微生物电解池（microbial electrolysis cell，MEC）产甲烷技术是以微生物为催化剂，利用外界输入的电能将CO₂或有机污染物转化为甲烷的新技术。MEC在实现CO₂处置与能量转化的同时，能够处理污水、污泥、沼渣等多种污染物并生产甲烷，具有能量转化率高、生产成本低、环境友好等特点，可望成为解决能源紧缺和环境破坏问题的重要途径之一。近年来，MEC在产甲烷生物阴极结构及电子传递途径、产甲烷微生物群落等方面得到了广泛关注，同时，MEC耦合厌氧消化或其他废水处理系统形成的产甲烷新技术也逐渐研发并成为研究热点。本文综述了产甲烷生物阴极、产甲烷微生物群落等方面的研究现状，介绍了MEC耦合厌氧消化或其他系统产甲烷新技术，总结并分析了MEC产甲烷技术的研究方向和实用化过程仍需解决的技术难题。

从工业废气中回收分离乙烯（C₂H₄）具有重要意义，选用了三种低黏度二氰胺类离子液体，分别测定了293.15~333.15 K下其密度、黏度等物化性质，研究了其对乙烯（C₂H₄）吸收性能。采用非随机（局部）双液体模型（NRTL）关联了三种二元体系溶解度数据，实验值与计算值的平均相对偏差均小于3%。结果表明，低黏度二氰胺类离子液体对C₂H₄气体吸收性能良好，其中阳离子侧链长度增加和羟基功能团引入可增强对C₂H₄溶解度。同时，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）经过3次的吸收解吸循环，仍可以保持较好的C₂H₄吸收性能，表明该离子液体循环稳定性好，而1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）对乙烯吸收量较高，具有作为C₂H₄吸收剂的潜力。

研究了微反应器内N-甲基二乙醇胺溶液解吸过程的流动和气提强化行为。观测到解吸过程中气-液两相流型主要有泡状流、弹状流、环状流和细环流。高温时，流型交替演化将导致气泡速度波动。气提促进强化CO₂解吸过程的结果表明，低溶液流量时，少量惰性气体就可显著提高CO₂解吸速率；大惰性气体流量将缩短停留时间，经计算解吸强化效率，确定了解吸过程的最佳气提流量。

由于内部流场信息缺乏，结构参数对流体流动的影响规律不明确，致使缠绕管式换热器壳程强化传热机理不明晰，阻碍其设计准则的进一步规范化和通用。针对上述问题，对缠绕管式换热器壳程流体流动进行几何建模及数值模拟，并通过文献中实验数据进行验证，进而基于该模型对壳程流体流场特性进行详细分析，分析关键结构参数对其壳程传热与阻力性能的影响，并探讨其强化传热机理。结果表明：Realizable k-ε湍流模型可较为准确地描述壳程流体流动；在双对数坐标系内，壳程Nusselt数随Reynolds数的增大而增大，阻力系数f则呈线性降低的趋势；壳程Nusselt数随缠绕管直径d与平均缠绕直径D的增大而增大，随螺距S的增大而减小，阻力系数f则相反；缠绕管直径d对壳程流体传热与阻力性能的影响最大，平均缠绕直径D的影响最小；增大缠绕管直径d与平均缠绕直径D有利于破坏流体速度边界层，增强流体扰动，加快温升速度，强化壳程传热，而增大螺距S则使速度边界层变厚，减小流动阻力的同时降低温升速度，不利于壳程强化传热。

采用理论推导和经验公式相结合方法，建立了Geldart-B类颗粒在流化床中流化过程的床层膨胀比(R)的通式，并在全取值范围内构建了床层膨胀比的收敛迭代公式。采用不同颗粒的流化实验数据对上述通式(模型)进行了验证，结果表明该模型很好地预测了床层膨胀比。进一步讨论了床层膨胀比与鼓泡流化流型变化之间的关系，给出了临界膨胀比的取值规律。有关床层膨胀比的研究结果一定程度上可有效改善流化床的监控，优化操作条件选取。

通过可视化实验研究了球内受空隙影响的石蜡（RT27）非约束融化过程，探讨了球直径、加热温度、初始温度以及相变材料（PCM）填充率对球内非约束融化特性的影响。通过对PCM固液界面演化、固相运动等融化行为的观察发现，受球内空隙影响，非约束融化过程会出现固相PCM先漂浮后下沉的融化模式。进一步的量化结果表明：增大球直径，固相PCM漂浮时间先增大后减小，总融化时间则持续增大；提升加热温度和初始温度，固相PCM漂浮时间和总融化时间减小；增大PCM填充率，固相漂浮时间和总融化时间先增大后减小。最后，通过对实验数据的无量纲化分析，提出了无量纲总融化时间（受Rayleigh数、Stefan数、PCM填充率、无量纲初始温度影响）关系式。

