采用平衡态分子模拟方法对ρ^*=0.85~1.0，T^*=0.6~1.5范围内共30组的液固共存态Lennard-Jones体的黏弹性进行研究。模拟所得真实物质Ar的约化黏度与实验值误差为6.69%，验证了本模型对真实物质的可拓展性；同时，液固共存态下Lennard-Jones体模型的黏度模拟值与文献值吻合较好，误差小于5.16%，模拟精度较高。从环境参数（T^*、ρ^*）和分子参数（L-J势参数ε、σ）两方面，观测了Lennard-Jones体的静态（黏度η^*、无限大频率的剪切模量G_∞^*）及动态（储能模量G'^*、损耗模量G"^*）黏弹性的变化规律，并在此基础上解释范德华力对黏弹性的影响机理。结果表明，ρ^*升高或T^*降低将导致η^*、G_∞^*的升高，而T^*、ρ^*的升高则会使得中高频区的G'^*及G"^*增大；L-J势参数ε、σ的增大均能促进体系固态化，增强其静态及动态黏弹性，可为工程上高效利用单原子物质的黏弹性提供理论指导。

为了实现不同温度下正构烷烃及其混合物热力学性质的准确预测，以正构烷烃（n-C₄~C₁₀）为训练集，通过对全原子OPLS-AA力场中非键相互作用参数（ε）的模拟优化，得到了ε与对比温度（T_r）以及正构烷烃碳原子个数（N_C）的经验关系式。利用该关系式计算出不同温度不同种类的正构烷烃的ε值，预测了正构烷烃纯物质及其混合物的黏度、密度、扩散系数等物性，并将新力场模拟计算值与理论估算值以及实验值进行比较。结果表明，采用优化温度相关力场预测烷烃及其混合物的物性与实验值最为吻合。密度、黏度和扩散系数的预测值与实验值的相对偏差分别小于2%、5%和10%，显著优于目前的理论方法和原OPLS-AA力场模拟计算的预测值。上述温度相关力场参数的确立，对于利用分子动力学模拟方法准确地预测正构烷烃及其混合物的热力学性质具有重要的实际应用价值。

颗粒-壁面撞击行为和气固相间作用对撞击分离器的性能具有重要影响。基于玻璃珠及煤粉的单颗粒撞击实验数据建立平均撞击恢复系数模型，采用非球形颗粒曳力模型对平板式撞击分离器的分离性能和气固流动开展数值研究。结果表明，采用基于实验的平均恢复系数模型以及考虑颗粒形状的曳力模型，能够准确地预测撞击式分离器的总分离效率和分级分离效率。颗粒分离过程中，Stokes数较大的颗粒对颗粒-壁面撞击模型比较敏感，Stokes数较小的颗粒对气固曳力模型比较敏感。

采用耦合水平集-流体体积（coupled level set and volume of fluid）方法结合高斯随机分布扰动对多液滴同步冲击平面液膜飞溅过程进行了三维数值模拟，通过分析压力、速度等细微场量分布，揭示了中间薄膜射流的生成、破碎以及后期柱状射流的形成机理。此外，讨论了Weber数、液膜厚度、液滴间距对薄膜射流高度的作用规律。结果表明，在液相加入高斯分布扰动后可以充分反映液滴冲击飞溅特征；相邻液滴颈部区域射流接触后，接触区压力梯度骤然升高，与流体运动间断共同作用下形成向上运动的薄膜射流，随后在流体不稳定性与气相涡流作用下发生破碎；薄膜射流高度随Weber数和液膜厚度升高而增大，液滴间距减小时，射流高度增大。

为探索页岩气段塞流气液两相流量的测量方法，以Chisholm模型为基础，利用量纲分析法建立了文丘里湿气虚高模型和液相求解方法，并用其预测段塞流液膜区的气液相流量测量。同时，假设段塞流的液塞区为均相流，基于段塞流闭合模型和文丘里均相流模型，建立了液塞区气液相流量与液膜区气相流量的关系。提出利用一种以管道压力信号、文丘里收缩段与扩张段差压信号判断液塞来临的新方法，并加入逻辑回归法提升对液塞来临判断的准确性。在间歇性段塞流某页岩气平台井口进行了19 d的在线测试比对，结果表明，与大型气液计量分离器相比，文丘里湿气测量系统在加入了段塞流补偿方法后，气相测量19 d累计偏差从14%改善至1.08%，液相累计偏差从-57%改善至-11%。

堆叠筛板填料已在核电站放射性气体除气塔中得到成功应用。针对这一新型填料的应用设计，在较广泛的气液流量下，对气液并流下行通过不同规格堆叠筛板填料的阻力特性进行了系统的实验。实验填料共6种规格，孔径参数包括6、10和14 mm，不同孔径填料对应不同的孔间距、板间距，每种孔径填料具有正方形和正三角形两种筛孔分布方式。通过压降数据分析，研究了流动参数和几何参数（孔径、开孔率、布孔方式、板间距）对气液两相并流通过填料的流动行为及压降特性的影响；结合多孔板阻力系数经验公式提出了堆叠筛板填料干板阻力系数的计算模型，模型很好地反映了不同几何参数对干板阻力系数的影响，预测偏差在5%范围以内；基于均相流模型提出了堆叠筛板填料气液两相压降的预测模型，模型预测偏差在10%范围以内。研究工作对堆叠筛板填料塔的应用设计及进一步的传质动力学研究有一定参考价值。

