化学链技术通过循环物质的反应与再生将特定反应分为几个子反应，以实现资源的定向转化与产物的低耗分离。化学链技术用于煤炭资源的清洁利用可以降低（火用）损、实现CO₂低耗捕集、同时抑制NO_x产生，在制氧、制氢、发电、化学品生产工艺中有非常大的潜力。本文重点评述和展望了将化学链技术集成应用于IGCC发电以及新型煤化工这两个重要领域。随着研究的进一步深入，化学链技术将有可能成为煤清洁利用中具有特色的创新性技术。

挥发性有机物（VOCs）是一类重要的空气污染物。催化氧化技术可以将VOCs转化为无毒的CO₂和H₂O，是有效的治理方式之一。针对传统的热催化氧化技术的高能耗和光催化净化VOCs技术的低效率问题，光催化耦合强化热催化的光热协同催化净化VOCs技术近些年来受到广泛关注，并表现出比传统热催化或光催化净化技术更优异的净化性能。总结了近年国内外研究者在光热催化净化VOCs领域所取得的主要研究进展，重点讨论了光热协同作用机制的认知和光热协同催化材料的设计理念，包括贵金属型和金属氧化物型光热协同催化材料，并对光热协同催化净化技术的未来发展方向进行了展望。

熔盐作为一种新型传热工质，由于其液体使用范围宽，比热容相对较高，蓄热能力强，已被广泛应用于聚热太阳能电站的储热传热介质，而通过增强熔盐的比热容可以显著提高其储热密度。将纳米SiO₂和MgO颗粒分别均匀分散到二元共晶碳酸盐（Li₂CO₃-K₂CO₃）中，制备出两种稳定的纳米流体，采用差式扫描量热法（DSC）分析纳米颗粒对熔盐比热容的影响。实验结果显示，添加20 nm的纳米颗粒对碳酸盐的比热容有显著影响：通过添加纳米MgO和SiO₂颗粒，纳米熔盐比热容相比基盐分别平均提高了27.5%～34.1%，11%～20.7%。经过多个固-液循环后，测得两种纳米流体的比热容变化率均低于4.31%，且具有良好的热稳定性。采用电子扫描显微镜表征纳米流体的微观结构，纳米流体在固态时的SEM图像显示在熔盐表面形成了特殊的纳米结构。

无创激光溶脂发展潜力巨大，但水对近红外激光的吸收可能导致真皮热损伤。目前尚无有效的正常组织冷保护措施，制约了激光溶脂的发展。提出采用多脉冲喷雾冷却的方式对人体皮肤进行冷保护，建立皮肤组织多层均匀模型，结合Pennes生物传热方程数值模拟制冷剂R134a连续和脉冲式喷雾对皮肤深层组织的冷却效果。发现相同累计喷雾时间下多脉冲喷雾的冷却深度大于连续式喷雾，从冷却温度和冷却深度上更适合于激光溶脂的皮肤冷却。在单次喷雾时间10 ms、间隔时间2500 ms、喷雾次数10次、占空比0.004的条件下，冷却深度达到5000 μm，1 mm深度的皮肤组织喷雾中心温度最低能达到11℃，可以有效满足激光溶脂对皮肤冷却深度的要求。

以去离子水为实验介质，对截面为3 mm×43 mm的三面加热窄矩形通道内饱和沸腾（FDB）起始点进行了实验研究。分析了部分热工参数对饱和沸腾起始点的影响，对三面加热窄矩形通道内饱和沸腾起始点的数据进行非线性回归分析，得到适用于三面加热窄矩形通道饱和沸腾起始点热通量的经验关系式。结果表明：新拟合得到的关系式能较准确地预测三面加热窄矩形通道内饱和沸腾起始点的热通量，其预测值的相对误差为15.17%。将新关系式计算结果与现有实验数据进行比较，源于单面加热窄矩形通道的实验数据与新关系式符合程度较好，表明新关系式可适用于单面加热窄矩形通道。

为探究不同截面微肋阵通道内的流动沸腾换热机理，以去离子水为工质，在质量流速为96～224 kg·m^-2·s^-1，有效热通量为10～240 W·cm^-2的范围内，对圆形、菱形、椭圆形微肋阵通道内流动沸腾换热及压降特性进行了实验研究，同时对微通道内流动沸腾的不稳定性进行了分析。通过实验发现：在低热通量下，核态沸腾占主导地位，而在中高热通量下，薄膜蒸发对流换热为主要沸腾机制；沸腾传热系数随着热通量和出口干度的增加而减小，两相压降随着热通量和出口干度的增加而增大；微肋阵肋间形成的次级通道宽度对换热和两相压降有很大的影响，次级通道越宽，气泡越容易脱离，换热效果越好，压降越大；微肋的存在抑制了气泡的反向流动，减小了沸腾不稳定性，推迟了临界热通量的发生，椭圆形微肋阵通道的流动沸腾稳定性最好，而圆形微肋阵通道的流动沸腾稳定性最差。

以水为工质对不同板间距的三角槽道脉动流流动阻力特性进行了研究。基于受力平衡方程，建立了适用于三角槽道脉动流压降的数学模型，用于理论分析流动阻力的影响因素。通过实验测试与数值模拟，校验数学模型的合理性，并且对三角槽道脉动流流动阻力进行分析。结果表明，流动阻力主要受板间距、涡旋拟“能”两方面因素影响，且与板间距呈反比，与涡旋拟“能”呈正比；板间距的缩小，会使流动阻力增加，当缩小到板间距与槽深比值为1.0时，出现流动阻力的阶越式增长，上升1个数量级；造成流动阻力骤升的主要原因在于：随着板间距的缩小，流场结构逐渐变化，三角槽道内涡旋的影响区域由“三角槽内部”逐渐转变为“整个流道”，且主流区壁面出现流动分离，出现涡旋流动与波状流共存现象，使流动阻力大幅提升。

