水相湿法氧化脱硫工艺在含硫化氢的工业过程气净化中得到广泛应用，但普遍存在脱硫剂易降解、硫磺品质差和副盐产量高等二次污染严重的难题。将无机铁盐溶于有机溶剂构建的非水相湿法氧化工艺不仅能实现氧化脱硫，而且具有消除CO₂酸性气干扰和避免活性氧过度氧化作用而产生大量副盐的优势。但由于铁盐在有机溶剂中的溶解度小而制约了铁盐非水相湿法氧化脱硫工艺的发展。近年来，基于金属基离子液体良好的氧化性、氧化还原可逆性和稳定性，及在有机溶剂中的超溶解性而构建的非水相离子液体湿法氧化脱硫工艺(Nasil)取得了快速发展。通过剖析水相湿法氧化脱硫工艺的问题成因，结合当前能源环境的发展趋势，阐述了湿法氧化脱硫的必要性和发展机遇。从金属基离子液体脱硫剂结构设计和组成优化出发，介绍非水相离子液体湿法氧化脱硫反应和过程强化原理，归纳总结新工艺十多年来的理论发展和应用探索历程。最后，针对现阶段湿法氧化脱硫技术所面临的挑战，强调开拓新型脱硫思路的重要性，为脱硫净化过程中碳氢资源的整合发展提出展望。

近年来，随着一次能源紧缺，能源利用效率的重要性日益提升，相变储热可有效提升能源利用效率，人们开始将相变材料同其他物质相结合以进一步拓展其应用范围。纳米二氧化钛具有低成本、无毒、高导电性、高化学稳定性、高热稳定性等优点，现已被广泛研究用于相变储热领域。本文综述了纳米二氧化钛在相变储能领域中的研究进展，从纳米二氧化钛在复合相变材料中的功能出发，主要分为两个部分：（1）纳米二氧化钛在定型相变材料中的应用研究现状；（2）纳米二氧化钛在其他功能相变材料中的应用研究进展。旨在为纳米二氧化钛在相变储能领域的进一步应用提供理论依据与参考。

离子液体(ILs)具有优异的导电能力，其电导性质不仅是电化学应用的基础，而且广泛用于研究ILs溶液热力学性质与微观结构。本文首先总结了近年来实验测定法在研究纯ILs、ILs+溶剂和ILs+ILs体系电导率(κ)或摩尔电导率(Λ)等方面取得的进展，详细讨论了ILs结构、ILs浓度、温度等因素对体系κ或Λ的影响，并结合溶液热力学模型分析了ILs κ或Λ的变化规律。在此基础上，重点介绍了电导性质在研究纯ILs的离子率以及ILs+溶剂体系微观结构和相互作用方面的应用及进展。最后，对ILs电导性质研究与应用提出了几点建议。

木质素是一种结构复杂的天然芳香类聚合物，功能基团丰富，具有良好的开发应用前景。工业碱木质素是当前木质素转化利用的主体，主要源于制浆黑液。由于原料来源、制浆工艺的影响，木质素多分散性高、结构与性能不一，致使相应的木质素基产品的均一性与稳定性较差。通过木质素分级可以获得具有不同分子量或特定化学结构特征的木质素级分，促使各级分的多分散性降低、均一性提高，进而针对特定性能的级分进行改性或者直接利用可进一步提高产品的稳定性。对现行木质素的主要分级方式进行了总结，重点探讨了工业碱木质素的分级方式对其后续利用的影响及存在问题。最后，针对木质素不同级分的特点对木质素未来分级的方向及应用前景提出了展望。

煤制电石(CaC₂)乙炔工艺在我国煤化工行业中占有重要地位。但其关键中间体CaC₂的工业生产过程具有反应温度高、能耗大、CO₂排放严重等问题，严重制约了电石及下游相关产业的发展。开发绿色环保的煤制电石替代工艺具有重要意义。本研究提出采用BaC₂替代CaC₂作为煤制乙炔工艺的关键中间体，从热力学角度分析了BaC₂合成反应体系的特点，并在1550℃进行了合成BaC₂的实验验证。结果表明，以BaC₂替代CaC₂为煤制乙炔的关键中间体、通过BaCO₃-BaC₂-Ba(OH)₂-BaCO₃的钡循环将碳和二氧化碳转化为乙炔和一氧化碳的新路线，具有反应温度低、零CO₂排放、联产CO、固废排放少等优点，可以为现代煤化工的绿色发展提供新的思路。

