多孔聚合物材料具有孔隙率高、加工性能好、质量轻的特点，在化学工程、生物医学工程及环境工程等领域具有广阔的应用前景。高内相乳液模板法为多孔聚合物材料提供了一种简单高效的制备途径，且以此方法制备的多孔材料形状及结构可控，因而引起了人们的广泛关注。本文聚焦于两亲嵌段共聚物稳定的高内相乳液及其所制备多孔聚合物的最新研究进展。同时，介绍了该类型多孔聚合物材料在吸附分离、生物医学、能量存储及催化材料等领域的应用。最后，对该领域的未来发展进行了展望。

平板热管作为一种高效紧凑的气-液两相传热器件，已被广泛应用于狭窄空间高热通量的散热场合中。为了提高平板热管的传热性能，研究人员从强化平板热管内蒸发/沸腾、气体输运、冷凝以及液体回流输运四个运行过程进行了研究。此外，工质的热物性和壳材的导热能力也影响着平板热管的传热性能，因此也得到了广泛关注。总结了强化平板热管内四个运行过程以及平板热管工质和壳材的研究现状和发展动态，并根据目前强化平板热管传热性能研究中所存在的问题，提出了进一步的研究方向，为未来强化平板热管传热性能的研究提供重要参考。

原油作业过程是石油供应链的重要组成环节，包括炼油企业生产过程中的原油采购、原油分配、原油输送、原油储存和原油调和等多个工业流程。原油作业过程优化具有很高的学术理论价值与工业应用价值，与其相关的研究工作是目前学术界与工业界共同关注的热点。首先简要描述了原油作业过程，并对其优化问题的难点进行分析；其次，分别从优化模型、优化算法以及不确定性优化方法三个研究角度，重点阐述了原油采购优化、原油储运优化、原油调和优化以及不确定性条件下原油作业优化四个主要研究方向的学术进展，并对当前已有的研究成果进行了归纳总结；最后，对原油作业过程优化当前存在的一些问题提出了建议，并对该领域未来的发展方向与趋势进行了展望。

工质黏度对于制冷系统的设计优化至关重要。R513A因其良好的环保特性和热力循环性能，在冷水/热泵机组中有望成为R134a的主要替代制冷剂。为了进一步探究R513A的液相黏度特性，基于毛细管法设计搭建了制冷剂液相黏度测试系统，采用R134a作为标准液体对毛细管黏度计进行标定。在温度范围253.15~333.15 K内，开展了R513A的液相黏度实验研究，结果表明R513A的液相黏度略低于R134a。采用R-K多项式方程、硬球模型结合混合规则与实验数据进行关联，R-K方程计算值与实验值的平均绝对偏差（AAD）和最大绝对偏差（MAD）分别为0.71%、1.65%，硬球模型计算值与实验值的平均绝对偏差和最大绝对偏差分别为2.02%和3.39%。上述两种模型能够较好地预测R513A的饱和液相黏度，研究结果可为R513A的替代应用研究提供参考依据。

HFE-7100/水作为非共沸不互溶工质可以拓宽核状沸腾传热的有效温区，目前关于其在微纳复合表面的沸腾传热特性和气泡运动机理尚不明晰。利用气泡模板电沉积法在铜基表面上制备了具有微纳孔洞的复合结构，测试了HFE-7100/水的沸腾传热特性，并通过可视化探究了沸腾工质转换（BRT）过程中两相工质在表面的润湿状态和气泡运动现象。结果表明，微纳复合表面上HFE-7100/水的BRT过程中，气泡先后经历小气泡聚并、气膜膨胀、轻工质接触壁面核化三个过程。在BRT过程中，HFE-7100与水对热壁面的润湿性存在竞争关系，随着过热度增加，薄的HFE-7100液层难以维持稳定的重工质沸腾，上层水工质可以穿过HFE-7100层对热壁面实现完全润湿，完成BRT过程。与单一工质相比，常压下HFE-7100/水混合工质体系可以在343~423 K下实现高效的核状沸腾传热。该研究揭示了HFE-7100/水在微纳复合表面的沸腾传热特性，为沸腾强化表面设计提供了思路。

通过一系列室内砂柱模拟实验，研究了流速对胶体在饱和多孔介质中滞留-迁移行为的影响；运用COMSOL软件模拟，拟合实验数据后得到表征胶体沉积的关键参数。结果表明：流速增大缩短了胶体在多孔介质中的滞留时间，并增强水动力拖拽力，导致介质对胶体的吸附量减少，有利于胶体的迁移；回灌时间的延续造成的多孔介质渗透系数降低，可通过瞬间增大流速使渗透系数在较短时间内恢复，然而随后形成新的吸附渗透性仍会降低。水源离子强度、介质粗糙度等因素会影响胶体迁移的流速效应。在相同条件下，吸附系数随着离子强度的增大而增加，随着流速的增大而增加。综合来看，离子强度的增加可抵消一部分水动力拖拽力的影响，提高胶体在多孔介质中滞留的概率；介质表面粗糙度的增加，可削弱水动力拖拽力作用，同时增加胶体与介质的吸附、沉积点位和接触面积，导致胶体易于在多孔介质中发生滞留并可能进一步导致介质堵塞。