人工热储的特性对增强型地热系统（EGS）的性能具有决定性影响，正确还原人工热储的结构特征对EGS实际工程具有重要意义。结合Habanero EGS地质、微震数据等信息，重建出热储的渗透率与孔隙率的空间分布，进一步采用自主开发的三维动态模拟软件，对热储中的渗流场、温度场和EGS的采热曲线进行数值模拟，并将其结果与分块均质热储EGS进行比较，当流体循环流量为15 kg/s，EGS运行到第15年时，非均质热储EGS的采出温度比分块均质热储EGS低9.3℃，前者的累积热采出量比后者低3.7%，热储的非均质性会导致EGS采热性能显著下降。

采用耦合水平集-体积分数（CLSVOF）方法对含气泡油滴撞击矩形沟槽壁面现象进行数值模拟研究，考察了油滴撞击壁面后的形态演化过程，分析了中心射流形成机理和气体夹带的分布规律，并探究了沟槽宽度、沟槽深度和撞击位置对油滴铺展特性的影响。研究表明：含气泡油滴在矩形沟槽壁面铺展时会形成中心射流，沟槽内部存在气体夹带现象。气泡底部的速度旋涡是形成中心射流的主要原因，沟槽内的气体夹带受油滴铺展速度影响呈现规律性分布。沟槽宽度对含气泡油滴在垂直沟槽方向和平行沟槽方向的铺展长度影响较大，但对铺展高度影响较小。当无量纲沟槽宽度为0.3时，油滴形成颈部射流并在运动后期使垂直沟槽方向的铺展长度迅速增加。此外，沟槽深度也对含气泡油滴在各方向的铺展有重要影响，沟槽深度越大，中心射流现象越难形成。撞击位置变化不改变油滴在沟槽壁面上的运动演化过程，但对沟槽内部的气体夹带规律有一定影响。

对超临界二氧化碳在圆管内流动时的压降和摩擦系数进行了实验研究。实验段长为2000 mm，内径为10 mm。该实验压力范围为8～16 MPa，质量流量范围为1000～1525 kg·m^-2·s^-1，内壁热通量范围为96.5～283.2 kW·m^-2。得到了不同工况下竖直圆管内流动阻力的变化规律，分析了压力、质量流速、主流焓值和热通量对圆管内摩擦阻力的影响。实验结果表明摩擦压降随着质量流量和压力的增加而显著增加，特别是当主流焓值超过拟临界焓值后，其增加的速度变得更加剧烈，同时发现热通量对摩擦压降的影响较小。对于预测常物性摩擦因子的经验关联式并不能预测超临界CO₂的摩擦因子。因此提出了一个新的经验关联式，其实验数据在±20%误差范围内占83.31%。

针对石灰线生产中烟尘易沉积，烟气换热器表面积灰的问题，为开发具有自清灰功能和扩展受热面的高效传热元件，对粉尘物理、化学和外部工作过程特性进行研究，通过采用扫描电子显微镜及XRD等仪器，研究灰的粒径分布、外观形貌及化学成分等物理化学特性，并对管束外表面积灰特性进行实验研究，结果表明：石灰线粉尘粒径较大，颗粒结构紧密，表面有大小不一的孔，易产生物理沉积形成松散积灰；灰样浓度的增大会导致积灰量增加，相同时间内灰样浓度越高积灰量越大，顺风面更易产生积灰现象；烟气流速较大时，积灰量很快达到稳定，烟气流速的增加会导致迎风面积灰量减少，背风面积灰量增加，存在最佳的烟气流速使飞灰颗粒在管道表面的沉积量最小；增加横向节距、减少纵向节距有利于减少积灰量。

机械搅拌作为一种重要的混合技术，在化工生产、环保安全、生物制药等领域有着广泛的应用。搅拌效率和流场的分布是衡量搅拌质量的重要指标。然而，在层流搅拌流场中，搅拌桨周期性的扰动产生了环形动力流场导致搅拌槽内普遍存在混合隔离区，隔离区的存在是实现高效混合的主要障碍。本实验基于平面激光诱导荧光技术实现了二维瞬态液相混合流场结构的可视化，研究了Reynolds数和搅拌槽的几何参数对流场结构时空变化规律的影响。基于MATLAB软件对实验图像进行后处理得到非混合区域面积覆盖率，定量计算出流体的混合效率。结果表明，层流搅拌中搅拌槽内叶轮上方和下方出现对称的隔离区域，并且不会随着Reynolds数的增加而消失。通过在搅拌槽内部特定位置（侵入隔离流场几何中心）设置几何挡板结构，破坏隔离区域环形流场的对称性和封闭性，引发混沌混合从而提升混合质量。设置在特定位置的长方体挡板和扇形圆环挡板分别使搅拌槽内流体混合效率在200s内从65%提升至95%和97%。该研究可为高效层流搅拌混合器的设计提供实验数据与理论指导。

在管内相分隔技术产生的径向压差应用在单相流测量的基础上，以油水两相流为例，系统地研究了基于管内相分隔产生的径向压差在多相流测量的理论机理，并进行了实验验证。理论分析表明，在管内相分隔状态下，旋流器下游某截面壁面和管中心的径向压差与油水两相流的总质量流量和体积含油率呈一定函数关系，当测量出旋流器下游某截面壁面和管中心的径向压差后，若油水两相流的总质量流量和体积含油率中的任一参数已知，就可以求出另一参数。实验结果显示，在旋流器下游0.075 m和0.115 m的截面上，体积含油率的实验值与理论值的相对误差均在±8.02%以内，此时油水两相流总质量流量的实验值与理论值的相对误差均在±1.44%以内。