在压力26~30 MPa，时均质量流速420 kg·m^-2·s^-1、热通量0~130 kW·m^-2工况范围内，对垂直上升并联双通道内超临界水的脉动传热特性进行了实验研究。根据实验数据分析了流量脉动对壁温的影响，脉动振幅率(A_f)和脉动频率数（Wo）对时均Nusselt数的影响，并将脉动时均Nu与超临界传热关联式进行了比较。结果表明：壁温随流量脉动而波动，脉动周期相同，相位相反，流量脉动振幅越大，壁温波动也越大；低频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大逐渐减小，随脉动频率数的增大先减小后基本不变；高频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大而缓慢增大，随脉动频率数的增大而减小；关联式预测的Nu较实验值普遍偏高。

地埋管换热器的换热能力是设计地源热泵系统的关键，而环境土壤的有效热导率是影响地下传热量的重要参数。为探究土壤的介观结构参数对有效热导率的影响，提出三类随机分形结构，并结合格子玻尔兹曼方法，对土壤类多孔材料的传热特性进行了基础研究。通过对热探针实验结果和三类重构结构下模拟结果的对比分析，发现孔隙率仍然是影响干土壤有效热导率的主要因素，分形维度数和粒径比的影响则较小；干土壤介观结构的随机性对有效热导率有较大的影响，随机颗粒分布的微小变化会导致差异高达到24.5%。

与玻璃制造光学制品相比，高分子注塑光学制品具有质量轻、易加工、抗冲击性好等优点，在航空航天、精密透镜等高端领域得到广泛应用。然而受注塑过程复杂压力场、温度场的耦合作用，注塑透明制品折射率通常呈非均匀的分布，存在角偏差、光畸变等光学缺陷。因此，开展注塑工艺对其折射行为影响的模拟与实验研究，对实现折射率可控光学制品的成型具有重要意义。基于Hele Shaw注塑理论和Lorentz Lorenz物理光学理论，构建了注塑光学制品厚度方向折射行为分层预测模型，开发了相关模拟程序，基于自主研发的注塑模软件Z-Mold实现了注塑过程与折射率分布的一体化模拟。以聚碳酸酯注塑平板件为例，利用Brewster法对折射率模拟结果进行了验证。该方法成功应用到神舟系列航天舱外服面窗的研制。

将振动装置与气液两相流实验回路相结合，对非线性振动工况下水平通道内气液两相流进行实验研究。重点考察了不同振动参数对流型转换界限及摩擦压降的影响。流型图表明，非线性振动工况和稳态工况下的气液两相流动形式不同，提高振动的频率和幅度会导致流型转换界限发生改变。由实验得到的气液界面分布结果表明，振动频率对相界面波动程度有显著影响，而振动幅度则主要影响截面含气率。最后对比了非线性振动工况下的摩擦压降和经验公式的计算结果，发现两者在数值和分布上均无明显差异，说明稳态下两相流摩擦压降计算公式同样适用于非线性振动工况。

在轴对称水射流实验台上，采用单帧长曝光图像法，测量了出口Reynolds数在1849~2509范围内的卷吸边界层内流场结构。发现在流向距离L=2D~3.5D，径向距离H=D~1.25D的区域内，流场中吞噬作用和侵蚀作用两种卷吸模式交替出现。分析得到，当Re>1915时，吞噬作用所占的比例随着Re的增大而增大，当Re>2311之后，Reynolds数对该结构发生概率的影响降低；通过快速傅里叶变换得到该相干结构发生的频率在10～19Hz之间；吞噬作用发生的同时在流场中观测到一些特殊涡结构。同时采用运动单帧长曝光图像法对射流流场进行拉格朗日法观测，发现射流流场中的涡结构一般存在于湍流与非湍流界面附近。

对丁腈橡胶非均相催化加氢制备高附加值氢化丁腈橡胶过程中催化剂失活的原因进行了探究，发现造成催化剂活性下降的原因并不是贵金属纳米颗粒的流失、团聚或中毒，而是催化剂表面的活性位被聚合物覆盖而无法与反应物接触，因此将覆盖在活性位上的聚合物进行脱除才是催化剂再生和重复利用的关键。根据相似相容原理选择单溶剂或者混合溶剂对反应后催化剂进行处理，结果表明经过乙酸乙酯、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺以及N-甲基吡咯烷酮这四种有机溶剂处理后，其催化加氢活性可以恢复至新鲜催化剂活性的90%；当用混合溶剂处理后，其催化活性可以提高至新鲜催化剂活性的95%，且循环利用4次其催化活性仍能保持不变。