生物柴油是一类清洁的可再生液体燃料，精炼植物油与甲醇酯交换是制备生物柴油的重要反应。针对目前难以准确获得酯交换反应体系的多组分相平衡组成等方面存在的问题，研究了间歇反应和连续逆流分离甘油等不同反应方式下大豆油与甲醇酯交换反应体系的多组分相平衡行为，并以三油酸甘油酯与甲醇酯交换为模型反应，采用UNIFAC和Modified UNIFAC模型进行了模拟计算。结果表明，在常压、60^oC反应条件下，在总组成偏离甲醇-甲酯二元组成的区域，UNIFAC和Modified UNIFAC模型准确计算了生物柴油酯交换反应体系的三元和四元相平衡组成。在甘油含量大于2.2%(质量)或转化率小于90%(质量)的酯交换反应中，计算值与实验值的平均偏差约为2%。酯交换反应相平衡的实验值和模型计算值表明，采用连续逆流方式分离甘油可以提高酯相中的甲醇含量，有利于传质和酯交换反应。这些结果为生物柴油工艺过程模拟、设备优化以及新技术开发提供了理论参考。

研究了微通道内醇胺[单乙醇胺(MEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)]与离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([Bmim][BF₄])和1-羟乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C₂OHmim][GLY])]复配水溶液吸收CO₂的传质特性。考察了醇胺/离子液体浓度比(c_AA∶c_IL)对液相体积传质系数(k_La)的影响，发现k_La随反应速率的增大而增大。为进一步阐释复配水溶液吸收CO₂的传质机理，分析了比表面积、扩散速率、增强因子和液弹循环对传质速率的影响。结果表明，四种复配溶液中，反应速率和循环频率(f_cir)分别在低流率和高流率下对传质速率起主导作用。k_La可表示为f_cir的函数，低气相流率下k_La与f_cir呈线性关系，斜率与反应速率成正相关，高气相流率下，液弹循环因膜弹传递困难而对整体传质速率的影响减弱，k_La与f_cir呈指数关系，幂律指数小于1。

传统除尘装置对煤燃烧排放的颗粒物存在穿透窗口，湿式静电除尘器通过喷水增湿能够显著提高其脱除效率。对于不同煤种和湿度，脱除效率存在差异。因此搭建潮湿环境下不同飞灰颗粒撞击平板实验台并建立颗粒碰撞动力学模型，探究恢复系数的变化规律。结果表明，65%湿度下无烟煤的恢复系数最小，易于捕集；随着相对湿度增加，毛细力占主导，阻尼系数、临界捕集速度和接触时间增加。

基于OpenFOAM中pimpleFoam求解器对具有二级非平衡基元反应(A+B\stackrel{}{\to }R)的双平行平面射流中流动-化学反应耦合过程进行数值模拟，研究了不同射流口间距下反应物、生成物浓度标量在流场中心线上的产生、消耗和输运行为。首先将反应性单射流模拟结果与前人实验研究和数值模拟结果进行对比，验证了数值算法的精确性。结果表明：(1) 两股射流在准滞止点和混合点的行为直接影响着化学反应。(2) 射流相互作用尺度x_* 可以预测不同射流口间距下反应物和产物的湍流标量统计量。(3) 在Da=0.1且Sc=0.71时，反应物和产物由对流过程主导输运。(4) 反应物和产物浓度脉动之间的联合概率密度分布(joint probability distribution function，JPDF)呈“心形”，其说明反应物A和反应物B的瞬时浓度在时均值时将有利于化学反应的发生。

以水为工质对三角槽道低 Reynolds 数脉动流与柔性壁耦合特性进行了实验研究。通过传热与流动实验，分析了脉动频率(W)、脉动振幅(A)、柔性壁特性对脉动流传热及流动的影响。同时，通过可视化实验，研究了柔性壁与脉动流之间的响应特性，解析了柔性壁形变与振频对脉动流传热及流动的作用机制及分离贡献。研究结果表明，柔性流道脉动流可以实现强化传热与流动减阻双重效果，但强化传热效果相对较弱(传热效率提升0~50%)，适用于以减阻为主要目的的换热场合；柔性壁减阻与削弱强化传热效率，源于柔性壁形变造成时均流通截面积增大(流体流速下降)、W与A的增大减弱脉动能量；W的增加将使得柔性壁振动对脉动流强化传热效率的削减逐步趋于主导地位，而A的增加将使得柔性壁变形对脉动流强化传热效率的削减逐步趋于主导地位；脉动流阻力的削减主要来自于柔性壁的变形(D₁>70%)，而柔性壁振频对于脉动流能量耗散的抑制作用较为次要。