设计了32电极三维电容层析成像（ECVT）系统用于矩形喷动床内颗粒流动特性的研究。建立有限元仿真模型并计算灵敏场，对传感器特性进行仿真分析并成像验证了该灵敏场的准确性。搭建同尺寸的喷动床，应用32电极ECVT数据采集系统获取喷动床ECVT电极对间电容，选用线性反投影（LBP）算法重建床内三维介电常数分布。实验结果显示，研发的32电极ECVT系统可以有效地检测到喷动床内部颗粒从静止到循环运动全过程的规律性运动，从而为喷动床内部颗粒运动特性的研究提供了有效手段。

建立扭转流换热器和弓形折流板换热器两种周期性全截面模型，采用计算流体力学方法对两种换热器的传热系数、阻力、综合性能进行了数值研究。分析了扭转流换热器管束支撑物类梯形导流板结构参数对换热器传热和流阻性能的影响。结果表明：导流板倾角和相邻两组导流板间距对扭转流换热器传热性能的影响显著，导流板宽度的影响次之，每组导流板的数量的影响较小。扭转流换热器优化结构，压降较弓形折流板换热器降低42.5%~46.9%，综合性能提高7.2%~14.1%。研究结果为管壳式换热器结构优化和强化传热提供了新方案。

依托流体可视化环道装置，设计并加工稠油掺气减阻模拟装置，实验研究水平管内两种稠油模拟油掺气流动阻力特性，拍摄不同气液流量比下的管流流型，分析不同实验条件下气相对稠油的减阻效果并建立相应的压降预测模型。结果表明：在气液比0~15范围内，共观察到六种流型，分别是泡状流、弹状流、分层流、段塞流、环状流、雾状流。220^#与440^#模拟油所对应的管路减阻率分别在气液比1.17和0.96时达到最大值48.19%和33.76%，当掺气比为0.9~1.2时，减阻率均可维持在20%以上。其机理可归结为空气使油-油接触转变为油-气-油接触，降低了混合相的层间剪切应力。Dukler法不适用于高黏气液两相流，所建立的稠油-气两相压降模型预测值与实测值吻合良好，平均相对误差在20%以内。

采用欧拉-欧拉双流体模型，基于水-玻璃珠体系，对长×宽×高尺寸为240 mm×12 mm×1800 mm的竖直窄通道充分发展段内液固两相流动特性进行了数值模拟。结果表明，沿窄通道竖直方向0.7 m以上液固两相流动进入充分发展阶段，在充分发展阶段的窄通道截面上，狭长方向与狭窄方向各位置颗粒速度及浓度均呈中心区域高、贴近边壁区域低的分布趋势；随着入口液速提高，截面各位置颗粒速度均提高，而颗粒浓度在流道中心区域降低，在贴近壁面区域升高；随着初始固相体积分数增加，截面各位置颗粒浓度均提高，而颗粒速度在流道中心区域略有降低，在贴近壁面区域略有升高；在窄通道截面狭长方向两端靠近三边壁影响的区域存在颗粒增浓效应，在截面狭窄方向颗粒速度和浓度分布梯度较大的区域无量纲占比随着入口液速的提高而提高，随着初始固相体积分数的提高而减小。

为研究两相流动中热量传递机制，基于格子Boltzmann热模型及大密度比模型，将相变源项引入到控制两相密度分布函数中，来描述温度场对气液相变的影响，提出了一个可以描述气液密度比达到2778的传热相变复合模型。通过对压力速度分布函数的回归修正克服了气液密度比过大造成的数值不稳定问题。模拟了溴化锂水溶液中双气泡的上升运动过程及周围的温度场分布，研究发现：双气泡上升时，碰撞前上方气泡温度高于下方气泡，碰撞时，两气泡间液桥打开，发生热量传递，气泡内部温度变得均匀；双气泡体积先减小再增大，碰撞时体积达到最大值，在融合成一个气泡后体积逐渐缩小，最终趋于稳定；初始气泡的体积越大，气泡上升过程中的速度越大。

针对V锥流量计应用Chisholm模型测量气液分层流时误差较大的问题，采用节流比分别为0.55、0.65和0.75的三个V锥流量计，实验研究了高含气率（体积含气率>95%）气液分层流条件下，气、液相流量、压力以及节流比对Chisholm模型修正因子C的影响规律，并建立气液分层流测量模型。结果表明，修正因子C随Lockhart-Martinelli参数X_LM的增大而单调递减，但基本不受压力和气体密度Froude数的影响，而节流比变化则对C有一定影响；建立了C随X_LM变化的测量模型，获得了不同节流比的V锥流量计气液分层流测量新模型。对于节流比为0.55和0.65的V锥流量计，分别在94.6%和88.6%置信水平下，新模型预测的气相流量相对误差不超过±3.0%；节流比为0.75时，在91.7%置信水平下，预测的气相流量相对误差不超过±4.0%。