细颗粒粉体下料时受气固流体力学作用在料仓出口附近形成逆压力梯度，使得粉体下料流率实验值远低于理论预测值。而且该压力梯度力直接测量较困难，对模型修正和发展提出了挑战。以玻璃微珠、流化催化裂化（FCC）催化剂颗粒、褐煤和聚氯乙烯（PVC）颗粒为实验材料，首先开展粉体静力学与动力学测试，借助休止角（AOR）、豪斯纳比（HR）和卡尔流动指数（CFI）多个粉体流动性判据综合分析不同粉体的流动特性；在分析粉体料仓出口附近气固流动特征的基础上，结合Jenike流动与不流动判据，将作用在细颗粒粉体上的逆压力梯度力引入到拱应力平衡方程；进一步，提出了利用迭代算法获得逆压力梯度力的方法，实现了对逆压力梯度力与粉体料仓下料流率的预测。建立的粉体下料流率模型考虑了气固流体动力学作用对粉体下料流动的影响，有效改善了传统模型对细粉体流率预测偏高的问题，模型预测偏差从60%以上降低至±20%。

为了研究错流旋转填料床的质、热同传性能，采用热空气-氨水体系，考察了进气温度T、超重力因子β、液体喷淋密度q和气速u对错流旋转填料床传热性能的影响，在相同实验条件下对比了丝网填料和乱堆填料的传热性能。研究结果表明：气相体积传质系数k_ya_e、体积传热系数(Ua)_s随进气温度、超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大；传热效率ε、传热面积A随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大；传热系数K随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大几乎不变，从而揭示了错流旋转填料床强化气液直接传热的机理是通过提高传热面积进而提高体积传热系数，而不是显著提高传热系数。在相同条件下，以丝网为填料时k_ya_e和(Ua)_s分别是乱堆填料的1.09~1.63倍和1.24~3.53倍。

尽管文丘里管式微气泡发生器的注气口位置会对气泡在文丘里流道内的碎化特征产生直接影响，但迄今缺乏针对性的深入研究。通过可视化实验方法，对比分析了注气口分别位于喉管处（结构1型）和进水管处（结构2型）时的气液流型、气泡破碎特征以及成泡特性。实验表明，气、液相流量对结构1型微气泡发生器内的气液流型影响显著，初始成泡区域随液相流量增加，环状流或泡状流向弹状流转变，而随气相流量增加则由泡状流或弹状流向环状流转变；结构2型微气泡发生器则在此过程中始终为泡状流，其对操作工况的适应范围大于结构1型。在相同工况下，结构1型微气泡发生器的成泡Sauter平均粒径小于结构2型，但随着液相Reynolds数的增大，二者间的成泡平均粒径差值随之减小。分析原因是由于弹状流流型下，延伸至扩张段区域的弹型泡的表面积更大，能量转化率更高，气泡界面失稳碎化的程度更显著。随着液相Reynolds数的增大，初始成泡体积减小，湍流破碎机理作用占据主导，掩盖了由于界面失稳引起的气泡破碎。结构1型微气泡发生器的成泡能耗高于结构2型，并且随液相Reynolds数的增大，两者之间的差值随之增大。综合来看，结构2型微气泡发生器能够在低能耗下实现高效成泡，面向工程应用将更具优势。

基于Fortran语言自行开发了基于动态双重网格方法下的喷动床内气固两相流动的CFD-DEM方法，同时开展了喷动床内径向混合实验与模拟研究，又结合单网格方法对喷动床内0~2.0 s内的滞止区特性进行对比分析，验证了动态双网格方法计算结果的准确性。然后利用动态双网格方法对不同进口气速下和不同初始堆积高度下的喷动床进行数值模拟研究，对滞止区颗粒流动过程进行追踪，结果表明：径向混合实验结果与数值模拟结果有很好一致性；在喷动床内存在一定的滞止区，滞止区内的颗粒流动性较差；初始堆积高度不变，随着进口速度的增加，滞止区高度下降速率和向喷口延伸速度无明显变化；进口速度不变，随着初始堆积高度的增加，滞止区颗粒下降速度随之增加，但其向喷口延伸速度逐渐变慢。

喷雾闪蒸技术因其能耗低、分离效果好、冷却能力高的特点成为解决淡水资源紧缺的有效方法之一。在喷雾辅助低温脱盐技术的基础上，展开系统内部热和质量平衡的热力学计算，研究喷雾闪蒸系统运行级数和顶值盐水温度对闪蒸效果的影响。研究结果表明，更高的顶值盐水温度可以显著提高生产效率，当顶值盐水温度为363 K时，生产率为3.325 kg/s，性能比为0.627。采用响应面法对喷雾闪蒸系统进行优化，确定系统的最佳运行条件以及各响应的模型关系，获得系统淡化的最佳参数：顶值盐水温度343 K，海水进口流量10 kg/s，冷却水进口温度303 K，冷却水进口流量9.5 kg/s。

