提出了一种新型的移动床甲醇制丙烯工艺（MMTP）并进行工程化分析。首先，根据反应器必须与催化剂的反应失活速率相匹配的原则，认为移动床是与失活速率处于中等水平的ZSM-5催化剂相匹配的最佳反应器。因此，MMTP工艺在充分发挥ZSM-5催化剂多产丙烯优势的基础上，结合移动床的中等循环速率进行反应-再生，从而实现催化剂高产丙烯的连续化与稳定化；其次，针对MTP反应的强放热特点，对比了流化床工艺的一步法操作与固定床工艺的两步法操作，发现MMTP工艺采用两步法操作既能合理地分配反应热，又能灵活地调控产品分布；最后，通过换热网络的优化设计与醇油共炼的工艺集成，使得MMTP工艺在节水节能的同时仍具有高丙烯收率。目前，在现有的MMTP工艺技术基础上，已经完成1万吨丙烯/年的工艺包设计，技术和经济的竞争优势十分明显，市场推广应用前景广阔。

纳米碳纤维（CNF）是一种新型一维结构纳米炭材料，因其具有许多独特的性质而备受研究者关注。按照CNF基本结构单元石墨片层与生长轴的夹角不同，可以将CNF分为板式、鱼骨式和管式3种不同微观结构。采用催化化学气相沉积法合成CNF时，微观结构可以通过改变生长动力学进行调控。CNF微观结构的不同导致表面棱边与基面原子比例不同，进而影响着表面含氧基团分布等性质。当CNF用作催化剂载体时，利用这些性质的不同可以调控负载金属颗粒的形貌以及载体与金属作用力等性质，从而改变催化剂的性能。CNF自身具有催化活性，其活性主要来自表面杂原子基团，因此也与CNF的微观结构密切相关。

近年来，随着三元乙丙橡胶的广泛应用，作为其首选第三单体的亚乙基降冰片烯（ENB）越来越受到关注。综述了ENB的反应机理、合成工艺、生产情况及市场动向。在反应机理方面主要包括先由双环戊二烯在高温下裂解成的环戊二烯与丁二烯经Diels-Alder反应生成中间体乙烯基降冰片烯（VNB），再经其异构化反应制得亚乙基降冰片烯。重点阐述了乙烯基降冰片烯合成阶段副反应控制的工艺优化，以及VNB异构化阶段不同类型催化剂的影响等。

将变阱宽方阱链流体状态方程拓展到1：1强电解质水溶液热力学性质的计算中，通过关联溶液的平均离子活度系数和溶剂的渗透系数得到了22种离子的链节直径和方阱能量参数，40余种电解质溶液的平均离子活度系数和溶剂渗透系数的总平均相对偏差分别为6.03%和5.83%。计算结果表明，建立的电解质型状态方程可以满意预测电解质溶液的密度和宽广温度下溶液的蒸气压，总体平均相对偏差分别为0.22%和4.69%。进一步说明模型参数的可靠性。

采用非随机双流体电解质（ENRTL）热力学模型，通过拟合单乙醇胺（MEA）的饱和蒸气压、热容数据，MEA和水（H₂O）二元体系的汽液平衡、热容、混合热数据，以及二氧化碳（CO₂）在MEA水溶液中的溶解度数据，建立了MEA吸收CO₂的热力学模型，并用核磁共振（NMR）组成数据成功地进行了验证。在此模型基础上，利用平衡级模型建立了MEA吸收/解吸CO₂的过程模拟，利用文献中中试工厂数据验证了过程模拟的准确性。对于质量分数为30%的MEA溶液，固定吸收塔CO₂去除率为90%的条件下，当吸收塔液气质量流率比值为2时，再沸器能耗最小，为3.64 GJ·（t CO₂）^-1。

离子液体在气-液反应与分离过程中有良好的应用前景，研究气体/离子液体两相体系的微分散过程对于发展新型气-液分散技术和设备具有重要意义。研究了N₂/[Bmim]BF₄体系在同轴环管微通道中的流动和分散行为。实验结果表明，在不同的气相和液相流速下，N₂/[Bmim]BF₄体系分别呈现气泡流、气泡-气柱过渡流、气柱流和气柱-环隙流过渡流4种流型。通过考察分散相尖端尺寸和气相、液相流速对气-液体系流型的影响，作出了相应的流型图。通过考察气相、液相流速对稳定气-液分散流型下的气相分散尺寸的影响，揭示了分散气相行为的机理，并建立了描述气相分散尺寸的数学模型。

搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域：混沌混合区和规则区。增大混沌混合区，是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态，实现混沌混合。柔性体与刚性体组合，可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨，可强化流体混沌混合行为。结合Matlab 软件，实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数（LLE）和多尺度熵（MSE）的变化规律，对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响。结果表明，刚柔组合桨强化流体的运动特性，使更多流体进入混沌混合状态。在转速为210 r·min^-1时，流体的混沌混合达到最佳状态，刚性桨体系的LLE为0.041，而刚柔组合桨体系的LLE为0.048；刚柔组合桨可有效耗散能量，使整个槽体的能量分布均匀，刚柔组合桨在150 r·min^-1时的多尺度熵率与刚性桨在210 r·min^-1时基本相近；刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系，在转速为120 r·min^-1时，刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式，强化流体混沌混合，实现高效节能操作。

自行设计了透明的有机玻璃膜组件，用于直接观测组件内部流体流动状态。分别测定了空流道和含有料液隔网流道的压力损失，并根据摩擦因子f随Re值的变化曲线确定了临界Reynolds数（Re_c）的范围。结果表明，含有料液隔网流道的Re_c相比空流道大大减小。利用注射颜料的方法对流体流动情况进行观测，验证了上述结果。随后测定了表面粗糙度、隔网排布形式、孔隙率对流体流动情况的影响。最后，自制小型卷式膜进行测试，结果与平板膜的压力损失情况相符，表明平板膜的实验结果可以用于预测卷式膜的行为。

流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨（简称柔性桨）作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律，采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性，并进行模拟验证。研究表明，柔性桨在转速低于250 r·min^-1时，流体宏观不稳定频率与转速呈线性关系，而转速超过250 r·min^-1，流体因界面卷吸行为吸入空气，宏观不稳定频率谱图呈现功率谱带，流场结构呈多尺度结构特征，流体宏观不稳定频率消失，液-液混合体系出现明显的乳化现象。与刚性桨相比柔性桨能增强宏观不稳定性，提高流体混合效率，强化能量传递行为。计算模拟发现，柔性桨能明显提高桨叶的抽吸能力，增强流体轴向运动的行为，避免流体过度搅拌，有利于流体澄清。

以液体石蜡为惰性液相载体，正己烷为超临界介质，合成气制甲醇为研究体系，测定了超临界条件下三相浆态床中甲醇合成的气液传质系数。在反应温度238℃、合成气分压3.7 MPa、气体空速2744 h^-1条件下，通过不断增加催化剂浓度提高气液传质阻力和反应阻力的相对大小，采用外推法获得完全处于气液传质控制下的气液传质系数。计算结果表明：催化剂浓度对CO的气液传质系数的影响较大，而对CO₂的气液传质系数的影响较小；液相条件下CO、CO₂的气液传质系数分别是0.161、0.03 s^-1，而超临界三相甲醇合成中CO、CO₂的气液传质系数分别是0.199、0.042 s^-1，说明三相浆态床甲醇合成中引入超临界流体利于气液传质，验证了超临界介质中三相甲醇合成的优越性。

利用高速摄像仪对气泡在非对称Y型微通道分岔口的破裂行为和分配规律进行了实验研究。采用氮气（N₂）作为分散相，含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的蒸馏水-甘油（质量分数分别为20%、40%、50%）溶液为连续相。在分岔口处观察到了3种不同的气泡行为：无间隙的不对称破裂、有间隙的不对称破裂以及不破裂。考察了气泡破裂和不破裂行为之间的转变，并与文献进行了比较。考察了两相流率及物性对破裂气泡分配规律的影响。结果表明：破裂后两个子气泡的长度均随气相流量与气泡长度的增大而增大，随液相流量和黏度的增大而减小。随液相速度和黏度的增大，气泡破裂的不对称程度减弱。

基于角钢螺旋夹套，展开了对三角形螺旋流道层流流动性能的实验和数值研究。经对比，同一模型下的实验结果和模拟结果吻合良好。采用数值方法得到了充分发展状态下流体的主流速度、二次流速度、流函数及涡量的分布特点，分析了三角形边界上局部阻力系数的分布规律，并与半圆管螺旋流道进行了比较。结果表明：在所研究的Dean数及量纲1曲率（k）内，流道横截面上的二次流为稳定的两涡结构，内、外壁面局部阻力系数的分布明显不同，外壁面局部阻力系数的平均值约为内壁面阻力系数平均值的1.54～2.72倍；随着Dean数及k 的增大，二次流动增强，内、外壁面阻力系数均增大；对于量纲1挠率及Dean数均较小的三角形螺旋流道，挠率对流体流动的影响很小；通过对比，两种流道具有相同内壁面面积、曲率半径、螺距及Reynolds数时，三角形螺旋流道的流动阻力小于半圆管螺旋流道。