两相宏观排驱特性是由微观孔隙尺度排驱特性决定的，而微观孔隙尺度多孔介质又处处不均匀、各向不均匀。为了研究孔隙尺度孔隙结构特征对驱替特性的影响，采用了独特设计的微多孔实验段，固定骨架圆柱间距离而变动驱替流体可流通方向，在此基础上研究了孔隙结构特征对驱替特性的影响。对于孔隙特性的表征采取了孔隙方向、关键比率（最大孔隙尺度与最小孔喉尺度比值）、迂曲度和孔隙率四个参数。结果表明：同流量时，微多孔结构的孔隙角越大、迂曲度越小，则对应的非浸润相（十二烷和十六烷）的饱和度（驱替效率）越高；对于不同流量，所有的微多孔结构都按照流量越大，则非浸润相（十二烷和十六烷）饱和度越高的规律变化；关键比率和孔隙率影响必须结合孔隙结构来判断；孔隙角、流量相同时，两相黏度接近的驱替效率更高。

为了研究快速流化床颗粒的团絮特征，建立了基于多相质点网格法的快速流化床气固多相流三维数理模型，气相场采用大涡湍流模型，通过求解牛顿运动方程得到颗粒相运动信息，气固间相互作用力采用Gidaspow曳力模型，固体间作用力通过计算颗粒应力梯度得到。基于该模型，对三维快速流化床上升管（H=3 m、d=0.1 m）气固流动开展了数值模拟，并与实验进行了校正，研究了在气速工况U_g=5.28 m·s^-1下的颗粒（ρ_p=2650 kg·m^-3、d_p=250 mm）团絮性质，实现了对上升管内颗粒团絮的基本类型（条形团絮、马鞍形团絮、U形团絮）的成功预测，并揭示了不同类型团絮在上升管内形成、发展、聚并直至破碎的演化规律。结果表明，上升管径向颗粒团絮的平均颗粒浓度分布呈现中间低两边高的环核结构，颗粒团絮速度的分布与其相反；随着轴向高度的增加，颗粒团絮的颗粒浓度逐渐降低而速度逐渐增加，但达到一定高度后变化减缓。

分别以ZrO₂、SiO₂及ZrO₂-SiO₂复合氧化物为载体，采用等体积浸渍法制备了Ni含量为10%（质量分数）的催化剂，考察了其催化乙酰丙酸液相加氢性能。采用N₂-物理吸附、NH₃-TPD、H₂-TPR、XRD、TEM等表征手段对催化剂进行了表征。研究结果表明，在所制备的催化剂上，乙酰丙酸先经C=O加氢生成4-羟基戊酸，后者快速脱水酯化为γ-戊内酯。Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂较Ni/ZrO₂与Ni/SiO₂催化剂具有高的金属分散度和丰富的表面酸性中心，表现出高的C=O加氢活性以及优异的乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯性能。在反应温度为200℃，氢气压力4 MPa的反应条件下，乙酰丙酸的转化率达到100%，γ-戊内酯的选择性大于99.9%。

降膜结晶是工业生产对二甲苯的重要方法。以多孔介质分形理论为基础开展对二甲苯降膜结晶动力学的研究。通过动力学模型优化实验条件，结晶条件为进料速度为60 ml·min^-1、结晶温度-15℃、原料预冷温度25℃，发汗条件为升温速率1℃·min^-1、发汗终温5℃。在此条件下测定降膜结晶过程中对二甲苯结晶量以及液相夹带量，建立了晶体生长速率方程和液相夹带速率方程，相关系数分别为0.967和0.977，模型可靠。结果表明随着过饱和度的增加，液相夹带速率增长更快，晶层中夹带液相体积分数越大，晶层孔隙率越大。晶体生长速率方程和液相夹带速率方程的建立对工业降膜结晶生产对二甲苯过程中，通过调节液膜过饱和度控制晶层生长具有重要参考意义。

针对乙酸酯化法生产乙酸乙酯分离过程复杂、能耗大的缺点，提出了一种带侧线反应精馏-渗透汽化（RD-PV）集成过程。通过反应精馏塔侧线采出和渗透汽化膜组件及时移出水分，促进酯化反应向正反应方向进行，在达到乙酸高转化率的同时使乙酸乙酯产品达到高纯度。研究了反应精馏塔侧线采出位置、采出比、反应段塔板数、精馏段塔板数以及膜组件个数等对年度总成本（TAC）的影响，获得了TAC达到最小的过程参数。与传统双塔精馏分离过程对比，RD-PV集成过程节省能耗26.6%，但膜材料价格对RD-PV集成过程的TAC有较大影响，随着渗透汽化技术的成熟，当膜材料价格低于1913 CNY·m^-2时，RD-PV集成过程在经济上占据优势。

低温煤焦油组分的分离对其充分利用具有重要的作用。分别以正十二烷、甲苯和苯酚为模型化合物，采用实验和Aspen Plus模拟两种方法得到了低温煤焦油中脂肪烃-芳烃-酚类三元体系的液液平衡关系，并模拟了N，N-二甲基甲酰胺（DMF）水溶液萃取分离该体系时的典型三元相图。结果表明，Aspen Plus采用UNIF-LL法模拟得到的三元相图与实验测定结果吻合较好。甲苯在正十二烷-甲苯-苯酚体系中作为共溶溶剂，促使三元体系成为均相。根据正十二烷、甲苯和苯酚在DMF中的溶解性差异，结合Hansen溶度参数理论，通过在DMF中添加不同含量的H₂O以调节萃取剂的极性，可使正十二烷和甲苯依次从均相体系中分离。通过对萃取温度、剂油比和萃取剂含水量进行优化，最终在303.15 K，剂油比为1.5时，以DMF对模型油进行单级萃取，可以得到纯度为93.2%的正十二烷；相分离后向萃取相中添加DMF量30%的H₂O，可分离出纯度为93.4%的甲苯。

