浓度梯度导致的Rayleigh对流会对界面传质产生重要影响。采用格子Boltzmann方法(LBM)对吸收过程伴有Rayleigh对流的气液传质理论进行了分析。针对表面更新理论，提出了将近界面处羽状对流结构的宽度作为特征尺度来求得表面更新时间。结果表明，Rayleigh对流的发生能够有效减小双膜理论中的液膜厚度；液相传质系数的LBM模拟值与表面更新理论预测值吻合较好。

针对气液固三相浆态床催化反应中，传递、反应、催化剂的原位表征均比较复杂的问题，为了有利于气、固相均匀分散于液相和反应温度在反应器中实现等温，通过对气液固三相反应工艺特性和反应器性能要求的分析，对微型气液固三相浆态床反应器进行了优化。根据微型浆态床对气液固三相反应分析的要求，采用图像法研究了分布器为G1、G2、G3，砂板直径为2、2.5、3 cm反应器中的流体力学性能特征，考察了气体流速、温度、反应器直径及气体分布器对气含率、气泡尺寸、气泡上升速率以及气泡分布的影响，并进行流体动力学模拟计算，确定了微型浆态床反应器的直径为2 cm，气体分布器为G3砂板的反应器结构，该反应器可以应用于反应过程中间态及液体产物生成过程的测试。

采用格子Boltzmann方法模拟多孔介质内的流动过程，通过预测渗透率，比较了单松弛模型、多松弛模型和熵格子模型在多孔介质计算中的优劣，为研究多松弛模型中各自由参数的影响，选择了12种组合进行模拟，此外，还将大涡模拟与格子Boltzmann方法相结合模拟了多孔介质内高Reynolds数下的流动及流型的转变。结果表明：单松弛模型和熵格子模型预测的渗透率随黏度逐渐增大，而多松弛模型得到的结果随黏度变化很小，另外，多松弛模型中不同松弛参数的组合对结果有较大的影响，通过比较推荐了模拟多孔介质时的最佳组合，计算结果与经验公式吻合较好。大涡模拟与多松弛模型结合较好地预测了多孔介质内流型的转变，Reynolds数越大，多孔介质内的涡越多，并且变大。

蒸发器是一种根据热法脱盐原理，利用稠油热采地面系统废热驱动，实现污水脱盐软化，进而回用锅炉实现水资源循环利用的装置。但是，由于油田污水水质的特殊性，使得其极易在蒸发器表面发生结垢行为。通过对污水水质分析，得出其结垢类型主要为碳酸钙垢。建立了碳酸钙垢在强制对流传热和过冷流动沸腾情况下于换热表面结垢的传热传质模型，计算了污水在蒸发过程中析晶污垢形成的数量，得出了与实验数据符合较好的计算模型。对稠油污水在蒸发器中的结垢情况可以进行较好的预测，并对安全生产和设备高效利用有一定参考价值。

以大亚湾核电站U型管自然循环蒸汽发生器为研究对象，根据蒸汽发生器上升通道沸腾段特点，建立了适合工程应用的漂移流模型动态方程。在验证稳态工作特性及与漂移流理论所涉及的关键参数准确性的基础上,进行了蒸汽发生器动态特性仿真与分析。结果表明，所建立的漂移流模型能够较准确地反映蒸汽发生器两相流的流动与换热特性。随着扰动的添加蒸汽发生器各参数都表现出合理的变化趋势，并准确地模拟出“虚假水位”现象，且负荷越高水位对扰动的响应速度与程度越大。

换热器管箱球膜密封是一种高温高压无泄漏的绿色环保新结构，针对该新结构与隔板之间不能采取传统强制密封的问题，对小直径管箱隔板提出了局部结构和整体结构两种设计形式，并通过案例分别对四边简支、对边简支和半椭圆固支、三边固支4种边界条件的隔板进行了强度设计计算，介绍了对固支边界条件隔板进行强度校核的计算式。对大直径收口管箱提出了分片组合的隔板结构。

船用蒸汽蓄热器作为舰船上弹射装置的重要组成部分，具有充、放汽时间短，短时间内蒸汽消耗量大等特点，其运行特性直接关系到弹射装置能否安全、稳定运行。建立了船用蒸汽蓄热器实验系统，以过热蒸汽作为充汽汽源，进行不同工况下的充汽、放汽及连续充放汽实验。实验结果表明：蓄热器充汽(放汽)过程中，其压力呈现先急剧上升(下降)后随充汽(放汽)阀门关闭下降(上升)，最终趋于稳定的强烈的非平衡热力过程；由非平衡热力过程导致的压降比随单位时间内充入蓄热器能量的提升而加大；蓄热器内温度变化滞后于压力变化，水温变化滞后于汽温变化。蓄热器非平衡热力过程研究可为蒸汽弹射系统的安全运行提供一定的技术支撑。