微反应器的集成放大对于微化工技术的工业应用具有重要意义。利用高速摄像仪对4个并行微通道内气液两相流动状况及相分配规律进行了研究，考察了气液两相流量及液相黏度对两相分布均匀性的影响。实验所用液相为含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的蒸馏水-甘油溶液，气相为氮气（N₂）。实验观察到了6种典型的两相流型。对各支通道均为弹状流情况下气泡长度和气泡速度的分布规律进行了研究。在一定气相流率下，各支通道气泡长度的相对标准偏差随液相流率的增大而增大，气泡速度的相对标准偏差值随液相流率的增大先升高到一定值然后逐渐减小。气相分配不均匀性随液相流率和黏度的增大而增大，液相分配不均匀性随液相黏度的增大而减小，气相流率的变化对于两相分布影响不明显。研究结果有助于并行微通道的结构设计与优化，以实现更为均匀的气液两相流动分配。

采用氧解吸实验，在直径190 mm的有机玻璃塔内，液相喷淋密度10～38 m³·m^-2·h^-1，F因子0.2～3.2 m·s^-1·（kg·m^-3）^0.5的实验条件下测定了一种新型垂直板规整填料的流体力学及传质性能。实验结果表明：垂直板填料的操作压降及传质性能均显著优于商业波纹填料。通过与几种经改进的250型波纹填料相比发现，两者泛点F因子整体上相当；在较高液体喷淋密度下，垂直板填料传质性能及压降均高于改进250型波纹填料；在低喷淋密度下，垂直板填料可实现压降低于改进250型波纹填料，而两者传质性能相当。此外，对填料结构改进对其性能的影响进行了单因素考察。

苯乙炔选择性加氢是从裂解汽油C₈馏分中回收苯乙烯的关键反应，本文采用滴流床反应器对该反应体系的液相轴向返混行为进行了研究。首先利用脉冲示踪法测得了不同操作条件下的液相停留时间分布密度；然后基于固定床轴向扩散模型，通过有限元正交配置法和Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法，计算得到了Péclet数和液相平均停留时间；最后考察了主要操作条件对液相轴向返混的影响。研究结果表明，增大液体流量、气体流量、温度以及压力均可减小液相返混，而增大颗粒粒径会使液相返混加剧。

1-己烯和1-辛烯是制备高性能聚烯烃产品的重要共聚单体，近年来，PNP型铬系乙烯选择性三聚/四聚催化体系成为本领域研究热点。针对实验研究报道的系列氮上取代PNP型铬系催化剂，采用二维定量构效关系（QSPR）方法结合密度泛函理论（DFT）建立了该催化体系1-己烯、1-辛烯选择性的线性回归模型。研究中同时采用了启发式方法和最佳多元线性回归方法，考察了自定义描述符和铬金属活性中心价态（包括一价和二价）对线性回归模型的影响。通过分析发现：基于DFT的自定义描述符的引入能够明显提高模型的相关性和稳定性；基于一价Cr的活性中心模型更适合关联乙烯三聚选择性，二价Cr的活性中心模型更适合关联乙烯四聚选择性；PNP-Cr骨架几何结构尤其是较小的PNP角度是获得较高1-己烯和1-辛烯选择性的关键。最后，根据最佳线性回归模型对新型PNP配体进行了预测，发现了9种新的PNP配体结构可能具有更高的1-辛烯或1-己烯/1-辛烯共选择性，为进一步的实验开发奠定了良好的理论基础。

由合成气直接制取低碳混合醇是洁净高效利用煤炭资源的最佳途径之一。通过浸渍法制备了CoCu/SiO₂催化剂，采用固定床反应器，排除了内外扩散影响，在反应温度为503～543 K，H₂与CO的比值为4～0.5条件下，对合成气直接制取低碳混合醇反应进行了本征动力学研究。使用幂函数速率模型对反应结果进行了拟合，计算得出各产物的反应活化能以及对应的H₂和CO的反应级数。最后结合碳链增长可能性的变化，讨论了不同温度对CoCu/SiO₂催化剂催化合成气直接制备低碳醇反应机理的影响。

H₂和O₂直接合成H₂O₂过程绿色环保，反应具有原子经济性，是最有潜力的H₂O₂合成新方法之一。采用等量浸渍法，将Pd负载于羟基磷灰石（HAp）载体上，得到了高分散的Pd/HAp纳米催化剂，Pd平均粒径2.5 nm。运用幂指数模型，研究该催化剂在H₂O₂加氢及H₂和O₂直接合成反应中的动力学，计算得到H₂O₂加氢、H₂O₂和H₂O的生成反应的表观活化能及O₂、H₂表观反应级数。结果表明低温及高O₂分压有利于H₂O₂的生成，而高H₂分压则有利于H₂O的生成。