旋进涡核（PVC）现象会削弱旋风分离器对细颗粒的捕集效率。利用数值模拟方法研究纯气相流场中涡核的运动频率和偏心程度。结果表明：随着蜗壳包角的增大，排尘口截面涡核的运动频率和偏心程度都逐渐减小，PVC现象被削弱，蜗壳包角大于270°以后，纯气相流场中的PVC现象基本消失。入口切进度对排尘口截面涡核运动特性的影响会因蜗壳包角而有所不同。相比于入口结构的对称性，涡核偏心程度与下行气流的能量损失相关性更强。下行气流的能量损失越多，下行期间汇入内旋流的气流能量越高，内旋上行气流受到的横向扰动越大，汇入气流的能量超过某一阈值后，引发涡核摆动。而涡核旋转频率受下行气流能量损失的影响则较小。

将电容去离子技术（CDI）与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆（PSMCDI），并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置，以Cl^-/SO₄^2-水溶液为模拟体系，并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜（ASV和ACS）作为膜元件，系统地研究了各参数（PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速）对单价离子选择性的影响。结果表明，总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加，但是对于单价离子（Cl^-）选择性降低。随着操作时间的增加，单价离子（Cl^-）选择性也降低。对于ASV膜，在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min^-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时，在相同条件下，ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。

将磁分离技术和化学絮凝法、溶剂萃取法相结合，提出磁絮凝法和高梯度磁流体萃取法集成处理高浓度含Cr电镀废水的新工艺。采用磁絮凝法对高浓度含Cr电镀废水进行一次处理，通过正交实验方法获得了最佳磁絮凝条件：pH 8，磁性Fe₃O₄颗粒用量4 g，搅拌速度80 r·min^-1，主絮凝剂PAFC用量6 ml，可使废水中Cr浓度由4325.13 mg·L^-1降为29.8 mg·L^-1；采用高梯度磁流体萃取法对磁絮凝后废水进行二次处理，将该废水流经两个串联的高梯度磁流体萃取装置，持续动态萃取7 h，在最佳萃取条件下，最高萃取率为99.40%，平均萃取率98.97%，总萃余液Cr浓度由29.8 mg·L^-1降为0.31 mg·L^-1，低于国家排放标准；碱性条件下磁流体萃取剂反萃率大于90%，再生磁流体萃取剂可重复使用。

模糊Petri网作为一种知识表达模型，能够用于工业过程系统故障推理和诊断。然而，模糊Petri网的建立大多需要先验知识，为此限制了其广泛应用。为了能够有效利用工业生产过程数据，提出了一种基于关联规则的条件状态模糊Petri网，并将其用于工业过程故障推理与诊断。采用数据挖掘的关联规则方法提取模糊Petri网的模糊规则及置信度，通过变量间的关联分析，将影响置信度的关键主元（条件量）提取出来，建立条件状态模糊Petri网；基于极大代数的迭代算法进行动态置信度逆向推理，可以获得工业过程的故障发生概率。该方法实现了故障诊断网络的数据驱动，从而提高故障诊断的快速性与准确性，某化学反应研究表明所提方法的有效性。

作为一种经典的方法，主成分分析（PCA）在多元统计过程监控领域得到了广泛的应用。然而，主成分分析及其各种改进方法仅从原始数据中提取了一层特征，缺乏对深层次特征的提取。计算机领域深度学习技术的发展表明了深层次的网络结构有利于数据特征的提取，因此，将主成分分析网络（PCANet）这种深度学习网络结构引入到故障诊断领域，与多元统计过程监控方法进行结合，以增强故障检测效果。在PCANet框架下，针对工业过程数据的动态特征，在网络结构中增加了状态空间模型作为动态层以解决动态性问题。此外，还以故障检测为目标重新设计了输出层。最后，通过在TE过程上的仿真测试验证了该方法用于故障检测的可行性和有效性。

弯头在管路系统中主要起到改变介质流动方向的作用，是油气输送中最常用的管道部件之一。重点研究了液化气脱硫装置再生塔返塔管线弯头的腐蚀失效机制。从宏观和微观两个角度入手，研究了失效弯头部位的腐蚀孔孔径分布、减薄规律，进而利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-能谱仪（SEM-EDS）对样品进行了系统的理化分析。结果表明：沿流体流动方向，腐蚀逐渐加剧，在弯头的中部和出口形成完全破坏区；流体冲刷会破坏电化学腐蚀形成的产物保护膜，减弱产物膜对基体的保护作用，导致内壁不断被腐蚀，这是弯头腐蚀失效的主要原因。此外，热稳定性盐（HSS）的存在也加剧了弯头的腐蚀。

研究了模拟南海海洋大气环境下铝合金表面环氧锌黄/丙烯酸聚氨酯涂层体系的失效过程，通过循环加速、紫外/冷凝和中性盐雾的对比试验，探讨了在循环加速试验中紫外-冷凝试验和盐雾试验分别对复合涂层失效过程以及对聚氨酯面漆和环氧底漆失效机制的影响。结果表明，紫外-冷凝过程对丙烯酸聚氨酯面漆有较强的破坏作用，但对复合涂层体系整体的阻抗变化影响较小；紫外-冷凝过程中，位于面漆玻璃化转变温度范围内的试验温度，以及紫外光对氨基甲酸酯基团的破坏作用，是导致面漆发生破坏的主要原因。盐雾试验对面漆的失光率和色差变化影响不大，但连续的盐雾渗透对涂层体系的阻抗下降具有明显的加速作用，同时导致涂层与基材的附着力显著降低。相比单独的紫外-冷凝试验或盐雾试验，循环加速试验综合考虑了南海海洋大气中强太阳辐射、高温高湿、高盐分和温差等环境因素，能更准确反映南海大气环境中复合涂层的失效过程。