对竖直上升圆管内超临界压力航空煤油的传热恶化进行了实验研究。考察了浮升力和热加速对换热的影响机制，通过判别准则的适用性分析，选取能较好描述传热恶化的因子组，修正得到了合理的临界值，从而获得了适用于航空煤油的判别准则。基于可控参数建立了传热恶化临界热通量预测公式。阐述了传热恶化引发热声流动不稳定的过程。通过浮升力因子和热加速因子修正建立了换热关联式。结果表明：浮升力因子Bu和热加速因子Ac分别高于1.57×10^-5和4.92×10^-6时，两者将削弱边界层内剪切力，引发传热恶化现象。拟沸腾也是传热恶化和热声流动不稳定的诱因。

为了研究气液两相流的动态特性，以及解决提取的特征值少而没有代表性导致识别率不高的传统问题，利用V锥流量计和动态差压传感器获取气液两相流在不同流型下的波动信号，采用自适应最优核算法对获取的动态信号进行时频分析，把一维时域信号转换为三维的时频谱图，能够清晰描述出管道内气液两相流的流动状态。将不同流型的时频谱图通过卷积神经网络（CNN）进行学习并自动提取相应的特征值，然后使用Softmax分类器进行训练从而实现流型识别。通过对几种常见流型进行试验与分析发现，采用时频谱图结合卷积神经网络的深度学习方法识别气液两相流流型，克服了传统流型识别方法特征值提取的不足之处，能够更贴切地描述气液两相流的动态特征。此方法可以进一步研究更多种类的流型以及空隙率等。

运用激光诱导荧光（PLIF）技术和大涡模拟方法对T型反应器内的流动特性进行了研究。发现随着Reynolds数（Re）的增大，T型反应器中依次出现分离流（Re<120）、稳定吞噬流（120≤Re<190）、非稳态吞噬流（190≤Re≤300）、非稳态对称流（Re>300）四种流动模式。通过大涡模拟重点考察了非稳态吞噬流的振荡特性。结果表明，在非稳态吞噬流型下，T型反应器内撞击面上会周期性地出现旋涡合并现象，合并的涡向下传递，产生自持振荡。此时撞击区的压力、速度和涡量也发生周期性变化，且变化周期与旋涡合并周期相同，这种振荡是由速度和压力的周期性转换引起的。

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO₂/CeO₂·（xZr/Ce）和CeO₂/ZrO₂·（yCe/Zr）两组催化剂。并采用XRD、Raman、N₂-Sorption、TEM和H₂-TPR等手段对xZr/Ce和yCe/Zr的结构和性质进行表征，并结合HCl催化氧化活性研究CeO₂与ZrO₂在反应体系中的相互作用。结果显示，CeO₂表面掺杂适量的Zr⁴⁺可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度，提高其HCl氧化反应活性；但当CeO₂表面掺杂过量的Zr⁴⁺，Zr元素会以ZrO₂的形式存在于xZr/Ce表面，覆盖氧空位，降低了xZr/Ce的反应活性。对于yCe/Zr催化剂，ZrO₂表面高分散的CeO₂有利于催化活性的提高，但ZrO₂表层负载的CeO₂对催化活性的贡献具有阈值，当CeO₂负载量超过10%后，额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用；对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体，yCe/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO₂，由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利；与纯组分CeO₂相比，xZr/Ce与yCe/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。

大规模降解中性条件下的染料废水是染料废水处理的难点之一。设计、制备了新型羟基取代酞菁钴（CoTHPc）催化剂，对结构进行了表征。使用Siesta软件模拟了CoTHPc与酸性红G（AR1）结合的能量变化，并以氨基酞菁钴（CoTAPc）为参照。结果表明：中性条件下CoTHPc对AR1的吸附能力优于CoTAPc，CoTAPc与AR1的结合能力在氢氧根离子协助下大幅提升。研究了不同pH、温度、氧化剂浓度、自由基抑制剂等条件对CoTHPc/H₂O₂体系性能的影响。实验结果显示：CoTHPc最佳催化条件为pH=7.0、T=343 K、20 mmol/（L H₂O₂），CoTAPc最佳催化条件为pH=10、T=354 K、50 mmol/（L H₂O₂），与计算结果相符。CoTHPc/H₂O₂为非羟基自由基催化机理。综上所述：CoTHPc/H₂O₂催化体系能够在中性条件下发挥催化功能，对降解成分复杂的印染废水具有较好的应用前景。

低温煤焦油中酚类化合物的分离对其充分利用具有重要意义。基于COSMO-RS模型，以间甲酚和异丙苯作为模型化合物，研究了离子液体在分离油酚体系中的应用；利用Turbomole软件建立了包含27种离子液体阴离子和48种离子液体阳离子的s-图谱数据库，结合COSMOtherm软件对组成的1296种离子液体进行筛选，探讨了阴阳离子对间甲酚分离效果的影响，并对筛选得到适宜的离子液体进行液液相平衡实验验证。结果表明，离子液体阴离子对间甲酚分离效果影响较大，以Cl^-和CH₃COO^-为阴离子的离子液体与间甲酚之间具有较强的氢键相互作用，因此具有较好的分离效果；阳离子对间甲酚分离效果影响较小，碳链或支链的增加能适当提高离子液体对间甲酚的分离效果。实验得到的bmimOAc、bmimCl、emimOAc、TPAC四种离子液体-间甲酚-异丙苯的液液相平衡数据表明，四种离子液体对间甲酚均具有较大的分配系数和选择性，且萃取分离效果的顺序为：emimOAc > bmimOAc > TPAC > bmimCl，与COSMO-RS模拟筛选得到的结果一致，表明筛选具有较高的准确性。