采用浸渍法分别以MCM-41，Al₂O₃和SiO₂ 为载体制备了不同镍负载量的甲烷化催化剂，并在连续流动固定床反应装置上对其甲烷化催化活性进行了评价。研究结果表明，与Ni/Al₂O₃和Ni/SiO₂相比，相同镍负载量的Ni/MCM-41催化剂具有更好的催化活性。同时研究了Ni含量对于Ni/MCM-41催化剂催化活性的影响，发现随着Ni含量的增加，CO转化率和CH₄收率逐渐升高，并且在Ni含量大于10%（质量分数）以后趋于稳定。在n（H₂）：n（CO）=3：1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速12000 ml·h^-1·g^-1的反应条件下，10%Ni/MCM-41催化剂CH₄选择性达到94.9%，CO转化率接近100%。在100 h催化活性稳定性试验中，10%Ni/MCM-41催化活性无明显下降，表现出良好的催化活性稳定性。采用X射线衍射（XRD）、氮气物理吸附（BET）、热重分析（TG）及氢气程序升温还原（H₂-TPR）等技术手段对催化剂进行了表征，结果表明Ni颗粒大小是影响Ni/MCM-41催化剂催化活性的主要因素。

实验研究了在金属Ni催化剂上邻苯二甲酸二丁酯（DBP）加氢合成邻环己烷二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）加氢合成邻环己烷二甲酸二异丁酯的反应。根据实验结果确定了DBP加氢反应的适宜条件为：温度130℃，压力6.1 MPa，空速1 h^-1。相应的反应转化率为99.93%，选择性为92.47%。DIBP加氢反应的适宜条件为：温度100℃，压力6.1 MPa，空速0.5 h^-1。相应的反应转化率为99.70%，选择性为90.42%。将反应转化率和选择性作为Aspen Plus中反应模型的参数，建立了邻环己烷二甲酸二丁酯和邻环己烷二甲酸二异丁酯合成与分离的流程，所得产品纯度可达99%（质量分数）以上。模拟得到的工艺参数对邻环己烷二甲酸二丁酯和邻环己烷二甲酸二异丁酯合成与分离流程的工业化具有指导意义。

以铁粉为催化剂前体，磷酸二丁酯为助催化剂，对四氯化碳与氯乙烯合成1，1，1，3，3-五氯丙烷的调聚反应动力学进行了研究。考察了铁粉用量、助催化剂用量及反应温度对反应的影响。研究结果表明：在反应物料比n（CCl₄）：n（VnCl）=1：0.25，反应温度353～388 K范围内该反应为一级反应，反应活化能为69.15 kJ·mol^-1，得到了氯乙烯消耗速率的动力学方程。动力学研究结果表明，在无催化剂条件下反应遵循纯自由基机理，而在催化剂存在条件下反应遵循非链式氧化还原机理。

利用Mydlarz 和 Jones 模型（MJ2），对乙酸丁酯中青霉素亚砜的成核与生长动力学进行研究。通过矩量法对MJ2模型进行处理后，利用晶体产品的粒度分布计算得到青霉素亚砜的生长速率与成核速率，然后利用最小二乘法拟合回归求解出成核与生长动力学方程参数。通过实验设计考察了过饱和度、温度与搅拌速度对青霉素亚砜晶体成核和生长过程的影响。研究表明青霉素亚砜晶体生长速率随过饱和度比的增加呈现指数型增长，确定青霉素亚砜晶体生长属于晶体表面生长控制过程。由于高速搅拌会增加青霉素亚砜晶体的破碎，促进了二次成核过程，随着搅拌速度的增加，晶体生长速率出现小幅下滑，而成核速率则明显升高。青霉素亚砜成核与生长动力学研究将有助于工业生产过程优化。

采用“动态超分子假说”对烷烃吸收CO₂相平衡进行了研究，并结合最小二乘法和试算对烷烃数据进行拟合，得到相关参数，拟合值和文献实验值的线性相关度均大于0.95，符合良好。研究表明，烷烃分子之间形成的同种“动态超分子”对吸收过程影响较大，远远大于CO₂同种超分子和溶剂与CO₂之间形成的异种超分子，而且其随着烷烃碳链增加，“动态超分子”形成概率和稳定性均降低，吸收能力逐渐增强。文中还研究了模型参数对拟合结果的影响，及其最佳取值范围。

结合疏水性电荷诱导色谱和扩张床吸附两项新型生物分离技术，开发了一个高效分离禽类血液免疫球蛋白IgY的新过程。以2-巯基-1-甲基咪唑（MMI）为疏水性电荷诱导配基，偶联于琼脂糖扩张床吸附基质上，制备出疏水性电荷诱导扩张床吸附剂S-MMI。结果表明，S-MMI具有较高的配基密度，约105 mmol·g^-1，pH7时IgY饱和吸附容量达71.26 mg·（ml介质）^-1，扩张床内可形成稳定的分级分布，床层稳定。选用经辛酸沉淀预处理后鸡血浆为料液，通过固定床色谱确定了上样和洗脱条件，比较了扩张床中不同膨胀率的影响，优化了分离条件，实现了扩张床吸附分离鸡血IgY，纯度达到98.9%，收率为80.5%。结果表明，疏水性电荷诱导色谱结合扩张床吸附，可以实现免疫球蛋白的高效分离，为禽类血液蛋白综合利用提供了新方法