为了提高生物质秸秆的溶解率、优化秸秆组分再分布，采用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][OAc])的二元离子液体混合体系，考察溶剂组成、反应温度和处理时间三因素对预处理的影响。结果表明，随着[Bmim]Cl在二元离子液体中摩尔比的升高，秸秆溶解率呈先上升后下降的趋势；纤维素在处理后秸秆中所占比例也遵循此规律。随着温度升高，溶解率逐渐增加，当温度超过100℃时，二元离子液体溶解液的黏度发生突变，秸秆发生变性；此外，随着处理时间的延长，溶解率逐渐升高，但是超过3 h以后，溶解效果提升并不明显。综合各因素作用效果，确定最佳反应温度为90℃，最佳处理时间3 h。在此条件下，秸秆的溶解率达到46.53%，经处理后秸秆中纤维素比例达到55.77%。

使用离子液体1,3-二乙基咪唑磷酸二乙酯盐([EEIM][DEP])为反应溶剂主组分来溶解微晶纤维素进行羟丙基化衍生，微晶纤维素和醚化剂在离子液体中均可形成均相，通过碱化、醚化、酸化及洗涤等步骤制备得到不同取代度的羟丙基纤维素。考察了碱化反应温度、反应原料摩尔比、醚化反应时间及酸化剂的种类对羟丙基纤维素产品的收率和摩尔取代度的影响，并采用红外、核磁、TGA等手段对产品结构进行了表征。

研究在内径为16 mm、长度为600 mm的管式反应器中，利用负载型Mo/C催化剂，常压下催化生物柴油脱羧的效果。主要考察了温度、进料速率、催化剂用量、金属负载率等因素对生物柴油脱羧的影响。得到生物柴油脱羧去氧的适宜条件：反应温度为340℃，Mo在活性炭上的负载率为40%，催化剂用量为40 g，进料速率为0.3258 g·min^-1，在此条件下，酯转化率接近100%，液态烃产率为62.35%，液态产物中C15烷烃、C17烷烃和芳香烃为主要组分。固态、液态、气态产物分布分别为8.73%、63.04%和28.23%。实验研究了在较适宜的条件下Mo/C催化剂的寿命，并且分析了其失活的原因。

通过调变取代基及中心金属离子种类调控金属卟啉的微观分子结构和宏观性质与功能是设计高活性、高选择性的金属卟啉催化剂的关键及富有挑战性的课题。取代基和中心金属离子对金属卟啉电子结构性质的影响研究可为金属卟啉催化剂的精确设计提供重要的理论依据。采用基于密度泛函理论计算化学方法系统地研究了不同取代基(—OCH₃、—CH₃、—H、—NO₂)及中心金属离子(Mn、Fe、Co、Cu、Zn)对卟啉电子结构性质的影响，试图从本质上理解金属卟啉微观结构和宏观催化性能的关系。结果表明，吸电子基—NO₂总是降低金属卟啉的最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)能级，而供电子基—CH₃和—OCH₃总是升高金属卟啉的HOMO和LUMO能级。变价金属(Mn、Fe、Co)卟啉的前线分子轨道主要由金属离子的3 d轨道组成，有利于活化分子氧。不变价金属(Cu、Zn)卟啉的前线分子轨道的成分为卟啉配体形成的大π键，电子流动性好，故不变价金属也有较高的催化活性。Fukui函数分析表明变价金属卟啉的活性中心位于中心金属离子，而不变价金属卟啉的活性中心可能在卟啉配体上。

选取了3种离子液体：氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)以及氯化1-辛基-3-甲基咪唑([Omim]Cl)，对油料作物木质纤维素部分：花生秸秆、花生壳以及油菜秸秆进行了预处理。对处理前后的物料进行了组分、酶解产糖以及结构分析。原料经酶解后，花生秸秆的产糖率最高(54.31%)，且木质素含量最低，表明其更利于生物燃料的生产。3种离子液体中[Bmim]Cl预处理效果最好，产糖率最高可达85.43%(花生秸秆)。采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)分析，花生秸秆表面最不完整，结构松散，结晶区域少。经离子液体处理后，所有物料均变得疏松多孔，表面粗糙，提高了物料的可及度。在此基础上，分析阴阳离子对于木质纤维素的溶解过程，发现氯离子和[Bmim]⁺对于纤维素的溶解影响最显著。