离子液体催化剂可以显著提高烷基化反应速率，开发适用于该工艺的高效反应器具有重要意义。基于微反应器在过程强化方面的优势，设计了适用于烷基化反应的微反应器，考察了烷基化模拟体系的流动规律，在较大操作范围内实现了催化剂与产物的连续分相。以上述研究为基础，实现了C₄烷基化反应的微型化，分别考察了停留时间、反应温度、分散尺寸对反应性能的影响。研究结果表明，微反应器内的烷基化反应在2 s内完成。C₈选择性和TMPs（三甲基戊烷）/DMHs（二甲基己烷）分别最高可达70.90%与13.4，均高于相同反应条件下搅拌釜反应器内的反应结果，证明微反应器在优化烷基化反应性能方面拥有巨大潜力。

通过静电纺丝法制备了一种高温焙烧后具有纤维状结构的磷酸硼/二氧化硅（BPO₄/SiO₂）催化剂，并考察了BPO₄负载量和焙烧温度对该催化剂的结构和催化丙烷氧化脱氢性能的影响。研究发现焙烧过程使纤维直径减小。随着BPO₄负载量的增加，丙烷氧化脱氢活性增高。当BPO₄负载量为7%（质量分数），焙烧温度为600℃时，BPO₄/SiO₂催化剂具有最佳的催化性能；在反应温度为480℃下，丙烷转化率和丙烯产率分别达到17.0%和13.0%，且催化剂稳定性良好。当焙烧温度较低时（550℃），催化剂中的有机物分子未被除尽，导致烯烃的选择性偏低；当焙烧温度较高时（700℃），SiO₂结构收缩紧密，抑制了活性相的暴露。由于纤维结构可暴露更多活性位点，该催化剂较相同条件下粉末状BPO₄催化剂有着更高的催化活性。

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题，制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋，用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明，双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验，烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³，在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%，验证了催化滤袋的脱硝性能；连续运行1500 h后，活性出现5%左右的微弱衰减；在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活，SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积，部分活性位点被覆盖所致。

生物油重整制合成气不仅能充分利用生物油中的成分，同时也展现了生物油转化为化学品的高值利用潜能。将载氧体NiFe₂O₄和Ni基催化剂耦合得到催化耦合化学链反应体系，为了比较催化剂的影响机制，分别构建了Ni/Si-NiFe和Ni/VR-NiFe催化耦合化学链反应体系，并以愈创木酚、乙酸和乙醇的纯物质及其混合液作为生物质热解液的模拟物，通过水蒸气重整实验考察了催化剂配比、反应温度、水碳比和反应时间对重整产物分布的影响。基于反应条件的筛选进一步通过寿命试验和BET、SEM表征，验证了反应体系的稳定性。最后，通过单组分及混合液体重整反应系统分析了化学链耦合催化反应体系的重整机制，为生物质热转化制备化学品提供了重要的理论支撑。

在相同的水热合成条件下，以氧化炭黑为硬模板和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板，经一步结晶法分别制得了一系列以晶内介孔为主和以无定形介孔为主的多级孔ZSM-5分子筛。通过采用次氯酸钠、双氧水和硝酸来氧化改性商业炭黑，以增加其亲水性及分散性，进而促进了ZSM-5在晶化过程中分子筛前体与炭粒之间的相互作用。重点阐述了不同碳源和CTAB对合成的多级孔ZSM-5物化结构特性的影响，并将该催化剂用于褐煤热解挥发分催化重整制备轻质芳烃的反应中。结果表明，成功构筑的孔径均一的微-介孔梯度的ZSM-5在催化重整褐煤热解挥发分提质过程中有效地解决了催化剂的扩散传质问题，抑制了催化剂失活。引入硝酸氧化改性炭黑晶化合成的ZSM-5分子筛在褐煤热解挥发分的催化重整反应中表现出了很好的催化性能，其中轻质芳烃含量达到27.0 mg/g，选择性为81.7%。此外，在氢气气氛下，该催化剂能够有效降低积炭的碳含量。

在不同碱性条件下水热合成了B-HZSM-5 （B-H5）催化剂用于原位催化褐煤热解挥发分制备轻质芳烃。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、氨气程序升温脱附仪和N₂物理吸附脱附表征了合成条件对分子筛的形貌、酸性和质构特征的影响。在强碱性条件下合成的分子筛表面更光滑、结晶度更高，Na-xB-H5（合成过程加碱）弱酸明显增强。与母体H5相比，Na-xB-H5骨架硼形成的B—OH—Si提供更多的弱酸位点能够吸附乙烯丙烯等中间产物，增加甲基化和烷基化速率。在具有较高的结晶度、丰富的酸位点和微孔/介孔的Na-0.69B-H5（硼添加量为0.69 g）上得到了最高烷基苯产率11.4 mg/g。而过量引入硼则会使骨架Al流失，强弱酸比例减少，抑制芳构化反应，降低轻质芳烃产率。通过骨架硼的引入调控分子筛酸性为褐煤催化热解提高轻质芳烃产率提供了新思路。