力旋流器进口尺寸的设计是提高分离精度的一种有效方法。长期以来，对旋流器进口尺寸影响分离性能的认识主要来自工程实践经验，鲜见从旋转流场和分离机理的角度进行系统性分析的报道。采用计算流体力学方法进行旋转流场模拟，并考察进口尺寸缩小后的压力分布特性、三向速度分布和二次涡流结构。研究结果表明：进口尺寸缩小后切向速度数值的上升趋势明显，同时轴向速度和径向速度数值上相对变化较小，管内离心强度显著增高的同时保留了主要的分离结构。而且柱段流体，尤其是远离进口一侧的流体旋转更为充分，轴向速度双峰结构也更为明显。从上述角度来看，进口尺寸缩小后的流场分布情况更加有利于分离。但是，进口尺寸的缩小会加剧旋流管内的二次涡流运动，增大进口处射流的卷吸作用，使流场更加不稳定，从而对分离产生不利影响，因此分离粒度不可能随着进口尺寸的缩小无限制地降低。另外，进口尺寸缩小后，局部损失增大，且二次涡流运动加剧，导致旋流管的能耗会有一定的增加。

在水精馏法分离同位素的系统中，氘和氧18同时得到富集，情况比较复杂。为使该系统的模拟更加贴近实际情况，提出了一种可同时计算氘和氧18浓度分布及氧16/氧18分离系数的新方法。此方法将不同的水分子划分为四个集总，简化了复杂的同位素交换反应网络。然后利用ASPEN PLUS的反应精馏模块进行计算。对一个五塔级联的水精馏制氧18水系统的模拟计算表明，产品中氘浓度达到了70.7%，氧18浓度达到了98.0%。在最后一个精馏塔内，随着氘含量的增加，氧16/氧18分离系数α_cal从接近α_H216O/H218O变得更接近α_D216O/D218O。

利用琼脂糖溶液的溶胶凝胶性质，通过锐孔凝固浴法，对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型，制备了粒径2～3 mm的球形颗粒，对球形颗粒进行交联后，用1 mol·L^-1的盐酸对球形颗粒进行酸洗脱锂，最终制得球形锂离子筛吸附剂。考察球形吸附剂制备和交联的影响因素，结果表明：5%的琼脂糖浓度和90 ℃的温度为最佳制备条件，2 ml·g^-1的交联剂用量和6 h的交联时间为最佳交联条件。对球形离子筛吸附剂进行静态评价实验，结果表明锂吸附容量为4.25 mmol·g^-1，吸附速率为1.77×10^-5 s^-1，成型后离子筛吸附量是离子筛粉末的75.6%，吸附速率较粉体（3.29×10^-4 s^-1）下降一个数量级。Li⁺平衡吸附容量随平衡pH值的升高而增加，在pH>12时吸附容量高达5.5 mmol·g^-1。共存离子选择性实验表明，交联球形离子筛吸附剂对Li⁺具有高选择性，成型后离子筛可以用于盐湖卤水或者海水提锂。

采用Al₂O₃和MgO同时掺杂改性的方法制备了CaO-Ca₃Al₂O₆-MgO复合钙基高温吸附CO₂材料。复合钙基材料孔隙发达，活性物相为CaO，惰性骨架物相为Ca₃Al₂O₆和MgO。Ca₃Al₂O₆/MgO质量比偏小的材料，表面微粒粒径较小。在10%（体积分数，下同）CO₂和90% N₂的混合气气氛下，采用热重分析仪测量了复合钙基材料吸附CO₂容量、碳化反应速率以及循环碳化（670℃）/煅烧（900℃）过程的稳定性。结果发现，复合钙基材料CaO-Ca₃Al₂O₆-MgO具有较好的吸附CO₂性能，提高Ca₃Al₂O₆/MgO质量比，合成材料的循环稳定性较好；降低Ca₃Al₂O₆/MgO质量比，合成材料的碳化反应速率加快，CaO转化率提高。最后，通过对不同循环次数下复合钙材料的比表面积、孔径分布、微观形貌、表面元素分布，晶相、晶粒大小进行研究分析，对合成材料的失活以及掺杂物质对烧结的抑制机理进行了讨论。