高压氢系统中橡胶O型圈密封结构直接与高压高纯氢气接触，常会发生氢的侵入和溶解继而造成橡胶溶胀，但吸氢膨胀对其密封性能的影响鲜有报道。为解决这一问题，提出了耦合氢致应变的橡胶超弹性本构模型；然后基于有限元软件ABAQUS，通过编写用户材料子程序（UMAT），建立了考虑吸氢膨胀效应的高压氢气橡胶O型圈密封有限元模型，同时对模型进行了验证。并基于该模型研究了吸氢膨胀对高压氢气下橡胶O型圈密封特性的影响。结果表明：吸氢膨胀提高了密封面上的接触应力，利于密封条件的形成；但同时也增加了O型圈截面的高度和面积以及O型圈的Mises应力，加剧了橡胶O型圈出现裂纹的倾向，降低了密封可靠性。在设计高压氢气橡胶O型圈密封结构的预压缩率和沟槽高度时应充分考虑吸氢膨胀效应的影响，以避免出现O型圈应力过大或挤出失效。

核主泵的密封性能是钠冷快堆安全评价的重要指标。以某型试验钠冷快堆核主泵为研究对象，提出了一种适用于钠冷快堆核主泵的双端面自泵送机械密封；运用正交试验法设计试验方案，并基于Fluent进行数值仿真模拟，探讨了该机械密封结构参数和工况参数对端面开启力和泄漏率的影响，分析了泵腔氩气零泄漏要求下的密封阻塞流体的压力调节范围。结果表明：在试验参数的范围内，槽面宽比和螺旋角对开启力均有影响，且槽面宽比影响更为显著，开启力随着槽面宽比和螺旋角的增大有上升的趋势；槽面宽比对泄漏率影响显著，泄漏率随槽面宽比的增大迅速增大。得到了最大转速和停机工况下阻塞流体压力与泄漏量、开启力的关系式；当泵腔工作压力为0.05 MPa时，只要阻塞流体压力不超出0.0528~1.6378 MPa区间均能保证密封安全有效。

以蓖麻油基阴离子水性聚氨酯为载体，采用生物3D打印技术制备含碳酸酐酶的生物活性聚氨酯涂层，并与传统涂覆法制备的含酶涂层进行对比。通过动态光散射、红外、扫描电镜-X射线能谱、热重、接触角等各种手段对涂层中酶与水性聚氨酯之间的相互作用进行了分析表征。结果表明，在形成生物活性涂层过程中，碳酸酐酶是通过与聚氨酯链段上阴离子基团的静电吸引被固定在聚氨酯涂层中。催化活性结果表明，与传统涂覆法相比，涂层的酶活回收率为50.51%，比传统涂覆法提高了4倍。这可能是由于生物3D打印技术制备的含酶涂层更薄、更均匀，表面更平滑。

动态光散射的研究发现，牛血清白蛋白初级团聚体（BSA-PAs）的分散体在三价反离子钇离子（Y³⁺）作用下，团聚出现再稳定现象，即反离子浓度较低时BSA-PAs团聚速度较慢，增大反离子浓度团聚速度加快，再进一步增加反离子浓度其团聚速度反而又变慢了。经分析，BSA-PAs在高离子浓度下的再稳定性现象是由于过多的三价反离子与BSA-PAs表面结合导致表面偶极子增加所产生的短程排斥性水合力所致。小角光散射仪的静态光散射（SLS）和透射电镜（TEM）测试结果表明BSA-PAs团聚体在低和高反离子浓度时生成结构疏松的纤维状团聚体，在中间浓度时生成结构致密的球形团聚体，SLS和TEM进一步验证了高离子浓度时短程水合力的产生。这种短程水合力只在蛋白质带电或极性区域产生，它只能保护这些区域以免团聚发生，却不能保护两端的疏水性区域，所以BSA-PAs两端在反离子诱导团聚时相互连接生成纤维状团聚体。

三塔式循环流化床（TBCFB）是基于低阶煤分质转化利用理念开发的新型工艺系统，包含热解、气化及燃烧三个主反应器。提出了采用半焦颗粒代替石英砂作为循环热载体的新工艺，并使用Aspen Plus建立了基于半焦颗粒的TBCFB系统模拟流程，寻求系统内物料转化和能量利用的适宜操作条件。结果表明，只需燃烧40%的热解半焦，即可满足低阶煤在600℃热解和60%的热解半焦在800.9℃进行水蒸气气化所需热量；与石英砂或高温灰相比，利用热容较高的半焦颗粒作为循环介质可以显著降低热载体循环量，与原煤质量比仅为5.5。综合气化产物组成、低热值和冷煤气效率等指标，适宜的水蒸气与反应半焦质量比为1.5。上述模拟结果对半焦循环TBCFB新技术的工业应用具有一定指导意义。