采用无酸性的α-Al₂O₃为载体，预先沉积WO₃然后浸渍法负载Pt物种，合成了系列Pt-WO₃/α-Al₂O₃催化剂用于萘深度加氢反应，系统地研究了氧化钨物种在萘加氢反应中的作用。通过XRD、Raman、HRTEM、XPS和H₂-TPR技术表征了Pt和WO₃物种在载体表面的分散情况和状态，并利用Py-IR研究了载体负载氧化钨和Pt前后的酸性质变化。在温和的反应条件下（70℃、3 MPa、1 h）Pt-WO₃/α-Al₂O₃催化剂表现出优异的萘深度加氢活性，萘的转化率和十氢萘的选择性均达到100%。结果表明，预先在载体表面引入的WO₃和Pt产生了强相互作用，WO₃提高了Pt物种的分散程度，催化剂的酸性来源于氧化钨物种的引入且和负载量成正比关系。催化剂较强的酸性和较高的Pt分散程度是Pt-WO₃/α-Al₂O₃在低温条件下能够使萘深度加氢的关键因素，对于十氢萘作为储氢介质工艺具有重要的意义。

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分，采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶，再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%，4%，6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征，确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂，H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系，并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明，在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下，氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4，6-二甲基二苯并噻吩（4，6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后，DBT脱除率仍可达到91.8%。

采用实验研究与分子模拟相结合的方法研究了低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附热力学、动力学和吸附分离机理。用常温合成方法制备了超微孔金属-有机骨架材料Cu(Qc)₂，测定了低碳烷烃烯烃（CH₄/C₂H₄/C₂H₆/C₃H₆/C₃H₈）在Cu(Qc)₂上的吸附相平衡和吸附动力学。使用Materials Studio中的Fortcite模块模拟低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附机理以及材料的结构形变。结果表明Cu(Qc)₂具有优良的C₂H₆ /C₂H₄吸附选择性和吸附动力学，而对C₃H₈ /C₃H₆的吸附选择性很低。273 K和0.1 MPa下，C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的IAST选择性达4.6。298 K和0.05 MPa下C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的扩散时间常数分别达1.42×10^-3和1.48×10^-3_{s^-1，扩散活化能分别为16.62 和16.43 kJ/mol。应用装填Cu(Qc)2的固定床可在常温条件下实现C2H6 /C2H4二元混合气的完全分离。模拟结果显示Cu(Qc)2为二维堆叠结构，材料会由于吸附不同分子而发生不同程度的结构形变。甲烷易从变大的层间扩散脱附，导致其在材料上的吸附量很低；C2H6/C2H4两者都能稳定吸附在层中的孔道中，其分离推动力主要来源于两种气体在材料上明显的吸附热差异；C3H8/C3H6会分别吸附在两种不同的环境，吸附热差异小导致Cu(Qc)2对C3H8 /C3H6的吸附选择性低。}

为减少甲烷排放，实现低浓度煤层气有效资源化利用，探究了使用规整复合吸附剂真空变压吸附富集低浓度煤层气的工艺。采用静态容积法测定了甲烷、氮气在规整复合吸附剂上的吸附等温线，同时建立了包括质量、热量和动量守恒在内的严格吸附床数学模型，设计了三塔连续进料的真空变压吸附工艺并进行模拟。分析了工艺达到循环稳态后吸附床层轴向温度分布和压力变化，并且探究了进料量、解吸压力、原料气中甲烷浓度和吸附压力对纯度、回收率、工艺能耗和吸附剂产率等工艺性能的影响。模拟结果表明，在进料量为100 L·min^-1，解吸压力为0.1 bar（1 bar=0.1 MPa），原料气甲烷浓度为30%，吸附压力为3 bar时可以生产纯度为59.07%，回收率为93.64%的富CH₄产品气，同时单位能耗为18.70 kJ·mol^-1，吸附剂产率为4.56 mol·h^-1·kg^-1。表明规整吸附剂对CH₄/N₂具有良好的吸附分离效果，能够实现低浓度煤层气中甲烷高效富集。

能耗过高制约了多效蒸发（MED）海水淡化技术的大规模应用，稳态操作优化虽然能够有效减少MED系统的短期蒸汽消耗速率，但污垢累积导致该系统在长周期运行时蒸汽消耗量升高和装置减产。为此，首先针对带蒸汽压缩机（TVC）的MED系统（MED-TVC）提出可行域的概念，分析表明操作点在可行域中的位置决定了系统的运行效益。随后通过可行域的时变分析发现操作点超出可行域是稳态优化中系统性能逐渐衰减的原因。最后利用可行域的性质，提出了时变约束的全周期操作优化方法。该方法通过调整MED-TVC系统在运行周期内的操作条件，获得全周期最低的蒸汽消耗量，同时利用时变的可行域约束保证优化结果在全周期内均满足淡水产量要求。结果表明，时变约束的全周期操作优化在维持MED-TVC系统的设计淡水产量的同时，全周期蒸汽消耗量相比于设计值减少了19.6%，能够很好地解决MED-TVC系统的操作优化问题。