Fe₂C是低温Fe基费托催化剂的主要活性相，研究其上费托反应机理具有十分重要的意义。从原子尺度上通过密度泛函理论(DFT)计算研究了Fe₂C稳定晶相η-Fe₂C的(011)表面上甲烷形成和C—C耦合的反应机理。计算结果表明，η-Fe₂C(011)表面上甲烷形成的有效能垒为1.03 eV，其低于CH_i+CH_j耦合反应的有效能垒（1.52～2.98 eV），且最可能的C—C耦合反应路径为C+CH₃。进一步比较研究了η-Fe₂C(011)表面与其他Fe基费托催化剂表面之间的CH₄和C₂₊选择性差异，发现选择性高度敏感于Fe基催化剂的表面与体相结构，其中η-Fe₂C(011)表面具有较高的甲烷选择性。

氧化裂解能有效增大放射性废阳离子交换树脂的减容比，但是较高的裂解温度易导致核素挥发。为了降低裂解温度，以硝酸钴和阳离子交换树脂为原料，制备了不同钴含量的含钴树脂，在热重分析仪上考察了钴含量对树脂裂解反应的影响。采用离子交换的方法掺入10~40 g/L的钴离子，可以使树脂共聚物基体裂解峰的峰值温度降低232~263℃，而对减容比的影响较小。通过对残渣的XRD、FT-IR、XPS及元素分析，发现由钴离子转化形成的氧化钴对共聚物基体的裂解具有催化作用，促进了硫键（—S—）的断裂，使裂解温度降低。

工业氦气主要通过深冷、膜分离和变压吸附（PSA）耦合从天然气提取，其中PSA是获得高纯He的关键。吸附过程模拟可以克服实验局限，有效指导工程设计、优化工艺条件。以体积分数90%的粗He为原料，利用Aspen Adsorption软件建立He/CH₄ 单塔PSA模型，获得穿透曲线。以此为基础，建立双塔分离流程，分析吸附、顺放、逆放、冲洗、升压步骤中吸附塔内气相组成的变化，五步最佳操作时间分别为 60、180、30、60和180 s。在三塔流程中，一个循环周期的最佳吸附时间和均压时间分别为135 s和90 s，产品纯度可达98.42%，回收率达60.45%。在五塔流程中，考虑到各步骤时间的匹配及生产的连续性，需要对一个周期内的循环时间进行优化。循环时间为300~340 s时，产品纯度达到99.07%以上。

为强化气液离心分离过程,实现在大直径分离器内的气液旋流高效分离,设计构思了一套多旋臂气液旋流分离设备，为气液分离大型化设计提供了一种新思路。在纯气流条件及不同的旋流臂喷出气速下对该分离设备进出口静压差进行了测量，实验结果表明，旋流分离设备静压差在整个运行过程中较为稳定，有较强的可预测性，无量纲标准偏差维持在2%以内，总压降与旋流臂出口气速呈现出良好的平方关系。进一步将总压降分解为入口及旋臂摩擦损失、分离器空间内摩擦损失和出口管路摩擦损失三个部分进行详细测量，获得了各部分压降与旋流臂出口速度头的定量关联模型，发现分离器空间内摩擦阻力损失在总压降中占比最大。GLVS总压降主要受旋流臂出口气速影响，加入液相后对压降影响很小。该旋流分离设备的阻力系数与普通旋风分离器相当，根据四组不同结构尺寸的旋流头得到了阻力系数与旋流头关键设计参数的关联式，为进一步结构优化提供了参考。

为了考察纳滤技术分离含高浓度单价盐的草甘膦溶液的可行性，采用商业化Desal-DK纳滤膜对含有高浓度NaCl的草甘膦溶液开展了分离实验研究和模拟计算。首先研究了物料浓度、跨膜压差等因素对NaCl和草甘膦的单组分溶液的体积通量及截留率的影响，并通过拟合SK（Spiegler-Kedem）方程计算得到了膜的特征参数；其次探究了Desal-DK纳滤膜对高浓度NaCl和不同浓度草甘膦混合溶液的分离效果，实验结果说明Desal-DK纳滤膜对NaCl呈现较高的透过性，而对草甘膦则呈现较高的截留性，从而能够有效实现草甘膦和NaCl的分离；最后通过对含有100 g/L NaCl和1 g/L草甘膦的混合溶液进行预浓缩-连续恒容渗滤过程的模拟计算，得到了较高浓度的草甘膦溶液和相对较纯的NaCl溶液，证明通过纳滤渗滤过程实现含草甘膦浓盐水的资源化利用是可行的。