对液液两相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液吸收性能进行了实验测定，研究了离子液体[Bmim][BF₄]的引入对吸收性能和液液分相的影响，并通过定量碳谱核磁共振法对分相机理和各相中的物质分布进行分析。研究结果表明，一定配比的[Bmim][BF₄]/MEA混合水溶液吸收CO₂之后会出现互不相溶的液液两相，这种现象伴随着CO₂产物的富集；导致液液分相的原因是氨基甲酸盐浓度的增大；随着[Bmim][BF₄]质量分数的增大，溶液吸收速率呈现出先增大后减小的趋势；分层后H₂O主要分布在富液相，[Bmim][BF₄]主要分布在贫液相，H₂O的质量分数直接影响分层后富液相的传质性能。

针对正渗透（FO）过程中膜面剪切力的分布式测量问题，基于光纤光栅（FBG）传感技术提出一种膜面剪切力的实时测量方法。研究了不同入口流速对剪切力分布、水通量和反向盐通量的影响，并对膜面的水力学特性进行分析。结果表明，FBG技术能够较好地给出FO膜组件表面流速的变化状况。膜面各位置的剪切力均呈现周期性的变化，在FO膜表面切向方向上，剪切力呈现空间分布的不均匀变化，直接导致了渗透通量的变化。增大入口流速能有效地改善膜面各位置的冲刷作用，但采用较大的入口流速才能使膜面距离入口较远位置的剪切力得到明显的提高。膜组件两侧剪切力的同步增加有利于提高膜通量，但单纯增加剪切力并不能更好地减缓浓差极化而提高水通量。

实际工业过程中的观测样本大多会受到随机噪声的污染，因此带有噪声假设的概率模型得到广泛应用。传统方法直接对模型的因子进行监控，但由于建模所得因子中可能包含质量无关的信息，因此会增加质量相关故障的误报率，这对主要关心产品质量的生产过程是无益的。同时，针对实际过程与质量样本采样率不同导致的难以精确建模的问题，提出一种半监督正交因子分析（semi-supervised orthogonal factor analysis，Semi-SOFA）方法，建立概率模型，并对因子进行质量相关的正交分解，分别构造T²统计量；根据新样本是否含质量标签的数据性质计算相应的SPE统计量。提出的Semi-SOFA可有效检测出发生的故障是否影响质量，最后通过数值例子和Tennessee Eastman（TE）过程仿真验证了所提方法的有效性。

针对带有延时、大惯性换热器温度控制问题，设计基于扩张状态观测器（ESO）动态面控制器。换热器温度控制是非线性的、时变的和不确定的动态过程，采用扩张状态观测器不仅可以获取系统不可测状态还能实时估计系统动态；采用动态面控制律，实现对温度的精确快速跟踪。利用Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。通过对经典PID控制方法、动态矩阵控制方法和基于扩张状态观测器的动态面控制方法进行比较，仿真结果表明基于扩张状态观测器的动态面控制方法具有更优越的控制效果和鲁棒性能，且在被控系统设定值和扰动发生变化时具有更好的动态响应性能。

针对现代工业过程数据的高维性和分布复杂性等问题，提出了一种基于IJB-PCA-ICA（improved Jarque-Bera-principal component analysis-independent component analysis）的故障检测方法。首先采用改进的Jarque-Bera检测方法（J-B test）对原始数据划分高斯与非高斯核心部分，并对其中的高斯性与非高斯性均不明显的变量划分半高斯部分。将半高斯部分通过高斯分布置信概率加权与高斯核心部分和非高斯核心部分分别建立高斯子空间和分高斯子空间，然后对高斯子空间进行相关性划分后采用PCA方法得到高斯子空间的统计量；对非高斯子空间进行主元投影划分后采用ICA方法得到非高斯子空间的统计量，接着通过贝叶斯推断得到的联合统计量进行故障检测。最后通过Tenessee Eastman（TE）仿真实验，有效验证了所提出方法的有效性。

针对于冷水机组提出一种基于稀疏局部嵌入深度卷积网络（sparsely local embedding network，SLENet）的故障诊断方法。采用稀疏局部嵌入方法代替卷积核，对输入数据进行特征选择，避免了复杂的训练和调参过程。另外采用空间金字塔最大池化作为网络的输出层，减少了网络的输出维数和分类器的计算量。针对美国采暖、制冷与空调工程师学会提供的冷水机组的典型故障数据进行分类，结果表明，该方法相比深度卷积网络（CNN）和支持向量机（SVM）方法具有更高的故障诊断精度。

针对间歇过程划分阶段方法很少考虑过程的时序性和动态特性，易将时间上不连续但具有相似特征的样本划分到同一阶段，影响建模精确性的问题，提出一种基于信息增量矩阵-偏最小二乘（information increment matrix-partial least square，ⅡMPLS）的多阶段间歇过程质量预测方法。将历史三维数据沿批次方向展开为二维数据，将其切分成融合质量变量的扩展时间片，依据扩展时间片的信息增量使用滑动窗划分阶段，对各个阶段内数据建立PLS模型进行质量预测。该方法考虑变量之间的相关关系沿采样时刻的变化，利用信息增量捕获系统的动态特性并时序地划分阶段。青霉素仿真平台与大肠杆菌实际生产数据验证了方法的可行性和有效性。