氟化工产物的剧毒特性，使得对于氟化工过程设备的运行可靠性监控异常重要。为此，提出了基于全局-局部结构分析的模糊推理系统（GLSAFIS）在线评估氟化工过程操作单元运行可靠性。依据氟化工工艺流程选取操作单元过程变量后，通过全局-局部结构分析算法（GLSA）对操作单元过程变量进行全局-局部特征提取。这些低维的全局-局部特征代替原始变量作为模糊推理系统（FIS）的输入，不仅可以克服噪声的影响，降低对专家知识的依赖，同时可以通过特征空间的降维压缩，大大加速后续模糊推理系统的逻辑设计。最后模糊推理系统的实施，使得本方法可以对化工过程操作单元可靠性进行在线评估。国内某氟化工厂二氟一氯甲烷（R-22）生产过程的实际应用以及田纳西伊斯曼模拟过程的仿真结果均证实了所提方法可以准确地反映实际化工过程操作单元的运行状况，大大提高了对实际化工过程的安全监控力度。

传统支持向量数据描述（SVDD）方法本质上采用浅层学习框架，难以有效监控非线性工业过程的复杂故障。针对此问题，提出一种基于加权深度支持向量数据描述（WDSVDD）的故障检测方法。该方法一方面在深度学习框架下重新定义SVDD优化目标函数，构建基于深度特征的深度SVDD监控模型（DSVDD），并利用核密度估计法计算监控指标的统计控制限；另一方面，考虑到深度特征的故障敏感度差异特性，在DSVDD监控模型中设计特征加权层，分别从静态和动态信息分析角度给出权重因子的计算方法，利用权重因子突出故障敏感特征的影响以提高故障检测率。应用于一个典型化工过程的测试结果表明，所研究的方法能够比传统SVDD方法更有效地监控过程中复杂故障的发生。

以腰果酚、十八胺和多聚甲醛为原料合成出生物基苯并嗪单体，以单宁酸为固化剂，采用差示扫描量热分析技术和红外光谱考察了苯并嗪单体的热固化行为，结果表明单宁酸可以有效降低苯并嗪的开环固化温度。在钢片表面首先制备聚苯并嗪涂层作为底漆，再通过在涂层中掺杂氨基修饰纤维素纳米晶制备面漆，构建出静态水接触角为161.1°±2.9°的生物基超疏水防腐蚀涂层（PBTC）。该超疏水涂层表现出良好的耐高低温性能和耐刮擦性。电化学测试结果表明PBTC涂层在NaCl水溶液中浸泡30天后仍然具有良好的防腐蚀性能。

在含有颗粒介质的工作环境中下，硬质材料配对机械密封环的热力耦合变形和摩擦磨损对机械密封的泄漏和使用寿命起着至关重要的作用。考虑动静环和颗粒介质的摩擦，试验测定了摩擦系数，建立了动静环热力耦合的有限元计算模型，研究了WC-Co硬质合金和无压烧结碳化硅（SSiC）陶瓷两种硬质材料密封的温度场和端面变形规律，分析了不同工况下的密封间隙变化规律。试验测试分析了密封环温度、磨损前后的泄漏及表面粗糙度，讨论了端面的磨损机理，验证了计算模型的准确性。结果表明：考虑动环磨粒摩擦热的有限元模型能准确地预测密封的温度和端面变形；耦合作用下动静环端面呈现外径脱离、内径贴合的变形，且变形差异程度随压差和转速的增大而加剧；变形导致端面磨痕分布不均匀，内径磨痕较严重。WC-Co硬质合金配对密封环的端面变形小、泄漏量小，高硬度WC颗粒对Co基体能产生很好的“阴影效应”，具有良好的耐磨粒磨损性能。SSiC陶瓷材料韧性差，易产生片状磨屑，形成过渡型磨粒磨损，材料耐磨性较差，泄漏量增加明显。在磨粒工况下，WC-Co硬质合金机械密封具有泄漏小、耐磨性强的特点。研究结果为颗粒介质中机械密封的材料应用及设计优化提供了参考。

煤具有碳含量高、芳香结构发达、成本低廉等优点，是制备钠离子电池硬炭负极材料的优质前驱体。然而煤种类繁多且含有无机杂质，不同种煤热解成炭后材料的石墨化度、碳层间距和表面化学组成各异，导致煤基硬炭负极的电化学性能优化难以展开。选择四种不同变质程度的煤，采用酸洗脱灰、高温炭化的方法制备了系列煤基硬炭，研究了变质程度、炭化温度对煤基硬炭微晶结构和表面杂原子组成的影响，并考察了其相应的储钠行为。其中，褐煤1400℃炭化得到的硬炭性能最佳，在0.02 A·g^-1电流密度下表现出338.8 mA·h·g^-1的比容量和81.1%的首次库仑效率。优异的电化学性能归因于褐煤硬炭较大的碳层间距和丰富的储钠缺陷位点，提供了高嵌入和吸附储钠容量。