由于国内外重大化工事故的频发及化工行业节能降耗的需求日益迫切，研究本质更安全的换热网络多目标优化具有重要意义。采用评价指数的方法，对换热网络的本质安全易爆性、毒性、存量进行量化表征。采用数学规划法分别建立换热网络经济与本质安全易爆性、毒性、存量同步优化数学模型。采用归一化法构建经济和安全的目标函数。通过算例研究发现，考虑易爆性，倾向于不易爆流股间换热，减少易爆流股换热次数；考虑毒性，倾向于减少有毒流股流经换热器的次数；考虑存量倾向于减少换热网络的总存量。最后综合考虑易爆性、毒性、存量作为安全指标与经济同步优化，通过算例研究表明，多目标优化的最优换热网络在很大程度上取决于经济权重的选取。

传统统计局部核主元分析（statistical local kernel principal component analysis, SLKPCA）在构造改进残差时未考虑样本的差异性，使得故障样本信息易于被其他样本所掩盖，针对该问题，提出一种基于加权统计局部核主元分析（weighted statistical local kernel principal component analysis, WSLKPCA）的非线性化工过程微小故障诊断方法。该方法首先利用KPCA获取过程的得分向量和特征值并构建初始残差。然后设计了一种基于测试样本与训练样本之间距离的加权策略构建加权改进残差，对含有较强微小故障信息的样本赋予较大权值，以增强故障样本的影响。最后，采用基于测量变量与监控统计量之间的加权互信息构建贡献图以识别故障源变量。在连续搅拌反应釜和田纳西伊斯曼（Tennessee Eastman, TE）化工过程上的仿真结果表明,所提方法具有良好的微小故障检测与识别性能。

针对在无增长和修剪阈值时模糊神经网络结构难以自适应问题，提出一种基于混合评价指标(hybrid evaluation index, HEI)的结构设计方法。首先，通过模糊C均值聚类算法(fuzzy C-means clustering, FCM)确定初始规则层神经元数目及其中心与宽度。其次，基于戴维森堡丁指数(Davies bouldin index, DBI)和邓恩指数(Dunn index, DI)提出一种新的相关性评价指标(relevance evaluation index, REI)来计算规则层各神经元输出之间的相关性，同时根据训练过程中网络输出均方根误差(root mean square error， RMSE)的变化情况来确定网络的学习能力，然后基于REI和RMSE提出了HEI。通过HEI来调整模糊神经网络的拓扑结构，有效解决了在无增长和修剪阈值时网络结构难以动态自调整的问题且避免了网络结构冗余。最后，通过对Mackey-Glass时间序列预测、非线性系统辨识和大气中PM_2.5浓度预测，证明了该结构设计方法的可行性和有效性。

为减轻双循环流化床结块与堵塞故障对生物质气化反应的负面影响，提出基于多尺度特征能量-核极限学习机(kernel extreme learning machine, KELM)的故障诊断模型。首先对故障状态下压力信号采用小波分解获得多尺度信号，然后提取各尺度特征能量作为特征向量，最后将其输入经遗传算法优化的核极限学习智能诊断模型，实现双循环流化床气流堵塞故障的智能诊断。通过对公开的轴承故障数据集和双循环流化床冷态实验系统数据的分类识别分析，并与基于变分模态分解和样本熵特征提取的KELM诊断模型进行比较，结果表明：本模型具有较高的故障诊断精度(82.5%)，能够有效提取故障特征，用于双循环流化床气流堵塞的高效分类识别。

微乳液由水、油、盐、表面活性剂及助表面活性剂组成，其相行为及增溶情况受各组分的影响。研究发现，在SDBS（SDS、SLS）/航空煤油/水/正丁醇/氯化钠体系中，随着NaCl含量的不断增多，微乳液体系发生Winsor Ⅰ型→Winsor Ⅲ型→Winsor Ⅱ型的相态转变。固定水的用量，通过油扫实验不断改变体系中的油水比，利用相图研究油水比对微乳液相行为的影响，并通过冷冻电镜对不同相态下微乳液的微观形貌进行了表征。随着油水比的增加，在低盐度下，体系由胶团溶液转变为Winsor Ⅰ型；而在高盐度下，体系发生由胶团溶液→Winsor Ⅱ型→Winsor Ⅲ型→Winsor Ⅰ型的相态转变。盐度一定时，微乳液的中相形成及消失所需的油量会随着表面活性剂浓度的增多而增多，且三种表面活性剂中，表面活性剂的增溶能力的大小顺序为SDBS>SDS>SLS，对煤油的敏感程度顺序为SLS>SDS>SDBS。