由于离子液体对CO₂具有较好的溶解选择性，离子液体支撑液膜分离CO₂越来越受到关注。比较了含3种不同阴离子的常规离子液体([bmim][BF₄]、[bmim][PF₆]、[bmim][Tf₂N])作为支撑液膜的液膜相分离CO₂/CH₄的性能，考察了咪唑环上烷基链长对离子液体支撑液膜性能的影响。考虑向离子液体中引入胺基和羧基等亲CO₂基团，制备了1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体([bmim][β-Ala])，考察了 [bmim][β-Ala]支撑液膜分离CO₂/CH₄的性能，并对在CO₂渗透测试前后的支撑液膜进行了FT-IR分析，发现氨基酸离子液体中的—NH₂和CO₂的较强作用以及该离子液体的高黏性影响了CO₂的透过性，使[Bmim][β-Ala]支撑液膜的CO₂透过率低。

酚类化合物(如苯酚、甲酚和二甲酚等)是重要的化工原料和化工中间体，主要来自煤加氢液化油和中低温热解的煤焦油中。目前油中酚类化合物的分离方法主要是碱水洗脱法，这种方法不仅要消耗大量强碱、强酸，而且产生了大量含酚废水，导致分离成本和污染治理费用高，制约了煤液化油和煤焦油中酚类化合物的回收和利用。因此，有必要开发新的分离方法，避免使用酸碱溶液、采用非水相分离方法分离油中的酚类化合物。本文研究发现，卤咪唑基离子液体是一种高效的非水介质，可以用来萃取分离油中的酚类化合物。不同阴、阳离子结构的咪唑基离子液体萃取模拟油中苯酚表明[Bmim]Cl是较好的萃取剂，得因于它能形成较强的分子间相互作用。离子液体的用量与油中酚的量相当，用量少。在20~50℃的萃取温度内，温度对酚的萃取率影响很小。通过加热气提的方法可以使萃取酚后离子液体得到再生，并能重复使用，萃取率几乎不变。进一步将离子液体应用于真实油的酚类化合物的分离表明，咪唑基离子液体[Bmim]Cl萃取酚的效率可达92.5%，是一种具有潜在应用前景的萃取剂。

使用氯代丁基咪唑盐离子液体的水溶液分离白松中的木质素。在[C₄min]Cl/H₂O质量比为6∶4，混合液与白松质量比为10∶1，提取温度150℃下，提取白松木质素。离子液体-水可多次循环用于提取白松木质素，溶剂体系循环使用对木屑失重率、木屑残渣综纤维素含量和离子液体木质素提取率均有影响。通过UV和FT-IR分析提取物的结构，并与磨木木素比较，证明提取物中有木质素的特征官能团。通过SEM分析观察提取木质素前后木屑表面的变化，发现提取后木屑表面出现了大量纹孔，纹孔膜消失。

利用浸渍法将[NH₃P-mim][BF₄]和[MEA]L两种离子液体负载到AC、Al₂O₃和MCM-41上，考察了对CO₂的吸附性能，确定了[NH₃P-mim][BF₄]/AC对CO₂的吸附性能最优。并对[NH₃P-mim][BF₄]/AC考察了不同负载量、不同温度下对CO₂的吸附性能，确定了固载离子液体对CO₂的吸附容量随着负载量的增加而增加，且30℃是固载离子液体吸附CO₂的最佳温度，吸附容量达到0.063 mmol CO₂·(g SILP)^-1。对[NH₃P-mim][BF₄]/AC进行红外和热重两种表征，确定了负载离子液体的结构以及在50℃以下优良的热稳定性。

实验搭建了一块120 m²的浅滩鼓泡浓海水晒盐池，盐池中含9120个直径为1 mm的鼓气孔，采用额定流量为420 m³·h^-1的鼓风机鼓泡。测定了鼓泡池及1 m²对照盐池液位、温度、波美度、环境温湿度的变化，分析了气象条件和鼓气量对蒸发量的影响。研究表明，从上午12点至下午3点鼓泡晒盐效果最佳，在最佳条件下比对照池每小时可多蒸发120 kg水蒸气，但通过鼓气直接带走的水蒸气量不足8.7 kg，漂浮的气泡使盐池表面积增加50%~60%，多蒸发约50%的水蒸气，其余的水蒸气通过其他方式蒸发。与传统晒盐方法相比，浅滩鼓泡晒盐具有更快的蒸发速率，若能显著降低鼓泡管路成本和能耗，将具有较好的应用前景。

研究了流股混合顺序对热集成用水网络的能耗影响。首先，根据两流股的混合规则，基于热力学分析的方法研究了多流股的水网络中，不同的混合顺序对系统能耗的影响。然后，根据产生的影响结果，归纳出混合顺序的规则，可用于指导选择适当的流股混合顺序，从而提高系统节能效果。