提高水合物生成速率和储气密度对天然气水合物技术应用非常重要。将三种孔密度的泡沫铜（CF）分别浸入十二烷基硫酸钠（SDS）溶液中构建水合储气强化体系，在高压静态反应釜中研究泡沫金属对甲烷水合物生成动力学特性。实验结果表明，泡沫铜骨架能为水合物生成提供充足的结晶点，同时可作为水合物生长过程水合热迁移的“高速公路”。甲烷水合物在SDS/CF体系中可快速生成，最大水合储气速率分布在19.24~21.04 mmol·mol^-1·min^-1之间，其中添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量最高（139 mmol·mol^-1），且达到最大储气量90%所用时间最短（10.1 min）。在6.0~8.0 MPa压力下，相比SDS溶液，添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量提高了8.8%~35.6%，储气速率提高了4.7%~40.4%；特别在压力为5.0 MPa时，该孔密度SDS/CF体系储气量甚至比SDS溶液增加13倍，储气速率增加16倍。

基于四川省某城市污水厂处理200 t/h剩余污泥的旋流器运行情况，比较了旋流器分流比（F）对底流和溢流污泥的形貌、污泥沉降性、污泥浓度、成分变化和碳源释放的影响，探究了污泥旋流释放物质作为反硝化碳源的可行性。结果表明：污泥经过旋流器处理后，底流污泥结构变得密实；溢流污泥松散。在不同分流比条件下，底流和溢流污泥蛋白质和多糖比值（PN/PS）均增大，底流污泥体积指数（SVI）较进口均降低。但是，溢流污泥在F<30%时SVI增大，在F≥30%时SVI降低。污泥的释碳情况随分流比不同而有变化，当F=30%时，底流污泥碳源释放量达到最大。在此分流比条件下，底流污泥反硝化速率较进口污泥和溢流污泥高，底流污泥旋流释放的碳源反硝化速率达到0.81 mg/(g·h)，与分析级乙酸钠碳源相当（0.82 mg/(g·h)），高于污水厂常用的工业级乙酸钠（0.64 mg/(g·h)）和微生物复合碳源（0.66 mg/(g·h)）。污泥旋流释放的SCOD和蛋白质可补充反硝化碳源，减少外碳源投加，为污水处理厂升级改造提供技术借鉴。

通常，具有高含氮资源禀赋生物质在能源化利用过程中需控制NO_x排放。解耦燃烧是可适用于高含水、高含氮燃料的低NO_x燃烧技术，其对NO_x生成的抑制效果优于其他燃烧技术。为揭示解耦燃烧中热解挥发产物的原位控氮潜力、发展双流化床解耦燃烧技术，以糠醛渣为原料，借助固定床装置和双流化床装置，分别开展其热解特性和双流化床解耦燃烧近实际工况模拟研究。具体地，首先在固定床反应器中考察糠醛渣在不同温度下的热解产物分布，继而借助双流化床反应器考察了热解在线挥发产物对热解半焦同步燃烧烟气中NO_x的还原效果。结果表明：在500~700℃热解温度区间内，随温度的升高，半焦产率逐渐减少，从45.2%下降到39.8%；气体产率呈明显上升趋势，从12.4%上升到22.5%，CO、CH₄、H₂等还原性组分产率增加显著；焦油产率略有降低，从15.9%降低到12.9%；水分产率变化不大。双流化床解耦燃烧实验中，糠醛渣热解挥发产物对热解半焦同步燃烧所产烟气控氮效果良好，热解挥发产物对半焦燃烧烟气NO_x减排效果主要受热解温度、二次风占比影响，总过量空气系数ER=1.3，热解温度600℃、二次风过量空气系数ER₂=0.5时，糠醛渣热解挥发产物对相同热解条件下生成的半焦燃烧（900℃，过量空气系数ER₁=0.8）所产烟气原位控氮效果达到最优，NO_x减排率为54.80%。这表明，可通过控制热解挥发分产物产率、氧化程度，充分发挥挥发分的NO_x还原能力，从而明显改善解耦燃烧原位控氮效果。

以富含磷的污泥水热炭为研究对象，用SMT法分析磷的形态分布，以盐酸和柠檬酸为浸提剂，探究湿化学法回收磷的潜能。结果表明，污泥经水热碳化后，总磷含量上升，有机磷朝着无机磷转化，非磷灰石无机磷朝着磷灰石无机磷转化，水热炭中磷形态以无机磷和非磷灰石磷为主。适宜酸浸条件下（盐酸浓度0.3 mol/L、液固比50 ml/g、酸浸时间240 min，柠檬酸浓度0.1 mol/L、液固比50 ml/g、酸浸时间600 min），盐酸和柠檬酸对磷的浸出效率分别可达94.34%、88.78%，准二级动力学模型能较好地拟合磷的浸出过程；同时，金属浸出能力随酸浸时间延长而逐渐上升，与磷浸出能力呈线性相关，由大到小依次为Fe>Ca>Al>Mg；重金属浸出能力由大到小依次为Zn>Mn>Cr>Cu>Pb；酸浸残渣有望成为性能良好的吸附材料。