随着DCMFC产电周期的增加，阴阳极间的液位差明显增加。为解析此现象，从蒸发、渗透压、生物代谢及电场角度考察了质子和水的传递行为，研究了产水与电池性能的关系。结果表明：360 h内蒸发、渗透压引起的液量变化少于0.50 ml（液面降低0.5 mm）；断路312 h，阳极代谢气体使PEM形变凸向阴极，阳极液减少6.20 ml（下降6.5 mm），阴极液增加10.75 ml（上升11.2 mm），两腔液位差达17.7 mm；通路下，除膜的形变，水合质子被电渗透到阴极并还原成水，312 h内阳极液减少10.70 ml（下降11.1 mm），阴极液增加17.00 ml（上升17.7 mm），两腔液位差达28.8 mm，且产水量随电压的增大而增加。研究表明，生物代谢及电渗透对两腔液量影响较大，产水量可表征质子传递率。经计算该系统质子传递率大于54%，为评判产电效率提供了简便依据。

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别，分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO₃的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高，混燃的表观活化能越低，可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用，且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性，表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。

通过添加富集得到的含有丰富的硫酸盐还原菌的沉积物到沉积物-地下水微模型中，并添加乙醇作为碳源，分别与接种硫酸盐还原菌并添加碳源组和仅添加碳源组相比较，研究富集的硫酸盐还原菌沉积物对地下水中U（Ⅵ）还原的作用。结果表明，添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组中的铀浓度分别在第19、22和28 d下降至GB 23727-2009规定的0.05 mg·L^-1排放标准以下。各组沉积物中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的多样性差异较小。添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组的沉积物中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的丰度分别为35.3%、32.5%和13.1%。由此可见，富集的硫酸盐还原菌沉积物增加了微模型中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的丰度，从而促进了U（Ⅵ）的还原。

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除，但在处理实际低C/N污水时，常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A²/O-BCO（anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation）反硝化除磷系统，通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右，考察碳源类型（丙酸钠、乙酸钠）对A²/O-BCO系统长期运行效果的影响，并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明：碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性，进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时，PO₄^3--P去除效果稳定在94%左右，实现了磷的高效去除，但TIN的去除率仅为70.82%；而以乙酸钠为外加碳源时，系统TIN的平均去除率可以达到74%，但磷的出水浓度出现波动现象，平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明，厌氧条件下，进水丙酸钠含量增多，PHV的合成比例增加，相反，乙酸钠含量增多，PHB合成比例增多；缺氧条件下，DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关，丙酸钠作为外碳源时，PHV的降解速率高且微生物产能效率高，因此PO₄^3--P吸收速率较快。此外，本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮，在常温条件下，对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究，在常温，高DO（2.5 mg·L^-1）条件下，采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化，亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化（Anammox）菌提供良好的厌氧环境，因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化，启动期间克服了温度变化的影响，第173天后，NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率达到90%以上，TN去除率达到80%，Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合，通过逐步提高滤速启动耦合系统，Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h^-1，总氮容积负荷达到0.75 kg·m^-3·d^-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L^-1，实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。

准东煤燃烧过程中Na₂SO₄的形成会造成锅炉受热面沾污、尾部SCR催化剂失活等问题。烟气中Na₂SO₄形成及转化规律的研究对于预测和控制燃煤烟气中Na₂SO₄的形成有重要意义。发展了烟气中Na/Cl/S/O/H化学动力学模型，研究了烟气中Na₂SO₄的生成过程及转化机理，考察了含氧量、温度、SO₂浓度、H₂O浓度等因素对Na₂SO₄生成的影响。动力学计算结果表明，模型预测结果与实验数据吻合较好，验证了模型的准确性。烟气中的高氧气含量有利于Na₂SO₄的生成。高温加快化学反应的同时，抑制了Na₂SO₄的生成。SO₂和H₂O的影响效果受温度影响较大。反应路径分析表明，Na₂SO₄的生成路径有两个：一是依赖于SO₂直接氧化（NaCl→NaSO₃Cl→NaHSO₄→Na₂SO₄），二是依赖于SO₂间接氧化（NaCl→NaO₂→NaSO₄→NaHSO₄→Na₂SO₄）。敏感性分析结果表明，Na₂SO₄的生成主要对系统中生成或消耗自由基的反应更为敏感。

研究了选取的粉煤灰、膨润土、高岭土、硅藻土作为外源硅铝调理剂添加与雪硅钙石人工晶种诱导对150℃水热法稳定垃圾焚烧飞灰中重金属Pb、Zn、Cu、Cd、Cr的协同影响。飞灰由于富钙而低硅铝的元素特征，导致其在水热条件下无法直接合成沸石类，Pb的浸出浓度仍然超标；当单一或混合添加硅铝调理剂添加量为10%时，其水热产物中有水钙铝榴石或加藤石生成；提高添加量至30%时，均有目标雪硅钙石的生成，这与30%添加量下飞灰中Ca/（Al+Si）元素比接近雪硅钙石的理想元素比值0.67~1.20直接相关。混合添加30%的粉煤灰与硅藻土为最佳选择，水热产物Pb的浸出浓度降低至0.30 mg·L^-1，且在此基础上再添加3%的诱导晶种可加速从第6 h开始即合成雪硅钙石，并使Pb的浸出浓度下降到最低值0.28 mg·L^-1。硅铝调控（30%的复合硅铝调理剂，其中粉煤灰：硅藻土为1：1）与晶种诱导的协同影响下高效生成雪硅钙石，并显著抑制Pb、Zn等在水热过程中向液相的转移、降低其在水热液相中的浓度，使飞灰中的重金属在水热后确实稳定于水热固相产物中而非迁移至水热液相造成污染转移，真正实现了飞灰中重金属的固定化。