自制锂离子筛前驱体Li_1.6Mn_1.6O₄，并将Li_1.6Mn_1.6O₄粒子与高分子树脂PVDF杂化制膜，研究了膜经稀盐酸抽锂后对锂的吸附性能以及多次吸附与脱附性能等。结果表明，膜M-10-55[Li]采用0.5 mol·L^-1 HCl溶液抽锂约2 h锂的脱出基本达到平衡，Li⁺的洗脱率在95%左右，锰的溶损率为3.5%左右。抽锂后得M-10-55[H]对富锂溶液中锂的吸附约12 h达平衡，对锂的吸附容量较高为41 mg·g^-1，在第5次吸附时对锂的提取量为35 mg·g^-1左右。相比于Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺，该膜对Li⁺表现出较好的选择性，对于从海水、盐湖卤水等液态锂资源中提取锂有很大的开发潜力。

提出了一种C₃选择性加氢能量耦合催化精馏新工艺，首先将催化精馏构件放置在丙烯精馏塔的提馏段，再将丙烯塔与脱乙烷塔通过气液流股连接成热耦合结构。与传统加氢工艺相比，能量耦合催化精馏工艺通过分离和加氢反应的结合使丙炔、丙二烯加氢过程的选择性得到较大幅度的提高，并通过热量耦合消除丙烯在脱乙烷塔内的返混，从而降低分离能耗。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对该流程进行模拟。模拟结果表明，能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%～2.19%，年度冷剂费用降低2.44%～3.61%。同时，热量耦合催化精馏工艺对于重质裂解原料油具有更好的适用性。

通过实验筛选得到适合果糖结晶的混合溶剂，利用中通量结晶仪器Crystalline测定了果糖在水-乙醇（水的摩尔分数为0.39）混合溶剂中的溶解度和介稳区，采用Apelblat方程拟合了溶解度数据。基于热力学数据设计了晶种引晶的果糖冷却结晶工艺，过程优化得到的产品收率可达78.2%以上，纯度可达99%以上，晶体形貌规则，表面光滑，粒度分布窄。当晶体粒径大于100 μm时，利用粒度无关生长的粒数衡算方程建立了果糖连续结晶过程的动力学模型，模型表明晶体生长级数大于成核级数。

稀土分离过程中常常需要进行稀土与非稀土元素的分离。在硝酸体系中进行了无皂化和皂化P507萃取分离Er³⁺的实验研究。通过作图法确定了无皂化P507萃取Er³⁺的反应式。皂化实验研究发现增加皂化度能够提高Er³⁺的萃取效果，但是皂化度过高会导致反应时水相容易水解而降低萃取率。Er³⁺的萃取率随着初始水相pH的增加而先增加后降低，在初始水相pH为2.0时达到最大值（>95%）。杂质（Ca²⁺、Fe³⁺）的存在对于Er³⁺的萃取率没有影响，铒与钙的分离因子β_{Er³⁺/Ca²⁺}一般都能达到10以上，两者分离效果较好。但是只有在初始水相pH为3.0左右时，铒与铁的分离因子β_{Er³⁺/Fe³⁺}较高（>10）从而两者能有较好的分离效果。

通过平衡实验考察了皂化P507-HCl-煤油体系中初始水相pH、萃取剂P507皂化度以及P507浓度对单一稀土元素萃取和镨（Pr）钕（Nd）双元素萃取平衡的影响，确定皂化反应产物组成和最佳分离条件，并于最佳分离条件下在膜分散微萃取器中分离镨（Pr）钕（Nd）。结果表明，利用膜分散微萃取器萃取分离镨（Pr）钕（Nd）的萃取率和有效分离因子可与平衡实验相当，在膜分散微萃取器中反应时间大大缩短至2.5 s左右，提高了传质速率。

将碳纳米管（CNTs）填充到PDMS中制备出CNTs/PDMS杂化膜，并将其用于乙醇/水体系的分离，发现由多壁碳纳米管制备的膜分离性能优于单壁碳纳米管填充膜，在40℃下，进料乙醇浓度为5%（质量分数）时，膜的分离因子可由8.3提高到10.0，渗透通量为206.2 g·（m²·h）^-1；采用十二烷基三氯硅烷对多壁碳纳米管进行修饰，并对修饰前后碳纳米管的性能进行表征，研究表明修饰后碳纳米管表面形成疏水层，碳纳米管的疏水性增强；将修饰后的碳纳米管填充到PDMS中，可进一步提高杂化膜对乙醇的选择性，膜的分离因子可提高到11.3，渗透通量为130.9 g·（m²·h）^-1。