工业节能是碳减排的首要措施，热法磷酸生产过程每燃烧1 t黄磷释放出的反应热高达26289 MJ，占黄磷总能耗的25%。本文应用Aspen Plus软件，基于有效能的分析方法，对热法磷酸生产过程不同的热能回收方式进行研究。结果表明：以现有热法磷酸热能回收工艺为基础，燃磷塔副产蒸汽压力由1.0 MPa提升至2.5 MPa，热量回收效率由46.29%提升至62.42%，系统的效率由26.22%提升至34.95%；进一步通过用水化塔循环酸加热进入燃磷塔的加压水，系统的热回收效率提升至87.08%，效率提升至46.59%，实现了热法磷酸热能的全回收利用。空气过剩系数的灵敏度分析表明，在保证黄磷充分氧化反应的前提下，适当降低空气过剩系数有利于热回收效率和效率的提升。

湿法脱硫排出的废水是燃煤机组废水中最难处理的末端废水之一。热法固化是实现脱硫废水零排放的必然途径。通过构建整个燃煤机组厂级尺度热力系统虚拟仿真模型，从能量流、物料流、水平衡及其之间的相互影响机制的角度对比分析了目前三种主流不同脱硫工艺路线的优劣。在此基础上，提出了基于吸附式热泵和多效蒸馏浓缩，废热用于干燥的新型脱硫工艺，新工艺所需的高温烟气量最小，仅为旁路直喷式的1/5，为目前主流浓缩干燥方案的1/3，在回收水分的同时，极大降低高温烟气的消耗量，降低对主机安全性的影响。相关研究可以为燃煤机组脱硫废水零排放及深度节水提供新的解决思路。

抗生素在世界范围内使用广泛，目前已经在多种废水中检测到了不同种类的抗生素。以磺胺甲唑（SMX）和土霉素（OTC）为代表，研究其对厌氧氨氧化过程的短期（6 h）和长期（22 d）影响。结果表明：在实验浓度中（1、10、100、1000 μg/L），OTC的短期抑制阈值为10 μg/L，将厌氧氨氧化活性由14.6降至12.0 mg/（h·g SS）；长期抑制阈值为1000 μg/L，将厌氧氨氧化活性降至11.1 mg/（h·g SS）；1~1000 μg/L的SMX对厌氧氨氧化生物膜无显著影响。厌氧氨氧化生物膜对SMX的响应比对OTC的响应更加快速，可以分泌大量的胞外聚合物以抵抗SMX，同时可以诱导反硝化菌降解SMX。OTC导致厌氧氨氧化生物膜的微生物多样性增加，而SMX则促使优势微生物的丰度增加，同时诱导反硝化菌的相对丰度从0.01%最高增加至14.9%，有助于抵抗SMX的抑制。因此，厌氧氨氧化可以处理含有微量SMX的废水，在处理含OTC的废水时，则需要经过长期驯化。

通过TG-FTIR、GC/MS和XRD等分析手段，研究了Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和TiO₂四种金属氧化物催化下重质生物油的热解特性及产物差异。结果表明：应用上述四种催化剂的再裂解实验均促进了重质生物油的脱氧，其中CaO催化下脱氧效果最好，Al₂O₃能够有效降低反应温度，Fe₂O₃有效促进了重质生物油成炭前的解聚、固相产物质量降幅达21.23%，TiO₂对CO₂的生成有最明显的抑制效果、同时可以降低反应结束温度；在低温下，除CaO外的三种催化剂均对有效产物的生成有促进作用，但对不同种类的物质各有侧重，而CaO则会使反应所需温度升高且对愈创木酚的富集有很强的选择性；在中温下，CaO和TiO₂表现出较好的催化效果。上述催化热解过程有效促进了酚类的富集，效果最好的是Al₂O₃，酚类相对含量增幅达31.10%。除Fe₂O₃外的三种金属氧化物均降低了生物炭的有序度，添加CaO制备的生物炭具有最无序的炭结构和最高的固相产率。