研究了不同温度（350~1050℃）下污泥热解过程液、气、固三相产物中16种多环芳烃（PAHs）排放规律。结果表明，PAHs趋向富集于液相产物中，其次为气相产物，在液相产物中检测到所有16种PAHs，650℃液相产物中16种PAHs（∑₁₆PAHs）总质量比最高，为96%；750℃气相产物中∑₁₆PAHs质量比最高，为21.3%以上；固相产物中PAHs含量极少，仅在650℃时达1%。所有温度下液相产物中2、3和4环PAHs均占据主导地位，∑_2，3，4环PAHs质量比达95%以上，850℃时液相产物中∑EPA-PAHs含量最高，达15.25 mg·kg^-1。气相产物主要以萘（NaP）、苊烯（Acp）、芴（Flu）和蒽（Ant）PAHs为主，未检测到高环PAHs。在高温热解阶段，污泥大分子结构裂解到达高峰，伴随产物的二次断裂、合成、环化等反应，气相产物中∑_低PAHs生成含量达到最高7.248 mg·kg^-1。不同温度下污泥热解产物中PAHs的毒性当量（TEQ）变化规律与其生成量变化基本一致，在850℃时液相产物中PAHs的TEQ最高达1.129。

近几年来，微波在制备生物柴油的化学工艺中被广泛应用。而微波强化化学反应的实验研究和工程应用中存在很多限制因素，物料介电特性是其中一个重要因素。针对甲醇和菜籽油加入自制催化剂的酯交换反应体系，采用矢量网络分析仪测量不同反应条件下甲醇和菜籽油酯交换反应系统的介电系数，考察反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量等因素对介电特性的影响规律。结合酯交换反应动力学，讨论反应温度变化对介电特性的影响，从而为微波加热酯交换反应过程的多物理仿真提供物料介电信息。

分别采用有机溶剂萃取法、超滤法、大孔树脂吸附法、离子交换法分离提取亚硫酸氢镁预处理麦秆废液中的木质素磺酸盐和低聚木糖。研究结果表明超滤法不能达到分离目的，有机溶剂沉淀和大孔树脂吸附可实现木质素磺酸镁的纯化，采用D380离子交换树脂进行离子交换层析可将废液中低聚木糖和木质素磺酸镁完全分离，回收所得低聚木糖和木质素磺酸盐纯度分别可达63.95%和91.28%。因此，D380树脂固定床离子交换法是一种简单有效的提取废液中高附加值产品的方法，可实现亚硫酸氢镁预处理麦秆废液的高值化利用，具有强劲的市场应用潜力。

以水稻秸秆为原料，对比了中低温条件下单独超高压（UHP）、单独离子液体微乳液（ILM）和超高压环境下离子液体微乳液（ILM+UHP）3种预处理方法，系统分析了预处理前后样品的化学组成、晶体结构、表面形貌以及酶水解的变化规律。结果表明，采用1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐/环己烷/TX-100/正丁醇微乳液处理水稻秸秆，在压强为500 MPa、温度为50℃下处理4 h后，样品中木质素去除率为61.5%，纤维素结晶度指数下降17.3%，微观表面粗糙多孔，酶水解48 h的还原糖产率达75.3%。

生物质直燃是生物质能利用的主要方式，而含氯化合物的释放则影响了生物质锅炉的结渣与腐蚀。低温热解作为一种有效的预处理手段可以解决由氯化物导致的锅炉结渣、腐蚀问题。利用水平管式炉试验系统，测量了不同热解温度下橄榄废弃物HCl、CH₃Cl等含氯物质的释放情况，分析了不同热解温度下上述污染物的释放规律。通过分析发现：HCl和CH₃Cl是生物质热解过程中氯的主要析出产物，热解温度的升高有助于氯等元素分别向HCl和CH₃Cl的转化，低温热解条件下氯的释放主要以CH₃Cl为主，随着温度的升高，二者的差距逐渐减小，当温度达到400℃时，HCl取代CH₃Cl成为生物质热解过程中主要的含氯气态产物。

原位空气扰动技术（air sparging，AS）常被用在治理地下水与土壤的有机污染，在寒区，由于低温环境，污染物传质过程的多种基本参数受到影响，导致修复结果不理想。本文基于野外原位空气扰动实验结果，以甲苯为代表性污染物，进行室内土柱模拟实验，并构建增温空气扰动下污染物迁移模型，对野外场地增温强化空气扰动效果进行模拟，以预测采用增温方式时寒区污染物的去除效果。结果表明，甲苯的挥发速率与温度之间存在正比例关系；在室内柱实验中，高温注气条件下甲苯浓度衰减速率更快；野外数值模拟中的增温强化空气扰动修复过程中温度传导半径为2~4 m，曝气场污染物去除半径达10 m，比非增温强化条件污染物去除范围扩大3~5 m，进而将去除率有效提高40%~50%。