针对超\超超临界机组给水、疏水系统的流动加速腐蚀（FAC）问题，采用了实验和数值模拟相结合的方法来分析90°弯管的腐蚀情况。实验中，利用电化学方法测得不同入口速度下弯管的FAC速率，并对实验数据分析；利用数值模拟的方法，计算出不同入口速度下弯管的流场；最后，基于M.I.T模型，在常温条件下简化90°弯管的FAC模型，结合场协同理论从流体动力学角度分析了弯管不同位置的FAC分布的特点及影响因素，得出在沿流动方向上传质系数越高，指向截面中心的径向速度越大，弯管FAC速率越大。

为了研究燕尾型苝二酰亚胺类双子表面活性剂对碱性锌电极缓蚀机理，利用密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟（MD）方法，探讨了两类共6种燕尾型苝二酰亚胺类双子表面活性剂的吸附行为。DFT计算结果表明，前线分子轨道分布主要位于分子核心的苝二酰亚胺骨架上，且苝二酰亚胺骨架上的N原子为分子的反应活性中心。分子动力学模拟表明，6种燕尾型苝二酰亚胺类双子表面活性剂均能与水溶液中的金属锌表面发生相互作用，N₂、P₂在两类双子表面活性剂中均表现出有较高的吸附能和较大的扩散系数，吸附能分别为-11315.868 kcal/mol、-10785.698 kcal/mol，扩散系数分别为2.5、1.32；研究结果同时表明，N₂和P₂形成的双子表面活剂膜层对腐蚀粒子OH^-的阻止效果较好，能够在金属锌表面起到很好的缓蚀效果。

以假丝酵母脂肪酶（Candida sp.lipase）为研究对象，开发了一种新型层状交联酶聚集体。用蛋白或氨基酸对纳米氧化锌粒子进行修饰，继以交联剂交联后作为核芯，酶分子再交联在纳米核表面形成层状结构。实验结果表明牛血清白蛋白（BSA）是纳米氧化锌适宜的修饰剂。并且对纳米芯层状交联酶聚集体（BSA-N-LCLEAs）其他制备条件进行了优化，优化后BSA-N-LCLEAs制备条件为：沉淀剂硫酸铵饱和度为58%，交联剂戊二醛浓度为3.5%，交联温度和时间分别为0℃和2 h。BSA-N-LCLEAs酶活收率较传统CLEAs提高了196.5%。扫描电镜表征表明BSA-N-LCLEAs较传统CLEAs孔道大幅增加。纳米芯层状CLEAs的pH稳定性和热稳定性也都比传统CLEAs有所提高，并将该固定化酶用于催化维生素E琥珀酸酯的合成，反应五批次后反应产率还能达90%左右，说明该新型交联酶聚集体具有良好的催化活性和操作稳定性。

流化床富氧燃烧是具有重要应用前景的燃烧中碳捕集技术。为更深入认识固体燃料的流态化富氧燃烧行为，构建了微型流态化反应-质谱联用实验系统，反应器直径10 mm，燃烧温度700～900℃，探索了基于在线质谱分析的流态化燃烧过程特性表征方法，以烟煤和花梨木为对象，研究了煤、生物质及其混合物在富氧气氛和流态化条件下的燃烧行为，重点考察了氧浓度、燃烧温度、煤与生物质质量比对CO₂谱峰曲线形态、反应总时间、起始反应时刻、烟气中富集CO₂体积分数、颗粒燃烧产生CO₂量、CO₂相对生成率等特性的影响。结果表明，在O₂/CO₂燃烧气氛下，随着氧体积分数增加，燃烧总反应时间缩短，颗粒燃烧产生的CO₂量和生成速率均增加，但烟气中富集的CO₂体积分数减小；提高燃烧温度，缩短了燃烧过程所需的时间，可以促进CO₂的富集，烟气中CO₂浓度、颗粒燃烧产生的CO₂量和生成速率均增加；生物质比例增大，起始反应时间提前，燃烧反应所需总时间减少，烟气中富集的CO₂浓度和颗粒燃烧产生的CO₂均减少，但CO₂生成速率增加。

利用定容燃烧弹试验平台和CHEMKIN PRO气相化学动力学软件，研究了常温常压和化学计量比下天然气成分变化对其层流燃烧速度和火焰不稳定性的影响规律。结果表明，天然气的层流燃烧速度随乙烷、丙烷和正丁烷含量的增加而上升，且乙烷的影响效果最为显著。天然气-空气火焰的不稳定性随着乙烷、丙烷和正丁烷含量的增加而降低，正丁烷对火焰综合不稳定性的抑制能力与丙烷相近，且都强于乙烷。火焰结构分析表明，天然气成分波动时H基浓度峰值的变化最为显著，天然气的层流燃烧速度与火焰中OH基和H基浓度之和的最大值之间有较强的相关性。层流燃烧速度敏感性分析和净反应速率分析表明，天然气成分变化会影响其燃烧过程中重要基元反应的进行，通过正影响的基元反应和负影响的基元反应之间的竞争，火焰中H基的浓度峰值发生变化，乙烷含量变化对H基浓度的影响最大。

为了解决传统空气源热泵系统冬季运行室外换热器结霜温度，提出了一种溶液除湿型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统在冬季可以无霜高效运行的同时夏季性能也有所提高。通过搭建该系统实验平台，研究了室外空气干球温度、湿度、供热水温度、供热水流量、溶液流量、溶液质量分数、室外空气流量等对冬季工况系统供热性能的影响，还研究了溶液流量、溶液温度、室外空气流量等对冬季工况系统再生性能的影响，得出了室外空气湿度、溶液质量分数对系统的供热性能影响较小，随着室外空气干球温度、供热水流量、溶液流量、室外空气流量等参数的升高和供热水温度的减小，系统供热性能逐渐增大最高可达3.11，而随着溶液流量、空气流量等参数的升高和溶液温度的减小，系统再生性能逐渐增大最高可达4.03，系统供热综合COP在实验工况相较逆循环除霜系统有所提升，实验验证了该系统适用于低温高湿地区。