在四球摩擦磨损实验机摩擦区域添加了直流磁场发生装置，研究了添加经修饰的纳米WS₂润滑油在直流磁场作用下的摩擦磨损性能，用扫描电镜（SEM）配合能谱仪（EDS）及X射线光电子能谱仪（XPS）对钢球磨斑区域表面形貌和典型元素的含量及化学状态进行了分析，并探讨了相关的摩擦学机理。实验结果表明：经修饰后的纳米WS₂在150SN基础油中稳定性良好，含纳米WS₂的润滑油体现出更好的润滑性能，在纳米WS₂含量相同时，直流磁场下的润滑油抗磨减摩效果更好。直流磁场对纳米WS₂有一定的聚集效应，并会提高摩擦化学反应发生的概率。

超临界二氧化碳介质物性的特殊性使得高速超临界二氧化碳干气密封中的多种实际效应突显，忽略这些实际效应可能会给干气密封稳态性能求解带来较大误差。以螺旋槽干气密封为研究对象，推导了考虑惯性项和实际流态的膜压控制方程，采用有限差分法求得膜压分布，对比分析了基于实际修正模型与经典简化模型的高速超临界二氧化碳干气密封气膜刚度和泄漏率，分析了不同介质压力和速度条件下实际气体效应、惯性效应和湍流效应对气膜刚度和泄漏率的影响规律，揭示了三种效应对稳态性能的单独影响及交互影响机理。结果表明：在本文给定条件下，经典简化模型在速度较小时求得的泄漏率偏小，而在超高速时求得的气膜刚度和泄漏率都偏小；在超高速条件下，实际气体效应使气膜刚度和泄漏率都显著增大，湍流效应使气膜刚度增大，而使泄漏率减小，惯性效应对气膜刚度和泄漏率影响很弱；实际气体效应与湍流效应对稳态性能影响之间具有很强的交互影响关系。

提出轴面微椭圆孔织构油封运行时的理论分析模型，通过仿真模拟得到微孔结构参数对其性能的影响规律。结果表明：微椭圆孔轴面织构的润滑减摩性主要体现在相对运动的过程中微织构会使液膜产生显著的动压润滑效应，致使界面间形成非接触式密封和润滑状态；在研究的工况条件下，密封可靠性在微椭圆孔的方向性方面有所体现，合适的方向性能使流体在孔区流程变长，且其受边界阻挠在孔区一侧动压增强另一侧形成空化区，低压的空化区会快速抽吸即将泄漏出的流体从而提高密封可靠性，故而通过改变织构结构尺寸可控制油封的性能。为提高油封的寿命并降低泄漏率，在研究范围内，选用半轴比γ≥0.8（在面积比固定不变的情况下）、孔深h₁=1.5~4μm和旋转角α₁=0°~45°或175°~215°的轴面微椭圆孔织构较为合适。

采用电化学噪声(EN)技术研究了T91马氏体耐热钢在Cl^-污染大气环境下的电化学行为，并针对EN数据进行统计分析，得到表征腐蚀萌生和发展的特征参数。运用Thevenin等效电路模型得到统计参数与腐蚀速度之间的关系并用实验数据进行验证。实验结果表明，EN技术可以有效监测大气环境下T91钢的腐蚀过程，电流噪声幅值大小一定程度上反映了局部腐蚀萌生和发展过程。理论分析结果表明，溶液电阻可影响电位噪声和电流噪声的测量以及噪声电阻的计算结果，但只要溶液电阻值远小于工作电极的阻抗，其影响可以忽略。谱噪声电阻不等于研究电极的阻抗模值，二者之间存在一定的关系。实验数据的进一步分析证实了理论预测的正确性。

虫草素是一种核苷类抗生素，具有抗癌、抗肿瘤等活性，主要由蛹虫草菌液体发酵生产，然而低产量限制了其应用。考虑到高浓度虫草素积累对其生物合成过程产生强烈反馈抑制，提出了应用发酵分离耦合技术移除部分虫草素、弱化反馈抑制作用以提高虫草素产量的策略。通过静态吸附实验，筛选出虫草素吸附和解吸性能良好的大孔树脂NKA-Ⅱ，并优化了大孔树脂使用量（60 g·L^-1）、吸附温度（37℃）和解吸剂种类（100%乙醇）。在30 g·L^-1葡萄糖的分批发酵体系中，经过两次树脂吸附，发酵21 d后虫草素产量达到644.50 mg·L^-1，较对照组提高32.07%；随后，将树脂吸附分离策略应用于补料分批发酵体系，虫草素产量达到787.50 mg·L^-1，较对照组提高35.78%。这些结果表明，将虫草素液体发酵与大孔树脂吸附分离耦合，有效弱化了虫草素反馈抑制，显著提高虫草素产量，为虫草素高效生产分离提供了新思路。