采用玻碳/铂为惰性阳极，以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl/AlCl₃)离子液体体系为电解液，研究了离子液体电解铝工艺，优化了电解工艺条件，探讨了电解影响因素。结果表明，当电解液[BMIM]Cl∶AlCl₃摩尔比为1∶2.00时，随着温度的升高，铝的沉积槽电压逐渐减小，电流密度增加，但电解液的稳定性减弱，当温度达到90℃时，电解液分解明显。当电解温度一定时，随着[BMIM]Cl∶AlCl₃摩尔比的增加[(1∶1.25)~(1∶2.00)]，电流密度增加。通过赫尔槽实验，SEM、XRD分析了电解铝的沉积形貌和晶相结构。随电流密度的逐渐减小，沉积层变薄，晶相结构变化不大；相同电流密度区随温度的升高，沉积层逐渐变得粗糙。计算了不同槽间距下的槽压与电流密度的关系。

采用宏观检查、化学成分分析、金相组织、扫描电子显微镜、力学性能测试方法对某石油公司制氢车间试车运行仅18 h即发生破裂的HP40Nb钢制氢转化炉炉管进行了分析。结果表明：炉管破裂失效的主要原因是高温蠕变破裂，严重超温是导致蠕变发生的直接原因。

合成了两种新型酯基功能性离子液体1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺([CH₂COOCH₃MIM]NTf₂)和1-对甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺([CH₂C₆H₄COOCH₃MIM]NTf₂)，研究了化合物的热稳定性，在各种溶剂中的溶解性以及在有机溶剂乙腈、DMSO、甲醇和乙酸乙酯中的电导率，同时比较了其与常用的富集材料Tenax的富集效果。结果表明：该类离子液体在300℃以下基本没有失重，热稳定性较好； 能与大多数有机溶剂互溶，溶解性随着溶剂极性的增加而增大；离子液体的电导率随着浓度和温度的升高而升高，且在不同有机溶剂中电导率相差较大，其顺序为κ(乙腈作溶剂)>κ(甲醇作溶剂)>κ(DMSO作溶剂)>κ(乙酸乙酯作溶剂)；离子液体[CH₂COOCH₃MIM]NTf₂对酯类物质的富集效果优于Tenax。

依托铁基离子液的氧化性能，以其为氧化性脱硫剂，设计了离子液氧化脱硫除硫化氢的流程工艺。组装了以动力波反应器为喷淋吸收塔，空气鼓泡再生塔以及硫磺分离罐为单元操作设备的实验装置。并以此完成了10 m³·h^-1焦炉煤气侧线验证实验，获得近90%的脱硫效率，为离子液在工业脱硫污染控制方面的应用积累了宝贵的经验。

以过氧化苯甲酰为引发剂，采用反应挤出法将苯乙烯(St)接枝到等规聚丙烯(iPP)上，并考察了St浓度对接枝PP结晶性能、流变性能和发泡性能的影响。由FTIR、GPC和MFR表征结果表明St成功接到PP上；DSC结果表明，接枝PP结晶峰值温度与iPP相比最大提高了15.4℃；由剪切流变测试结果，在低频区，接枝PP的G'值增大，出现明显的剪切变稀现象，tan δ-ω曲线中出现平台，说明接枝PP中有长支链结构的存在；由于接枝PP的熔融流动速率降低即熔体强度提高，使得接枝PP的泡孔更规则。

使用高分辨透射电镜和比表面孔径分析仪，采用Boehm’s滴定法和N₂吸附法，对不同条件酸处理得到的官能团化的碳纳米管进行了系统表征。研究发现碳纳米管是以管间堆积孔为特征孔的大中孔材料，酸化处理增加了管间堆积孔的孔容和比表面积，但对微孔和开口管腔孔有堵塞效应，该效应随着官能团的增加而明显。同时考察了总酸量对比表面积的影响，发现当总酸量在1 mmol·g^-1附近时比表面积较高。

水热法是一种低成本、低能耗、低污染的绿色化学合成方法，在锂离子蓄电池正极粉体材料的制备方面拥有广阔的前景。LiFePO₄/C复合材料因为其高安全性，有着广泛的应用，但在水热条件下不容易获得分散性好的纳米级的LiFePO₄粉体材料。本文通过研究pH值、反应温度、反应时间等影响因素对水热产物性能的影响，使用水热法制备出分散性好、电化学性能优良的LiFePO₄/C纳米复合材料。

目前铁基离子液在基础和应用研究方面得到广泛的关注。从合成铁基离子液的原料出发,通过调节不同原料配比,系统研究了在空气气氛和水环境条件下铁基离子液的合成过程及现象。探索了水相废液再循环使用合成铁基离子液的绿色零排放工艺,对比了无水和水相两种不同环境下产物铁基离子液的差异,以及可能的相互转化条件,为理解和推动铁基离子液的相关研究与应用提供基础参考。