为了揭示电场对火焰效应与火焰传播速率的关系，在定容燃烧弹上研究了常温常压下、负直流电场（U=0、-5、-10 kV）对当量燃空比f为1.0的C₃H₈/O₂/Ar/CO₂预混火焰影响规律随混合气中CO₂掺混浓度（混合气中CO₂体积分数分别为0、10%、15%、20%）的变化关系。实验结果表明：给定加载电压，随着CO₂掺混浓度的增大，C₃H₈/O₂/Ar/CO₂预混火焰传播速率降低，规范化火焰变形率与平均火焰传播速率变化率均增大。当U=-10 kV时，CO₂掺混浓度为0、10%、15%、20%时对应的平均火焰变形率分别为1.01、1.31、1.80、3.12，平均火焰传播速度变化率分别为10.87%、17.87%、19.16%和34.63%。研究结果表明负直流电场对C₃H₈/O₂/Ar/CO₂火焰传播的促进效应随着火焰传播速率的降低而显著增强。

以阿莫西林为研究对象，探讨了其经不同程度磁性纳米铁（Fe₃O₄ NPs）多相类芬顿预处理后对活性污泥理化特性及其微生物群落结构的影响。结果表明，随着预处理程度（未经预处理、经40% H₂O₂预处理和经60% H₂O₂预处理）的升高，活性污泥对废水COD平均去除率由81.5%升高到89.1%，氨氮平均去除率由86.2%升高到95.6%，同时活性污泥中蛋白酶的含量由0.13 mg·g^-1升高到0.19 mg·g^-1。且随着阿莫西林预处理程度的升高，活性污泥溶性微生物产物（SMP）的三维荧光光谱（EEM）中可见光区类腐殖酸与类富里酸的吸收峰强度逐渐减小，表明活性污泥活性良好。对于微生物群落分布而言，在未经预处理、经40% H₂O₂、经60% H₂O₂预处理的条件下，变形菌门所占比例分别为73..81%、84.08%和77.08%，同时厚壁菌门所占比例为0.6%、0.82%与0.78%。变形菌门为优势菌种，诸多固氮细菌与聚磷菌属于变形菌门；而厚壁菌门可利用水解酶来分解蛋白质与糖类，两者所占比例的升高，为废水中污染物的高效去除提供了保障。

消毒是饮用水处理工艺中必不可少的一个环节，而化学消毒法中的次氯酸钠消毒法因具有很好的消毒效果及安全性而拥有较好的发展前景。无隔膜法电解制备次氯酸钠具有反应装置简单经济、电解原料简单易得、能耗低等优点，但其机理仍需探讨，其较差的稳定性也限制更广泛的应用。探究了温度、pH、电解质类型、电解质浓度等多种因素对无隔膜电解制备次氯酸钠的电解效率的影响，得到了优化的电解条件。用微分法确定电解反应级数n=4.38，计算电解的反应速率常数，建立动力学方程，对电解机理和步骤进行了深入的探讨。同时探究了次氯酸钠溶液中有效氯浓度随时间的变化，并建立了有效氯衰减一级、二级动力学模型，以便对其稳定性进行调控。

煤与蓝藻共气化是兼顾煤炭高效利用与蓝藻资源化利用的重要途径。采用TG-FTIR联用技术，探究不同掺混比混合物在CO₂气氛下的共气化特性，为其应用化学链燃烧技术提供理论基础。实验表明，蓝藻多糖解聚温度低，于100℃便可析出气相产物。在热解阶段中，DTG曲线有两个失重峰，其中峰值大、温度低的由蓝藻热解产生，主要气相产物为羟基和芳香族化合物；温度较高的失重峰对应煤炭的热解，气相产物以CO、CO₂和烃类为主。均相模型适用于热解、炭化阶段，且对蓝藻的拟合度高于煤炭，而缩核模型对气化阶段和高煤炭比例样品的拟合效果好。共气化的协同作用起始于热解阶段，主要作用区间为气化阶段，掺混蓝藻可有效提高煤焦的气化活性。

借助管式炉实验台在不同温度下研究了燃烧天池南矿、五彩湾、宜化三种典型准东煤过程中煤灰矿物质的形成机理，并利用XRD手段分析矿物质组成，结果表明：1100℃时有大量钙镁黄长石生成，是1100℃下煤灰中的重要矿物质；钙镁黄长石生成路径的第一步是形成硅灰石，然后再与氧化镁反应形成钙镁黄长石。基于实验结果，采用密度泛函理论在B3LYP/6-311G++（d，p）水平上对钙镁黄长石的生成路径进行研究，并进行动力学分析。结果表明，硅灰石的形成过程中路径2更容易进行，且该反应的决速性步骤是CaO与SiO₂相连成键后，SiO₂上的O原子转移步骤；之后，CaSiO₃进行无势垒络合，形成2CaSiO₃后再与MgO发生反应，最终形成Ca₂MgSi₂O₇，该反应中的最大势垒出现在2CaSiO₃与MgO相连成键后各原子的转动过程中。