氰化提金过程中产生大量的氰化渣，被视为是危险固体废物。氰化渣主要由黄铁矿、石英和硅酸盐等矿物组成。本实验采取静态吸附法，模拟了氰化渣中几种典型矿物及其复合矿物对氰的吸附。研究表明:矿物对氰的吸附呈线性特征，但吸附能力各不相同, 各矿物对氰的吸附量大小顺序是q_黄铁矿>q_{模拟氰化渣}>q_硅酸盐矿>q_石英；石英对氰几乎不产生吸附，黄铁矿、硅酸盐矿物混合物和模拟氰化渣对氰的饱和吸附量分别约为13.89、1.09和6.89 mg/g。开发了一种数学模型用来评估石英、硅酸盐矿物混合物和黄铁矿含量对氰化渣吸附氰总量的影响。红外分析表明，CN^-吸附在矿物表面，改变了氧化产物，生成了新的物质，促进了矿物对CN^-的吸附。

利用κ-K?hler理论对西安、北京两地大气气溶胶体系的吸湿特性进行研究。选取多种代表性无机物（硫酸盐、硝酸盐、氯盐）及有机物（烯烃、芳香烃、羧酸）建立气溶胶体系模型，使研究体系更接近于真实大气成分。结果表明，在空气质量由清洁状态向雾霾发生状态转变的过程中，两种体系中均呈现有机物含量逐渐减少而(NH₄)₂SO₄和NH₄NO₃含量逐渐增多的趋势，这种变化趋势总是促使气溶胶体系整体吸湿能力增强，因此更易吸湿增长形成雾霾。对体系中不同组分对吸湿性的影响进行了定量预测，理论预测的变动趋势与实际观测的变动趋势相同，揭示了雾霾形成过程中各组分的变动趋势及影响程度，为针对性解决雾霾问题提供思路。

以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为表面活性剂配制微乳液对落地原油污染土壤进行应急处理及回收原油模拟实验。将原始与回收的原油、土壤进行对比发现：回收土壤的pH略高且大致呈中性，Zeta电位更小，黏粒体积分数减小，微乳液处理对土壤的理化性质影响较小；回收原油中饱和分含量升高，芳香分、胶质和沥青质含量降低，密度与黏度都降低，表明回收所得的是轻质原油。分析了SDBS、正丁醇、NaCl添加量及油水比对原油脱除率的影响，并对筛选出的3种配方微乳液进行温度、循环利用和放大实验检验原油脱除效果的稳定性，最终确定w(SDBS)=10%、w(n-butanol)=4.8%、w(NaCl)=0.8%、w(diesel)=12.8%的微乳液为处理落地原油的最优配方。

为了开发更多的粉煤灰用途，采用粉煤灰去除水中的染料污染物，达到以废治废的目的。采用超声波辅助粉煤灰的方法，以亚甲基蓝染料作为模拟污染物，考察此工艺的可行性，讨论亚甲基蓝的去除效果，分析其动力学。研究结果证明，超声波-粉煤灰联合体系（US-FA体系）具有良好的去除染料污染物的能力，超声波的引入能提高粉煤灰对染料污染物的去除率，协同效应非常明显，粉煤灰投加量0.3、0.5、1.0和2.0 g的情况下，协同因子分别达到1.05、1.32、1.55和2.27。在本实验体系内，经过恒温控制后，超声波的热效应可以忽略，主要通过粉煤灰吸附和羟基自由基降解两大主要途径去除污染物，超声波对去除性能的促进作用主要体现在以下几个方面：一是超声波空化作用产生羟基自由基，超声波和粉煤灰表面相互作用产生更多的羟基自由基；二是超声波能促进粉煤灰表面产生更多的活性位，促进了吸附过程的化学反应步骤，由于粉煤灰对亚甲基蓝的吸附过程以化学反应为控制步骤，所以超声波能大为促进粉煤灰的吸附性能；三是超声波的引入加剧了固液混合，促进污染物向固相表面移动，促进更多的污染物进入到吸附剂颗粒内部，改善了传质。

将玉米秸秆加入Pt/TiO₂的悬浊液中，在紫外光照射下实现了光催化分解水制氢速率的提升。通过SEM、XRD、FT-IR和TGA对玉米秸秆在光催化反应后的结构特征的变化进行了表征和分析讨论。通过单因素实验和正交实验研究了辐照时间、玉米秸秆颗粒浓度、秸秆颗粒粒径和催化剂浓度对氢气产率及产氢量的影响。实验结果表明：催化剂浓度和秸秆颗粒浓度对产氢的影响较大。产氢量随着催化剂浓度的增加先增后减，在催化剂浓度为4\times10^-3～6\times10^-3 g/ml时产氢量最高。当秸秆颗粒浓度大于0.5\times10^-3 g/ml时，产氢量随着秸秆颗粒浓度的增加出现明显的下降，而且在不同的秸秆颗粒浓度下氢气产率随着反应时间的增加呈现出不同的变化规律，而过小的秸秆颗粒粒径会产生负面的影响。