在浓氢氧化钠溶液中，通过电化学方法氧化银纳米颗粒制备得到AgO有序阵列结构电极材料。性能表征表明，所制备的AgO材料具有独特的直通孔阵列结构，有利于电解质溶液在孔隙中的扩散，可直接用作Al/AgO电池阴极，无需黏结剂等。与常规AgO阴极材料相比，同等条件下，以AgO有序阵列结构材料为阴极所组成电池的放电性能大幅提高，3 C倍率下质量比容量可达422.6 mA·h·g^-1，电极活性材料的利用率为97.8%，7 C倍率下质量比容量依然有387.8 mA·h·g^-1，活性物质利用率89.7%。同时，循环性能相比传统电极也得到大幅提升，在第10个循环时依然保持着405.2 mA·h·g^-1的质量比容量。制备方法易于操作且高效环保，有利于工业化生产；所得材料具有独特结构和性能优势。

通过密度泛函理论（density functional theory，DFT）的第一性原理，研究了高Si掺杂的（Ru_1-xSi_x）O₂（x=0、0.125、0.25、0.375、0.5）固溶体材料的晶体结构特征；对采用热分解制备的Si掺杂RuO₂的相分析，证实了通过合适的热分解工艺，可以实现高浓度Si的代位掺杂；能带结构研究显示，高Si掺杂RuO₂材料始终保持金属特性；态密度分析表明，Si可以提供少许Si-3p电子，但导电主体仍来自Ru-4d与O-2p电子；高Si掺杂（Ru_1-xSi_x）O₂的电导率随Si掺杂量的变化符合一阶指数衰减趋势。

ZIF-8因具有0.34 nm的孔道直径而被认为是最具应用前景的气体分离膜材料之一。不锈钢网（SSN）作为分离膜的支撑体具有价格低廉、易于裁剪、厚度薄等优点。采用水热法在SSN表面生长ZnO缓冲层，以ZnO修饰的SSN（ZnO/SSN）为支撑体制备ZIF-8膜。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对合成的ZIF-8膜进行表征，并进行了气体渗透性能测试，结果表明，在ZnO颗粒修饰后的SSN支撑体上无需活化可制备出单一物相、无缺陷的ZIF-8膜；在室温（298 K）下，ZIF-8膜的H₂/CO₂、H₂/N₂、H₂/CH₄的理想分离系数分别为7.3、9.2、12.4；在150℃，ZIF-8膜的渗透性能稳定。

对低温化学浴沉积方法制备的Zn（O，S）薄膜进行了研究，通过XPS、SEM、XRD、拉曼光谱、PL谱、紫外-可见吸收光谱等手段对薄膜的形貌、结构及组成进行系统表征，探究了其作为钙钛矿电池电子传输层的可能性。研究表明：化学浴沉积（CBD）方法制备的Zn（O，S）薄膜为ZnO、ZnS和ZnOS合金的复合膜；该薄膜对CH₃NH₃PbI₃光吸收层具有与TiO₂相当的电子抽提能力，是一种可供选择的高效柔性钙钛矿电池电子传输层材料。

基于自由基型光固化过程一般由多个活性中心引起的考虑，利用分峰的方法对光固化速率曲线进行多峰拟合，同时定义速率曲线上拐点处的切线与时间轴的交点横坐标t_V-inh作为一个光固化时间参数，来研究氧气的阻聚作用效果。通过对光固化参数与引发剂含量进行拟合分析，定量地考察了分峰分析方法及所选择的参数用以描述氧阻聚的可行性。结果表明，分峰可以清晰地分离出对氧气较敏感的固化反应部分，t_V-inh与引发剂含量x的关系可用函数模型t_V-inh=A/x+B进行表达，（A+B）值的大小可以定量地反映固化体系对氧气的敏感程度。

在小尺寸ISO 9705锥形量热平台开展了多个尺寸聚苯乙烯薄板燃烧实验，燃烧时火焰从点燃角开始以相等的蔓延速度向未燃区域加速蔓延，呈扇形规则扩散。对实验测得的燃烧热释放速率结合燃烧过程分析发现，总释热量与材料面积呈良好的线性关系，且没有燃烧平台期的上升段释热量占总释热量比例约为77.83%。利用指数函数建立数学模型表达HRR曲线，涉及的燃烧热物理性能包括热释放速率峰值、峰值时间、燃烧释热量。以实验组10×10-1的峰值时间为参考时间，拟合得到上升阶段曲线表达式，无平台期的峰值及峰值时间可由上升阶段释热量与总释热量的关系计算得到。验证结果表明，该数学模型能够较好地预测燃烧蔓延规则的聚苯乙烯材料无平台期的燃烧热释放速率发展情况和描述含平台期的热释放速率变化过程。

在硝铵类炸药相关的生产、管理过程中，最小点火压力（MBP）已经成为重要的安全参数。工业炸药中硝酸铵常常与油相混合，为了研究混油硝酸铵在生产、储存及运输中的安全性，运用MBP值对其进行安全评估。使用热丝点火的方法探究温度及油含量对硝铵类炸药MBP值的影响。常温下对油含量为0~10%的11组样品进行测量，样品的MBP值从大于6 MPa，不断降低至1.59 MPa。并在20、75、100℃下分别对不同油含量的样品进行MBP值测量，油含量为4%、6%、8%、10%样品的MBP值分别从2.25、2.01、1.75、1.59 MPa降低至1.51、1.05、0.41、0.21 MPa。实验结果表明，常温下，混油硝酸铵样品的MBP值随油含量的升高而降低；控制样品的组分不变，得到样品在不同初始温度下的MBP值，则温度升高，混油硝酸铵的MBP值有明显的降低趋势。