黏弹性表面活性剂溶液悬浮颗粒流广泛存在于自然界和工业生产中，黏弹性表面活性剂溶液的非线性流变性质及应力松弛效应对其中颗粒沉降有着显著影响。采用FENE-P和Giesekus黏弹性本构模型对表面活性剂溶液中颗粒沉降特性进行研究，发现两种本构模型不仅表现出剪切稀化，而且出现拉伸硬化。颗粒在沉降初期的不稳定性主要是由溶液自身的弹性效应引起，弹性效应越强，颗粒沉降速度不稳定性越强，而剪切稀化效应会减弱颗粒沉降速度的不稳定。颗粒沉降过程中在其尾部形成一个“负尾迹”，随着剪切稀化和拉伸硬化效应增强，负尾迹区增大，弹性效应增加，负尾迹增强，负尾迹区流体内部反向速度分布导致的表面活性剂溶液中微观胶束的拉伸断裂和重构可能是引起颗粒沉降速度持续波动的原因。

为了提高正弦波翅片扁管管翅式换热器的数值设计效率，以FVM (finite volume method，有限体积法)的计算结果作为样本数据构建POD降阶模型，研究换热器空气侧的流动与传热特性。结果表明：单参数和双参数变化时POD降阶模型重构的温度场与FVM计算结果的偏差集中表现在正弦波翅片表面区域，且沿主流方向呈减小趋势，2种方法所得速度分布的差异主要集中在主流区域。随着变量参数个数的增多，POD降阶模型的计算精度及计算效率均有所降低。POD降阶模型重构的物理场与FVM结果间的平均相对偏差最大值为2.921%，平均计算速度比传统FVM计算速度最大提高了11752倍。

选取卧式单轴捏合反应器为研究对象，搭建了一个可视化实验装置来研究其分布混合过程，并且通过三维有限元数值模拟方法和网格重叠技术获取了高黏牛顿流体在反应器中的流速分布、剪切速率分布与混合指数分布，进一步采用粒子示踪技术分析了全局与局部分布混合过程，对示踪粒子的运动轨迹进行统计分析得到了拉伸率与混合效率，并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响。结果表明，实验与数值模拟结果吻合较好。捏合反应器中几乎不存在流动死区，搅拌轴上的动态捏合杆与搅拌槽壁面上的静态捏合杆之间存在周期性的捏合作用，可以强化自清洁性能、剪切作用、整体与局部分布混合过程、分散混合性能以及混合效率。拉伸率随着混合时间以指数形式增加，时均混合效率大于零。

针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究，考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响。结果表明，移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能，其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定。高活性催化剂是丙烷高效转化的基础，催化剂活性越高，膜反应器内的产氢速率越快；其次，膜的选择性和渗透通量越高，氢气的移除效率越高，可在最大程度上打破热力学平衡的限制，使反应向生成丙烯的方向移动。当多孔透氢膜的氢气渗透率在10^-7~10^-6 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1，H₂/C₃H₈选择性达到100时，其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当，但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器。与传统的固定床反应器相比，膜反应器由于促进了化学平衡的移动，可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率，且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值。该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导。

费托合成水中含有醇、酮、酸等多种高附加值含氧有机物可提取出来作为高附加值产品，但由于费托合成水处量大，共沸体系复杂，通常需要首先对其进行初步分离。设计了直接两塔精馏、渗透汽化-两塔精馏、直接隔壁塔精馏、渗透汽化-隔壁塔精馏四种可供选择的初步分离工艺。根据渗透汽化实验数据在Aspen Plus中构建渗透汽化过程模型并进行模拟，结合灵敏度分析得到精馏过程的最佳工艺参数和模拟结果，并对四种工艺的能耗和有效能损失进行对比。结果表明，渗透汽化-隔壁塔精馏工艺具有明显的节能优势，其能耗较直接两塔精馏可降低15.85%，有效能损失降低45.74%。经渗透汽化膜预浓缩后，溶液的浓度可进入隔壁塔的适宜分离浓度区间，以充分发挥隔壁塔优势。由于渗透汽化所需能量可由余热等低品位热源提供，在余热充足的煤化工领域中可显著降低有效能损失。对于该过程而言，当渗透汽化膜价格低于438元/m²时，渗透汽化-隔壁塔精馏耦合工艺将会表现出较高的经济性。