主要介绍了一种用于预测熔融沉积模型(FDM)层间粘接强度的扩散修复模型。根据流变数据确定温度相关扩散模型，基于一维瞬态热分析预测FDM部件层间的扩散。将温度历史上的扩散系数对时间积分得到界面分子总扩散，进而得到层间粘接强度预测模型。结果表明：不同打印条件下预测结果与测得的粘合强度结果的吻合度较好，且该模型经修正后也适用于FDM部件弹性模量的预测。通过三点弯曲实验与数值模拟的结果对比，验证了粘接强度及模量预测模型的可用性。因此，可以作为FDM打印件承载性能预测的有效模型。

以正辛基三乙氧基硅烷和乙醇分别作为改性剂和溶剂，采用接枝聚合法对平均孔径为500 nm的Al₂O₃膜和SiC膜进行疏水改性，考察了改性剂浓度、改性液温度和改性时间对膜表面疏水效果的影响，并对比了疏水改性前后两种陶瓷膜的表面性质及疏水改性后的油固分离性能，进行了反冲实验和稳定性测试。结果表明，两种陶瓷膜材料在改性剂浓度为0.2 mol·L^-1，改性液温度为40℃，改性时间为12 h时，疏水改性效果最好，得到的疏水Al₂O₃膜和SiC膜的水接触角分别为134°±1°和140°±1°，经改性后的SiC膜的疏水效果优于Al₂O₃膜。在油固分离实验中，疏水Al₂O₃膜和SiC膜均对固体炭黑有良好的截留性能，但疏水改性对SiC膜的油品通量提升更为显著，两种膜的稳态通量分别为1134 L·m^-2·h^-1和1408 L·m^-2·h^-1。反冲操作对疏水SiC膜的通量恢复更有利。

多孔碳材料因其优异的导电性和稳定性，以及成本低廉等优点而成为当今的研究热点之一。以苯酚、甲醛和三聚氰胺为原料，利用高浓度氯化锌来提供超盐环境，经溶剂热反应后，在氮气中800℃下热解制得了含氮碳气凝胶(NCA)。扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和氮气吸附等表征结果表明，该含氮碳气凝胶具有分级多孔蜂窝状结构，其比表面积高达729.6 m2/g。采用三电极测试体系测试了含氮碳气凝胶的电化学性能，结果表明，在三电极体系中，以0.5 mol/L H₂SO₄作为电解液，含氮碳气凝胶在电流密度为1 A/g时比电容达到350.7 F/g；在电流密度为20 A/g时，经过10000次充放电后，含氮碳气凝胶的电容保持率仍高达97.8%。在双电极体系中，含氮碳气凝胶在800 W/kg的功率密度下，能量密度可达26.8 (W·h)/kg。上述结果表明，该含氮碳气凝胶是一种非常理想的超级电容器电极材料。

针对低温冷链物流应用场合，提出一种由三羟甲基丙烷（TMP）、氯化铵（NH₄Cl）和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验，筛选出热力性能较优异的材料混合比（TMP∶NH₄Cl∶H₂O质量比为1.0∶2.0∶7.0）。其次，以上述配比的复合材料为基液，研究了添加不同的纳米粒子（三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁）对其过冷度、热导率的影响，以及增稠剂（羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PAAS））对其相分离现象的影响，并进行了热循环实验。实验结果表明：添加0.40%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳；添加0.50%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对增大其热导率效果最佳；增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH₄Cl-H₂O + 0.40%(质量分数)TiO₂ + 1.0%(质量分数) PAAS，其相变温度为－19.9℃，相变潜热为246.8 kJ/kg，热导率为0.81 W/(m·K)，并具有较好的循环稳定性。

利用1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEthy)和硫代苹果酸(MSA)的巯基-烯点击反应对桥联有机硅进行羧基化改性，以管式α-Al₂O₃微滤膜为支撑体制备羧基官能化的桥联有机硅膜。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光粒度仪(DLS)、智能重量分析仪(IGA)和扫描电镜(SEM)等对膜结构和表面性质进行了表征。量子化学计算表明羧基化改性的有机硅网络拥有更加致密的孔结构和更高的水亲和力。将改性的BTESEthy-MSA膜用于反渗透脱盐，系统考察了BTESEthy-MSA膜反渗透脱盐性能。实验结果表明，与BTESEthy膜相比，羧基化改性的BTESEthy-MSA膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。同时，BTESEthy-MSA膜表现出优异的水热稳定性和耐氯性能。在250 h的长期反渗透测试中，BTESEthy-MSA膜的水渗透率高达3.2×10^-13 m³/(m²·s·Pa)，NaCl截留率始终保持在94.7%以上。