以我国某矿区砷污染土壤为研究对象，采用EK/Fe⁰-PRB联合修复工艺去除土壤中的砷，考察了土壤含水率及增强试剂对砷去除的影响，分析了修复前后土壤中砷的迁移分布及砷价态分布变化，并借助X射线光电子能谱（XPS）对修复前后PRB填料Fe⁰进行了表征分析，探讨了EK/PRB修复砷污染的协同机制。结果表明，在EK/PRB联合修复过程中，EK去除作用所占比例为22%～43%，而PRB的去除作用所占比例为52%～71%，以PRB的去除作用为主；未添加增强试剂时，阳极液砷收集含量明显高于阴极液砷收集含量，电动去除机制主要为电迁移作用，添加增强试剂后，阴极液砷收集含量所占比例明显升高；EK/PRB修复后，As（Ⅴ）和As（Ⅲ）在土壤、电极液、PRB中的含量比例基本没有变化，As（Ⅴ）含量比例略微升高，即处理之后土壤中的五价砷并不会经氧化还原作用而转变成毒性较高的三价砷；反应后Fe⁰表面存在As（Ⅲ）和As（Ⅴ），未发现As（0）的存在，因此砷在PRB中仅通过铁表面氧化物的吸附作用而去除。

通过共沉淀-焙烧法制备以棉花为模板的Zn/Ti/Fe焙烧态类水滑石（YLDO）和无棉花模板的Zn/Ti/Fe焙烧态类水滑石（NLDO），运用SEM、N₂吸附法、FTIR和XRD对其进行表征，考察YLDO和NLDO对水中硝酸盐的吸附机制及其紫外光催化再生的机理。结果表明，YLDO在形态中引入棉花的遗迹，比表面积增大为74.8 m²·g^-1，大孔数量增加；在化学成分上引入了C元素，提高了吸附性能；形成磁性物质，可通过磁性分离回收。pH为7、298 K时，YLDO对水中硝酸盐的最大吸附量为66.57 mg·g^-1，比NLDO增加了22.6%。YLDO和NLDO吸附硝酸盐的吸附等温线符合Langmuir方程，吸附动力学可用准二级动力学方程来描述，吸附热力学研究表明吸附过程为自发吸热过程。吸附饱和的YLDO和NLDO可在紫外光照射下再生，5次再生循环后仍保持较高的吸附性能。YLDO可通过吸附-磁分离-紫外光催化再生工艺有效去除水中硝酸盐，不产生二次污染，在硝酸盐废水处理中具有潜在的应用前景。

以过硫酸盐（PS）为中心建立了C（天然磁铁矿）/PS、UV/PS、C/UV/PS氧化体系，分别对焦化废水生化出水进行深度处理，采用超滤膜法和有机物树脂分离方法分别对深度处理前后废水中有机物分子量分布特性及亲疏水性有机物含量变化进行了研究。研究表明：生化出水中含有较多的难降解芳香性有机物，且以分子量（M_W）<1×10³的低分子量有机物为主，其次是M_W>100×10³和10×10³～100×10³的大分子有机物。疏水酸和疏水中性组分是废水中的主体有机物，其DOC分别占总DOC的45.88%和32.09%。C/UV/PS相对C/PS、UV/PS氧化效果更好，在原水pH，铁矿石和PS的投加量分别为3 g·L^-1和2 g·L^-1，紫外光照射功率为300 W条件下，氧化90 min时COD、UV₂₅₄、DOC和色度的去除率分别为74.9%、93.5%、84.1%和80.1%。从矿化效果来看，C/UV/PS氧化体系对M_W>10×10³的大分子有机物的去除效果显著，深度处理后M_W<1×10³的有机物分子占比增加；该体系对疏水性和弱疏水性有机物去除效果较高，深度处理后亲水性有机物占比增加。

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势。湿烟气循环（O₂/CO₂/H₂O）条件下煤焦与O₂、CO₂及H₂O的反应同时发生。为探究O₂/CO₂/H₂O气氛下煤焦-O₂、煤焦-CO₂、煤焦-H₂O反应间的相互作用机制，在自制高精度热重实验装置上系统考察了O₂、CO₂、H₂O及其混合气氛下，典型烟煤焦在900℃的反应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood（L-H）机理性模型分别计算了烟煤焦与O₂、CO₂和H₂O反应的动力学参数。通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O₂/CO₂、O₂/H₂O和CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂和烟煤焦-H₂O两两反应间的作用机制，揭示了H₂O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点，O₂分子次之，而CO₂分子相对滞后。O₂/CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂、烟煤焦-H₂O反应表现出部分竞争反应活性位点，传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性。基于H₂O分子优先，O₂分子次优先吸附的原理，建立了O₂、CO₂、H₂O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程，方程计算结果与实验值良好吻合。研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑。

生物基胶黏剂具有环境友好、可再生等特性，具有广阔的应用前景。对生物油淀粉胶黏剂进行差热分析，研究了其固化过程中的热行为、固化反应动力学和固化工艺，为高效地优化、预测和控制其胶接工艺条件提供基础数据支撑；对比采用复合固化剂与单一固化剂的胶黏剂热行为，发现复合固化反应热更大，固化特征温度更低，表明复合固化剂体系固化更充分；不同生物油加入量对胶黏剂的热行为研究表明，随生物油加入量增加，固化反应放热量增加，但固化特征温度逐渐降低，进一步表明生物油有促进胶黏剂固化的作用。

热处理废旧电池正极片除去黏结剂后得到回收材料，在对回收材料元素定量分析的基础上，通过添加不同比例的Li、Fe、P源进行高温固相再生反应获得再生材料，研究杂质对再生材料的影响并优化再生反应原料比例。实验结果表明，再生反应过程中生成了Fe₂P杂质，该杂质衍射特征峰随着添加的Li、Fe、P源比例增加逐渐减弱；过多Li、Fe、P源添加时，导致再生材料结构致密性严重，Fe₂P杂质存在及材料结构过于致密，均降低了再生材料的容量性能。回收材料、化学计量比再生材料、过量元素源（1：1）再生材料首次放电容量分别为103.4、115.8和134.0 mA·h·g^-1，再生反应后分别提高了11.99%、29.59%。上述三种材料50次循环后放电容量分别为100.9、108.0和115.3 mA·h·g^-1。