从结构优化角度建立精馏塔优化的混合整数非线性规划(MINLP)模型，为了消除整数变量，引入绕流效率将MINLP问题转化为非线性规划(NLP)问题。针对得到的NLP问题提出一种优化方法，在该方法中采用结构优化中常用的信赖域优化算法进行求解，并应用虚拟瞬态连续性方程辅助优化中的稳态模拟。采用提出的优化方法对3个精馏系统进行设计优化，以不同初始值开始，均可得到令人满意的优化结果，表明所提优化方法具有良好的稳健性，对于较复杂的部分热耦合精馏过程仍然可以有效优化求解；信赖域算法在精馏塔优化中也表现出良好的收敛性。

为掌握水泥分解炉运行过程的动态特性，采用机理建模与神经网络相结合的方法构建了水泥分解炉一维特性模型，并结合工业数据对该方法的可行性进行验证。结果表明，模型能够准确地计算炉内温度、气体浓度等参数，具有良好的泛化性能。基于所提出的模型，研究了炉内各状态参数的稳态分布特性。此外，对喷煤量、生料下料量、喷氨量以及高温风机转速等操作变量进行阶跃实验，分析上述操作变量改变时分解炉出口温度及出口NO _x 含量的动态响应情况。研究所得相关动态特性规律可以为控制系统的分析、设计和优化提供参考与依据。

调整精馏塔的操作条件是节省塔能耗的有效途径之一，然而在对已有装置进行用能优化时，需同时考虑精馏塔操作条件对塔能耗和换热网络能耗的影响。基于装置所有流股的冷热复合曲线，针对跨夹点的精馏塔，同时考虑了精馏塔的再沸、冷凝以及过程流股，分析了塔压变化对装置公用工程消耗的影响，并对某连续重整装置汽提塔进行了案例分析。结果显示，塔压降低可使冷凝器能耗增加，再沸器能耗减小，而对于塔顶塔底出装置流股，塔压降低可节省冷却公用工程但增加加热公用工程。装置总体的节能效果为塔顶冷凝器、塔底再沸器和塔顶塔底出装置流股节能效果的综合作用。对某连续重整装置汽提塔分析表明，塔压降低200.0 kPa时，其加热公用工程用量将减少577.5 kW。

针对启发式方法优化换热网络在优化后期易陷入局部极值的问题，提出一种阻尼优化方法，即通过引入延缓概率的概念，以一定的概率不接受费用下降的结构，延缓该结构形成固定匹配，避免因连续变量优化过快导致整型变量优化不充分而陷入局部最优。通过探讨不同阶段的优化特点及优化陷入局部极值的成因，进而提出分阶段延缓策略，合理调控延缓条件以及延缓概率的取值，从而提高算法的全局搜索能力。最后采用四个不同规模的算例进行验证，结果表明该方法可有效地跳出局部最优解，促进结构的进一步优化。

将高密度三塔式循环流化床(TBCFB)应用于串并联综合型多联产系统，提出一种基于碳循环的流程与参数共优化的煤基多联产系统，促进低阶煤资源的高质高效转化。碳循环体现在两方面，一是系统以热解煤气循环作为热解气氛，提高了焦油产率，实现低阶煤高质化转化；二是在TBCFB使用富氧燃烧，提高了烟气中二氧化碳浓度，将烟气替代氮气直接用于燃气轮机发电工质，减少了氮气消耗。利用Aspen Plus对全系统进行模拟，对多联产系统进行物料、能量和?衡算，研究未反应合成气循环比和烟气注入量对过程的影响；以能量利用效率为优化目标，对煤基多联产碳循环系统的操作条件寻优。结果表明，动力单元注入气体使用烟气时，煤基多联产碳循环系统的能量利用效率达49.7%，高于用氮气作为热解气氛的传统煤基多联产系统，相比传统的单产系统，煤基多联产系统的能量可节约13%，对于年处理30万吨煤的系统，折合减少二氧化碳排放量为14.9万吨/年。