鸟粪石（MAP）结晶法处理氨氮废水具有去除效果好、反应速度快等特点，但MAP生长过程缓慢，晶粒细小，限制了MAP副产品的回收率，经济价值降低。利用基于黏附型生长机制建立的化学势梯度模型结合德拜-休克尔极限公式计算活度系数，研究了不同因素（温度、搅拌速度、pH、离子摩尔比）对MAP晶体生长速率的影响。结果表明，温度、搅拌速度和摩尔比的提升导致动力学生长速率常数k_t提高，从而导致鸟粪石生长速率上升，pH的升高使得反应初期的生长速率常数k_t和热力学推动力?\mu都得到了增强，到了反应后期，主要影响生长速率常数k_t，最终导致整个反应过程中MAP生长速率上升。对MAP晶体的平均生长速率计算发现，其生长速率分布在10^-9～10^-8 m/s之间；在pH=9.5时，生长速率提高至1.02×10^-8 m/s；离子摩尔比[Mg²⁺]∶[\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}]∶[\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}]=1∶1∶1提高至1.2∶1.2∶1时，MAP生长速率最高达到了1.29×10^-8 m/s。综上分析表明，温度、搅拌速度、pH和离子摩尔比提升，MAP晶体的生长速率均有不同程度的提高，其中，离子摩尔比影响最大，pH次之，温度和搅拌速度影响较小。因此，在实际工业中，pH和离子摩尔比的改变有望调控MAP的结晶过程。

户外设备表面结冰给人类生活和生产带来了众多不便，研究具有防结冰性能和除冰性能的新一代防、除冰材料对于户外设备的持久稳定运行具有重要意义。本文利用模板法将三氧化二钛（Ti₂O₃）粉末和聚二甲基硅氧烷（PDMS）混合制备具有规则阵列结构的光热超疏水材料，并研究其防结冰性能与光热除冰性能。得益于Ti₂O₃优异的光热性能，制备的材料在100 mW/cm²光照条件下的光热温升可达55℃，冻结在表面的液滴可在200 s内融化，具有优异的光热转换与光热除冰性能。而PDMS材料固化后本征疏水，加规则阵列微结构后赋予材料优异的超疏水性能，其接触角高达153°，滚动角小于5°。无光照时的结冰延迟时间长达1300 s，是无光热材料表面结冰延迟时间的3倍。而在光照时由于其优异的光热性能，液滴在长达6 h的结冰测试中尚未结冰，表明材料具有优异的光热防结冰性能。研究结果论证了利用自然界丰富太阳能进行除冰的可能性，为户外设备表面除冰技术提供新的方式。

利用简单的静电纺丝结合刻蚀和硫化策略获得了FeS₂@碳纤维（FeS₂@CFs）薄膜电极，每个独特的蛋黄蛋壳结构单元与全方位三维碳纤维导电网络之间的协同效应赋予了电极材料优异的锂存储性能。作为锂离子电池负极材料时，在5 A·g^-1的大电流密度下容量仍能保持在415.4 mAh·g^-1，在0.5 A·g^-1的电流密度下经过循环400圈的循环之后可逆容量约为977.9 mAh·g^-1。更重要的是，前驱体材料具有很广泛的扩展性，这可为柔性薄膜电极材料的制备提供一种设计思路。

基于简化的单步反应机理，采用增厚火焰模型开展了管道内甲烷-空气爆炸大涡模拟，分析了Légier （TF1） 与Durand （TF2） 提出的两种火焰探测函数对模拟结果的影响。结果表明，大涡模拟能够精确预测管道内火焰传播过程中出现的郁金香形状与形成特征时间。尽管两种探测函数的火焰传播速度与超压的大涡模拟结果与实验基本一致，但TF2预测值更加精确。火焰探测函数对效率因子变化基本上没有影响，TF1对火焰的增厚效应要强于TF2。

大型石化联合装置为充分回收火炬气，满足环保要求并提高经济效益，通常做法是将火炬气放空管道调节阀的压力给定值设置偏高（相对于分液罐设计压力），使火炬气在分液罐内暂时积聚，随后进入火炬气回收系统。然而停电、火灾等异常紧急工况下多装置同时泄压，富余的火炬气将使火炬放空气流量产生瞬态增高，可能导致火炬头马赫数超高及“脱火”风险。为此提出了一种确定火炬气放空管线压力调节最佳给定值的方法：在火炬气压力调节阀给定值的工艺允许约束范围内，选取使火炬头马赫数符合安全要求的取值，并通过火炬气回收量及回收稳定性来综合衡量火炬气回收经济效益，最终计算出最佳调节给定值。案例表明，通过计算火炬头马赫数和分析火炬气回收经济效益，所提方法确定的压力给定值可以在符合马赫数安全要求的同时，使火炬气回收经济效益达到最高。

从调控燃烧室壁面热和化学性能角度出发，利用大气等离子喷涂技术制备了ZrO₂和ZrO₂+Al₂O₃两种陶瓷涂层壁面，并结合OH平面激光诱导荧光（OH-PLIF）技术研究了涂层材料对平板通道内甲烷/空气预混火焰特性的影响。涂层材料表征结果显示，高温热喷涂能使混合材料内部形成部分Zr-Al固溶体，表面分布的晶格氧含量明显增加。ZrO₂基混合材料热导率的增加也会增强流向导热作用。狭缝燃烧实验证实相比使用纯ZrO₂涂层，混合一定量Al₂O₃在不同壁温、当量比条件下均能有效降低火焰淬熄间距，表现出更好的燃烧稳定性。特别是随着壁温升高、通道间距缩小，ZrO₂+Al₂O₃近壁面区域以及火焰核心区OH基浓度均显著提高。