用丙烯氧基七元瓜环（（C₃H₅O）₁CB[7]）替代传统的交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）制备了新型丙烯氧基七元瓜环/聚丙烯酸凝胶（（C₃H₅O）₁CB[7]/PAA gel），该凝胶具有高弹性和自愈性。采用IR和¹H NMR技术对其结构进行表征，研究了该水凝胶的溶胀、力学性能，宏观观察了其自愈性能。结果表明：（C₃H₅O）₁CB[7]/PAA gel的网络形成作用力主要是多重氢键；在丙烯酸（AA）17.2%，水82.1%，（C₃H₅O）₁CB[7]0.33%，过硫酸钾（KPS）0.33%时该水凝胶具有良好的自愈性及力学性能，其最大伸长量为105.6 cm，为原长的86倍，弹性模量0.39 kPa，平衡溶胀率是600%。该水凝胶有望成为一种潜在的生物组织工程材料。

采用湿法融合技术及高温固相法合成Li₃VO₄包覆的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法研究材料的结晶相、形貌、微观结构。研究表明，Li₃VO₄均匀地包覆在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面，未改变原材料的材料结构和形貌，包覆层厚度为1～2 nm。不同含量的Li₃VO₄对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料进行修饰研究表明，3%（质量）Li₃VO₄包覆的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂在1 C下100次循环后容量保持率为94.13%，具有最佳的倍率性能和循环性能。此外，循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）分析表明，Li₃VO₄能提高Li⁺电导率，抑制活性材料与电解液之间的副反应，提高材料的电化学性能。

矿井瓦斯爆炸发生后，采用灭火剂进行阻爆，将有助于从根本上消除爆炸的灾难性后果。本文在爆炸管道上设置双喷头，探索喷出N₂来实现阻爆和熄灭火焰。对于四周保持密闭的平直管道，采用不同压力将氮气喷出，但均未能阻止爆炸火焰沿管道的传播。在管道下表面设置开口进行泄压后，可以观测到爆炸过程中大量的高温气团和预混气从该开口流出，并在开口外继续发生反应。结合侧向泄压，当双喷头中左喷头（第二喷头）不喷N₂时，右喷头（第一喷头）所喷N₂在各个压力下也仍未能实现阻爆。但当左喷头（第二个喷头）压力在0.1 MPa及以上时，均能实现阻爆。并且双喷头所喷N₂压力越大，爆炸火焰被阻止和熄灭的位置越靠前。通过侧向泄压使管道内的反应变弱是有利于阻爆的第一个主要原因。侧向泄压使管道内爆炸火焰的传播速度下降，从而喷出更多氮气并获得更长的时间来对预混气进行充分稀释，这是实现阻爆和熄灭火焰的第二个主要原因。

基于WALE模型和Zimont预混火焰模型对横截面尺寸0.187 m×0.187 m，长2 m的狭长密闭空间内汽油-空气混合物爆炸火焰特性进行了大涡模拟。将大涡模拟与RNG k-e湍流模型计算结果及实验结果进行对比，验证了大涡模拟对于狭长密闭空间中汽油-空气混合物预混爆炸计算的适用性。结果表明：（1）大涡模拟准确再现了火焰传播过程中的形态变化；（2）火焰锋面后已燃区壁面两侧和中轴线两侧涡旋结构分别对Tulip形火焰的形成和消散有显著影响，且形成及消散前的两种涡旋结构方向相反；（3）当量比浓度下汽油-空气混合物爆炸未燃区气体流动始终保持正向传播，且爆炸超压、火焰传播速度和火焰传播形态三者间存在显著的耦合性。

为研究含草酸钾的超细水雾对抑制甲烷爆炸有效性的影响，采用自制的半封闭管道进行抑爆实验，研究了草酸钾浓度的变化对超细水雾粒径的影响以及对甲烷抑爆性能的影响，分析了不同浓度草酸钾条件下火焰传播速度、爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数参数变化。实验结果表明：添加草酸钾对超细水雾的粒径特性影响较小；对于体积分数为9.5%的甲烷，在相同的通雾时间下，当草酸钾浓度为2%时，抑爆性能最显著，火焰传播速度、最大爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数较纯甲烷自由爆炸时分别下降了57.1%、66.3%、77.9%、91.5%；较纯水超细水雾分别下降了43.1%、61.3%、75.3%、90.5%；草酸钾的热解温度较低能够增强超细水雾的物理惰化作用并阻断化学链式反应从而有效抑制甲烷爆炸。

针对含90°直角弯管结构受限空间油气泄压爆炸特性进行了研究，采用高速摄影等技术对爆炸过程中的压力瞬变、火焰形态进行了采集，同时对实验进行了大涡模拟，精确模拟了火焰经过弯管时的超压特性、流场结构以及火焰形态，并与实验结果进行了对比分析。结果表明：（1）弯管结构对于爆炸过程中火焰结构有影响，在受限空间内火焰形态发生“半球形—指尖形—毛刷状”三种形态转变。（2）在弯管处形成的毛刷状火焰是由弯管局部压力梯度形成的涡流导致的。（3）衍射波与反射波在弯管处的叠加对爆炸超压峰值具有强化作用。（4）爆炸过程中，爆炸超压峰值、火焰速度、火焰锋面面积表现出显著的耦合性，具有密切的内在联系，三者随时间变化趋势存在较强的一致性。