为保证应用于航空发动机动密封的稳定运行，针对浮动式箔片气膜密封，采用考虑库仑摩擦作用的波箔片刚度模型，利用中心差分法和超松弛迭代法耦合求解箔片变形方程、压力控制方程和气膜厚度控制方程，并运用小扰动法，结合压力与箔片变形的平衡关系，获得锲形润滑气膜的流场分布，分析了工况参数、箔片结构参数以及直线动压槽分布位置对密封静、动态特性的影响规律。研究结果表明：受益于密封面的变形作用，浮动式箔片气膜密封可根据运行工况自主调节气膜间隙；进口直线槽的气膜浮升力和泄漏量均大于中间直线槽；密封特性与气膜压力和密封间隙密切相关，但受到库仑摩擦效应的影响很小；库仑摩擦效应和加厚箔片都可在一定程度上增大箔片刚度，使得密封表面变“刚”；浮动式箔片气膜密封在高转速服役环境下的综合表现良好。研究成果为今后浮动式箔片气膜密封的结构设计和试验测试奠定了理论基础。

生物发酵甘油生产1,3-丙二醇的自动化控制是其工业化应用亟待解决的关键问题。首先，采用数学函数连续性分析深入研究了克雷伯氏杆菌连续发酵甘油生产1,3-丙二醇过程的多稳态特性。在不同的初始甘油浓度或稀释速率下，系统均会出现多稳态现象，通过双因素分析确定了多稳态出现的临界区域，该区域内部的稳态是不稳定的。之后，基于反馈控制理论和多稳态分析结果，设计优化了受残余甘油和产物浓度影响的稀释速率控制策略。在连续发酵过程中，调整时间从81.27 h缩短到34.11 h，显著提高了发酵初期阶段甘油的利用率；同时甘油转化率由0.478 mmol·mmol^-1提高至0.563 mmol·mmol^-1，生产强度由85.70 mmol·L^-1·h^-1提高到101.10 mmol·L^-1·h^-1，显著提高了生产性能。

太阳能是一种可持续的能源，然而其随机和间歇的波动特性制约了其大规模高渗透率应用。从分析风力和光照的基础特性出发，通过国际气象组织和航天机构的数据库中挖掘和整合数据，运用频谱分析、滤波分析，揭示了风能与光能均存在日(24 h)和年(8760 h)的波动周期；并指明了风能和光能波动周期的相位差，构成了风光能互补以平抑波动性的科学基础。对我国北方和西北多个地区的数据分析表明，当地风能与光能之间的日周期波动相位差为7个多小时，年周期波动相位差为5个多月，风能和光能的耦合对单独能源的波动具有平抑效果。由此构建了大规模稳定性风光耦合制氢供氢系统的容量配置设计准则，选用合适的蓄电池组和储氢罐，实现供氢波动率在10%以下，供氢规模达7500吨/年。该系统的单位制氢成本为25.5 CNY/kg H₂，显著低于单独风能或单独光能制氢的成本；CO₂排放强度为2.34 kg CO₂/kg H₂，优于未互补耦合的太阳能制氢系统。

污泥热解制备生物炭是一种污泥有效处理处置与资源化利用方法。通过控制热解时间，调控污泥生物炭表面的活性位点，改变过一硫酸盐(PMS)体系中的活性物种组成，可实现环丙沙星(CIP)的高效降解。研究发现，热解温度为700℃、热解时间为120 min时，污泥生物炭具有较高的PMS活化性能，对CIP的去除率近90%。机理探究表明，¹O₂在体系中发挥主要作用。C\stackrel{\text{?????}}{?}O、吡咯氮和—OH位点有利于¹O₂产生，C—O、吡啶氮、晶格氧和Fe位点促进^?OH和SO₄^?-释放，石墨氮可促进PMS活化产生SO₄^?-。

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程，探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统，研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型；随着反应压力的逐渐降低，水泥生料的分解速率逐渐增大，反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大；但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧，降低水泥生料的分解率；燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大，但水泥生料的分解率会先升高再降低；燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大，进而提高反应物的反应速率。