混合模式吸附是一种抗体分离新方法，适量添加辛酸钠，可以减弱血清白蛋白等杂质吸附，提高抗体结合的选择性。本文以MEP HyperCel介质和牛血清白蛋白（BSA）为模型，结合静态吸附平衡和等温滴定量热（ITC）法，考察了辛酸钠浓度、pH、盐和温度等影响，探讨了辛酸钠的作用机制。随辛酸钠浓度增大，BSA和牛血免疫球蛋白的饱和吸附量均呈现先降低后升高的趋势，不过辛酸钠对BSA影响更显著，ITC分析表明辛酸钠与BSA之间存在较强的相互作用，且以疏水作用为主导。添加辛酸钠后，BSA吸附量随pH或温度升高而降低，不同盐具有不同效果，ITC分析表明pH、盐和温度均不同程度影响辛酸钠-BSA相互作用，从而影响MEP HyperCel吸附BSA。结果表明，等温滴定量热分析与宏观吸附现象相一致，可量化分析小分子-蛋白间相互作用，为研究蛋白吸附过程中小分子添加物的作用机制提供了新思路。

提出了考虑非等温混合的新的水网络模型，并结合线性规划（LP）转运模型同时优化水网络的水耗及公用工程目标。新的水网络模型引入非等温混合以改善用水网络的能耗特性及减少模型中参与集成换热网络的流股数，从而降低设计换热网络的复杂程度。在确定水网络的水耗及公用工程目标后，采用夹点法设计详细的换热网络结构。两个算例结果表明，新的水网络模型不仅能确定用水网络的最优水耗及公用工程目标，而且还能得到一个更加简单的换热网络。这对节省设备投资及减少操作费用具有重要意义。

研究了以5-硝基苯并咪唑酮为原料在铜网电极上还原制备5-氨基苯并咪唑酮的反应。循环伏安结果表明5-硝基苯并咪唑酮的电化学还原是一受扩散控制的不可逆反应；探讨了电极材料、电流密度、温度和通电量对产物产率的影响，在最优条件下5-氨基苯并咪唑酮的产率可达93%；电解液连续套用10次后，5-氨基苯并咪唑酮产率仍然可以维持在93%左右，与新鲜电解液效果相当。

研究了烟柴杆提取物提取方式对阻垢性能的影响，以水作溶剂所得烟柴杆提取物对碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙均有较好的阻垢效果。通过红外、XRD、SEM对烟柴杆提取物阻垢机理进行研究，认为所得提取物对沉积物质具有阻垢性能是其螯合作用和晶格畸变作用的协同表现。采用旋转挂片法和极化曲线对提取物缓蚀机理进行分析，烟柴杆提取物作为碳钢缓蚀剂，属于阳极型的缓蚀剂。由于烟柴杆提取物具有优良的生物降解性，所以是一种对环境友好型的水处理剂。

猪肝酯酶（PLE）是一种广泛应用于光学活性醇或羧酸合成的水解酶。大肠杆菌异体表达为大规模生产猪肝酯酶γ同工酶提供了可能，但表达过程中会形成包涵体，需经体外重折叠恢复其生物活性。针对γ-PLE含二硫键的特点，制备了三种不同巯基负载量的功能聚合物微球SG-DTT（6.1 μmol·g^-1、25.2 μmol·g^-1和143.4 μmol·g^-1），将其应用于协助γ-PLE包涵体体外复性，并考察了微球浓度、pH、温度和尿素浓度对复性效果的影响。复性过程需要适宜的氧化还原环境，较高的巯基负载量微球协助复性效果较好，当γ-PLE浓度为1000 μg·ml^-1时，微球协助复性后γ-PLE的活性可达到1885 U·L^-1，比对照组提高了72%。研究表明，巯基微球能有效促进二硫键的正确配对，阻止蛋白分子间的聚集，是一种新型高效的复性添加剂。

建立全钒液流电池充电/放电过程模型，描述钒离子在离子传导膜中渗透产生的自放电现象对电池过程影响，反映电解液中不同价态钒离子浓度随时间变化规律，以及电池开路电压、端电压的时间依存性。通过与实验结果对比，数值模拟与实验结果保持良好一致性，验证所发展的数学模型的有效性。利用数值模拟再现实验结果，研究了充放电电流与电池容量的关系。结果表明：电池容量随电流的变化存在峰值。所建立的全钒液流电池过程模型，为液流电池储能系统的设计和操作提供依据。

采用分子动力学模拟方法考察了双壁碳纳米管外壁荷电性质对孔道内水分子运动行为的影响。模拟结果显示：外壁荷电的双壁碳纳米管中水分子链呈现“双偶极”分布，由此将水分子的偶极翻转限制在碳纳米管的中部，避免了整条水分子链的偶极翻转，加速了水分子运动。外壁负载电荷也增强了水分子与碳纳米管之间相互作用，降低了水分子进入碳纳米管的能量壁垒，增强了碳纳米管内水分子内的氢键稳定性，这些均有利于水分子加速进入碳纳米管并在其中连续运动。上述结果从分子水平上揭示了碳管中水分子流动机理，为设计新型水纯化膜材料提供了有益的启示。