采用微波辅助溶剂热法的合成途径，成功制备出镁掺杂的磷酸锰镁锂(LiMn_1-xMg_xPO₄/C)电极材料。采用X-射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等测试方法对晶体结构，微观形态和电化学性能进行表征。结果表明微波辅助溶剂热样品LiMn_1-xMg_xPO₄/C为具备较大比表面积和介孔结构的片层状形貌材料。该片层状纳米结构有利于锂离子脱嵌/镶嵌反应，Mg²⁺掺杂在片层状纳米晶体合成过程中发挥着重要作用，可以提高材料的电化学活性和电化学表现。其中LiMn_0.95Mg_0.05PO₄/C材料在0.1 C和5 C倍率下最高可逆放电容量分别为141.2和95.3 (mA·h)/g，具备较高的放电容量和倍率性能表现。与传统溶剂热法相比，微波辅助溶剂热法的反应时间显著降低且制备得到的材料具备优异的电化学性能表现，对于制备其他锂离子电池材料具有指导意义。

研究了氯化铬(CrCl₃·6H₂O)和氯化镍(NiCl₂·6H₂O)浓度和存在形式对氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)低共熔溶剂的黏度和电导率的影响。电喷雾质谱(ESI-MS)分析结果表明，在溶解有CrCl₃?6H₂O和NiCl₂?6H₂O 的ChCl-EG(ChCl-EG-NiCl₂·6H₂O-CrCl₃·6H₂O)溶液中出现了配阴离子[Cr(H₂O)₂Cl₄]^–和[Ni(H₂O)₂Cl₄]^2-。由此可以推断，Cr³⁺(或Ni²⁺)的两个d轨道、4s 和4p轨道发生d²sp³杂化，形成6个等同的杂化轨道，接受6个配体(Cl^-和H₂O)形成阴离子配合物。该溶液的电导率随温度的升高而增大，随总金属离子浓度的增大而减小。此外，溶液黏度随温度和总金属离子浓度的变化趋势与电导率相反。这主要是由于镍和铬配离子的形成改变了溶液中的离子组成。

CdSe量子棒是一种具有良好光学特性的半导体纳米材料，不同长径比的量子棒可应用于光电材料及器件制备。采用高温油相合成法制备CdSe量子棒，在只改变前体反应时间的前提下，探究其对于CdSe量子棒长径比的变化机理并对其光学特性进行对比分析。实验结果表明CdSe量子棒随着反应时间的增长粒径增大并且发射峰的峰位产生了红移的现象。通过透射电子显微镜表征后发现量子棒随着前体反应时间的增加长度逐渐变长，长径比逐渐变大。因此可以用该方法可以控制量子棒的生长。

为研究点火位置对乳胶泡沫材料水平方向火蔓延规律的影响。搭建小尺寸实验平台，在距离材料中心点0（x1）、3.54 cm（x2）、7.08 cm（x3）、10.62 cm（x4）、14.16 cm（x5）、17.70 cm（x6）位置处点火，研究了试样表面温度、质量损失、火焰高度、火蔓延速度等特性参数的变化规律。结果表明，随着点火位置由材料中心点向边缘点移动，平均火蔓延速度分别为0.24、0.23、0.19、0.31、0.42、0.51 cm·s^-1，呈现先减小后增大的规律；x3点火位置时的平均火焰高度较低，燃烧时间较长，平均质量损失速率较低，主要与火蔓延过程中的热量传递方式有关。研究结果显示了乳胶泡沫的火蔓延过程，得到了点火位置对火蔓延的影响规律。

为研究预混气体爆炸火焰和压力的耦合振荡特性，自行搭建了尺寸为80 mm×80 mm×1000 mm透明有机玻璃爆炸管道实验平台。实验结果表明，在氧气浓度E和泄爆面积比S变化的条件下，会对CH₄/O₂/N₂预混气体爆炸火焰与压力的耦合振荡产生影响。当氧气浓度E从0.21到0.40变化时，火焰传播时间逐渐缩短，火焰结构发生动态演变，火焰后期的振荡现象愈加明显，同时测到的压力曲线在后期也存在振荡增强现象；当泄爆面积比S从0.125到1.000变化时，E=0.21工况下S=0.125和S=0.250两个工况与其他工况的压力曲线有所不同，出现了一个更高的压力峰值，E=0.30工况下S=0.125也出现了新的压力峰值，E=0.30和E=0.40两种工况的压力峰值都逐渐减小，压力后期的振荡幅值与泄爆面积比有关。