^-1;对材料进行Cu ²⁺掺杂得到的Cu-LFP200/C材料的放电比容量及倍率性能得到进一步提高，常温下1 C倍率的放电比容量为150.3 mAh·g^-1，10 C倍率的放电比容量为108.7 mAh·g^-1， 在-30℃条件下的放电比容量依然达到97 mAh·g^-1。

以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料，采用Michael加成反应合成了新型亲水单体N-（2-氨基乙基）-氨基丙酸钠（AAA-Na）。研究表明，得到了预期结构的AAA-Na。以AAA-Na作为亲水单体，以聚己二酸1〖DK〗,4-丁二醇酯(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、乙二胺(EDA)和二乙醇胺(DEA)为原料，采用丙酮法合成了固含量40%以上的聚氨酯分散体（PUD）。PUD的ζ电位处于-40～-60 mV之间，具有良好的稳定性。亲水基团含量（HGC）的增加使PUD胶粒平均粒径变小，黏度增加。透射电镜（TEM）显示，PUD胶粒多为大小不一的球形结构，呈二元分布。PUD胶膜的拉伸强度都超过17 MPa，伸长率在1400%左右;邵氏硬度都超过80; 吸水率不超过10%。TGA测试显示PUD胶膜的起始分解温度约为270℃，至500℃时基本分解完毕。

4,1′,6′-三氯-2,3,6,3′,4′-五乙酰基蔗糖（TOSPA）是全基团法制备三氯蔗糖的关键中间体，采用苄基三乙基氯化胺（TEBA）为催化剂，氯化亚砜为氯化剂合成了TOSPA。研究结果表明：氯化亚砜用量、反应温度对收率有较大影响，当氯化亚砜过量50％，90℃下反应6 h，收率达到90％。实验中制备了TOSPA与甲苯的复合物，并经X射线单晶衍射、核磁、红外、元素分析进行了验证。利用TOSPA与甲苯复合物的物理特性，分离纯化得到了高纯度的TOSPA，具有工业化应用的前景。

包封活性物质的微胶囊与催化剂一起分散在树脂中能够制备出具有自修复功能的材料。自修复材料在外力作用下，内部出现裂缝时，具有自动修复并维持力学性能的功能。扩大自修复材料的应用，离不开对这种自修复用微胶囊力学性能优化的研究。在本研究中，使用三聚氰胺-甲醛树脂（MF）为壳材料，双环戊二烯（DCPD）为芯材料，采用原位乳液聚合法制备自修复用微胶囊。借助微操系统（micromanipulation），在探针移动速率为2 μm·s^-1，环境温度为（23±0.50）℃的条件下，对两种反应条件下得到的微胶囊用探针对单个微胶囊进行挤压-停留、挤压-释放和挤压至破裂等操作。结果表明，微胶囊在比较小的形变下(≤17.7%)，体现的是弹性体的行为，在较大形变下（≥19.5%），体现的是黏弹性体的行为。

采用尿素均相沉淀法制备出稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)₂样品材料，同时采用XRD、EDS、IR和TG-DSC热分析技术对样品的微结构和组成进行了测试，并研究了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能。结果表明，稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)₂材料具有较大的晶格间距，其含有更多的结构H₂O分子，电极反应的电荷转移电阻较低;样品材料电极在以0.1 C充放，终止电压1.0 V的制度下，其放电比容量高达372.85 mAh·g^-1，同时放电中值电压较高并稳定于1.30 V，1 C下其放电比容量高达344.07 mAh·g^-1，充放电循环30次容量保持率为93.04%，显示出良好的较大倍率放电性能和循环可逆及结构稳定性能。

脱硫装置泄漏导致的含硫天然气大量释放和致命H₂S扩散，是天然气净化厂安全生产的严重威胁。通过分析含硫天然气泄漏和大气扩散条件，确定导致重大人员死亡后果的脱硫装置泄漏事故场景。基于湍流大涡模拟理论，对复杂地形H₂S扩散进行数值模拟，确定峰值影响时间、危害区域分布及地形影响作用。采用急性中毒剂量-反应模型分析H₂S累积毒害和死亡百分比，确定致死区域的最大距离、下风向偏转方向、最大宽度和区域面积。以某山区天然气净化厂为例进行评价，分析表明厂区整体和临近道路区域内死亡风险很高，但事故不会导致周边居民区和高速公路人员的重大死亡。根据事故特点，推荐制定应急计划区域、采取就地庇护和实施优先救助的应急救援策略。