为实现廉价高效的二氧化碳捕集，新型燃烧后CO₂捕集固体吸附材料的设计和开发具有重要的研究意义。为提高CO₂吸附量，胺功能化改性吸附剂的方法主要有湿浸渍和表面嫁接。基于此，提出了“混合胺”修饰的概念，把湿浸渍和表面嫁接两种改性技术结合起来。把3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTS）嫁接到分子筛SBA-15孔道表面，再把聚乙烯亚胺（PEI）浸渍到载体孔道的间隙，制备出高密度胺功能化的CO₂吸附剂。主要考察了不同含量的PEI和APTS功能化SBA-15的结构性能、CO₂吸附量及胺吸附效率。CO₂吸附结果表明，混合胺功能化SBA-15吸附主要依赖于动力学扩散。其中，SBA-15-（APTS-0.5-PEI-50），SBA-15-（APTS-1.0-PEI-50）和SBA-15-（APTS-2.0-PEI-30）在75℃时具有很好的吸附潜力。混合胺功能化SBA-15的胺吸附效率介于单纯嫁接和单纯浸渍的胺功能化SBA-15之间。

采用溶液浇铸法制备了不同含量多壁碳纳米管（MWCNTs）和聚苯乙烯（PS）掺杂的气体分离复合膜，成膜过程中在垂直于铸膜液平面的方向上施加场强为2000 V·cm^-1，频率为1 Hz的交变电场，直至溶剂挥发完全。采用荧光分光光度计、体式显微镜和数字万用表考察了膜的荧光特性，铸膜液中MWCNTs对水平电场的响应，MWCNTs在膜中的分散情况以及膜的垂直向电阻率，测定了复合膜对CO₂、CH₄的渗透系数。结果表明电场作用不仅可以实现MWCNTs在膜中的定向排布，还能够使MWCNTs在膜中分散得更均匀，定向复合膜CO₂和CH₄的透过性和选择性都优于非定向复合膜。

以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）和四乙氧基硅烷（TEOS）为混合硅源、甲醇为溶剂，通过酸碱两步催化溶胶-凝胶法制备湿凝胶，经超临界流体干燥得到块状二氧化硅气凝胶。用扫描电镜、氮气吸附脱附测试以及热重分析等手段对气凝胶的微观形貌、比表面积、孔径分布、弯曲性、压缩性、热稳定性等进行研究，结果表明：MTMS/TEOS比例会影响气凝胶的微观结构、弯曲和压缩性以及热稳定性，以MTMS/TEOS=8/1制得的气凝胶密度为0.11 g·cm^-3、孔隙率为94.2%、比表面积为693.3 m²·g^-1、最大弯曲角可达92°、最大压缩比例可达41.2%、压缩回弹率为100%。

采用溶胶凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体、硝酸银络合物为银源、聚乙二醇2000（PEG2000）作为结构导向剂，制备超亲水多孔Ag-TiO₂复合薄膜。用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜表征薄膜晶相结构、化学成分以及表面形貌。根据静态水接触角、动态润湿时间、超亲水长效稳定性综合评价不同Ag含量及PEG2000添加量薄膜的超亲水性能。研究发现，掺杂Ag与PEG2000对薄膜在非紫外光下的超亲水特性具有协同作用，掺杂Ag明显提高薄膜动态润湿速度及可见光响应，表面粗糙多孔结构有利于避光条件下的长效超亲水特性。Ag含量10%、PEG2000掺杂量5%的Ag-TiO₂复合薄膜在自然光条件下已具备优良的超亲水性能；水滴0.2 s内即可在表面完全铺展到0°；避光条件下保存，超亲水时效性可达到30 d以上。在可见光活化下即可强化超亲水性能，具有良好的防雾效果。

采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）活性自由基聚合制备了聚苯乙烯-b-聚偏氯乙烯-b-聚苯乙烯嵌段共聚物（PS-b-PVDC-b-PS），以此嵌段共聚物为碳前驱体，直接碳化制备微孔-中孔复合多级多孔炭。采用凝胶渗透色谱仪和核磁共振仪表征了嵌段共聚物结构，表明通过RAFT聚合可制得分子量较高（M_n^GPC >6000 g·mol^-1）和分子量分布较窄（PDI<1.5）的PS-b-PVDC-b-PS。采用热重分析表征嵌段共聚物热解特性，采用扫描电镜、N₂吸脱附表征多孔炭形貌和孔隙结构。结果表明嵌段共聚物同时具有PVDC和PS链段的热失重峰，PS链段可完全热解而具有形成中孔的模板作用，PVDC链段热降解形成含微孔的炭骨架，最终形成兼有微孔和中孔的多级多孔炭；随着PS嵌段含量的增加，嵌段共聚物的成炭率逐渐降低，孔隙尺寸逐渐增大；当PS/PVDC聚合度比为4.3时，多孔炭的比表面积、中孔率和平均孔径达到最大，分别为839 m²·g^-1、54%和2.02 nm。