注入动力学抑制剂是一种有效缓解天然气水合物管道堵塞的方法。本文以动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺(PVCap)结构为基础，将氧乙基和酯基引入PVCap的分子链端，合成了新抑制剂PVCap-XA1，在高压定容反应釜内评价了PVCap-XA1对甲烷水合物形成的抑制作用，并采用粉末X射线衍射、低温激光拉曼光谱和冷冻扫描电子显微镜研究了抑制剂对甲烷水合物结构和形态的影响。实验结果表明，相同实验条件下PVCap-XA1比PVCap具有更好的抑制作用；微观测试表明PVCap-XA1的加入没有改变甲烷水合物的晶体结构，但会使甲烷水合物晶面扭曲变形，可以降低水合物大小笼占有比(I_L/I_S)，使得甲烷分子更难进入水合物大笼，同时PVCap-XA1的加入使甲烷水合物的微观形貌由多孔有序变得更致密而不利于气体通过。

在450℃对神木煤制半焦还原NO进行研究，采用Raman、FT-IR、XPS等分析方法探究了半焦脱硝影响因素与其表面碳氧官能团的关系。结果表明：热解制焦温度、烟气中氧气浓度以及负载金属对脱硝效果的影响都与半焦表面碳氧官能团有关，降低热解温度、增大氧气浓度、负载金属均有利于增加C—O官能团。采用XPS表征对金属负载半焦表面的碳氧官能团进行分析，发现热力学相对稳定的C—O官能团含量与脱硝指标之间存在明显的线性关系(R²>0.96)。研究进一步揭示了热力学稳定的C—O官能团在半焦脱硝过程的重要地位。

工业废水中重金属与有机络合剂形成的重金属络合物是常规水处理方法难以有效去除的污染物之一。光催化氧化是降解水体中重金属络合物的有效方法，但纯TiO₂催化光生电子-空穴对的较高复合效率限制了该技术在降解重金属络合物方面的应用。微生物燃料电池(microbial fuel cell， MFC)可以通过对光催化氧化单元施加电势提升光生电子与空穴分离率的同时有效降低复合效率，最终表现为高效的破络合反应。本文将MFC与光催化氧化进行耦合，在提高Cu-EDTA破络合效率的同时去除Cu²⁺。结果表明单MFC、串联MFC与并联MFC三种耦合方式均能提高光催化单元对Cu-EDTA的去除率，去除率分别为52.6%、73.57%和61.54%；对Cu²⁺的去除效果分别为18.09%、36.87%和21.09%。说明串联MFC耦合方式可以更大程度发挥光催化单元的效率。

我国化工废水排放量巨大，其中含有的无机磷会导致淡水富营养化。选用来源广泛且环境友好的海藻酸钠为载体，微波一步热解活化法制得的高比表面积甘蔗渣生物炭为添加剂，氯化铁溶液为交联剂，通过溶胶凝胶法和包埋法制备了SA-Fe、SA-C-Fe和SA-C-Fe(C)三种吸附材料，并用其进行了无机磷的去除实验。研究发现三种材料的吸附过程均符合准二级动力学模型，其中SA-Fe和SA-C-Fe的吸附过程符合Langmuir等温模型，其对无机磷的最大吸附量分别为53.79 mg/g和78.75 mg/g；SA-C-Fe(C)对无机磷的吸附过程符合Langmuir-Freundlich等温吸附模型。SA-C-Fe材料吸附无机磷过程存在配体交换、静电吸引和表面沉积三种吸附机制，吸附容量最高；SA-C-Fe(C)微球经过碳化后，羟基官能团数量减少，配体交换作用减弱，且形成了铁氧化物沉积层，吸附容量最低。

以环境空气为冷源，采用硅烷接枝的疏水Al₂O₃陶瓷膜构建膜冷凝器开展烟气脱湿实验。对比了疏水陶瓷膜与传统疏水钢管的冷凝性能；系统考察了烟气流量、烟气温度、吹扫因子、吹扫气温度、跨膜压差等过程参数对疏水陶瓷膜水回收性能的影响；比较了疏水陶瓷膜冷凝器(空冷)与亲水陶瓷膜冷凝器(水冷)的冷凝性能。结果表明，相同水接触角下(120°)，多孔陶瓷膜的烟气温降是致密304钢管的1.3~2.5倍，疏水陶瓷膜能有效强化冷凝传热。疏水陶瓷膜的过程水通量随烟气流量、烟气温度、吹扫因子的增加而上升，随跨膜压差、吹扫气温度的增加而降低。过程水回收率随烟气流量、跨膜压差、吹扫气温度的增加而降低，随吹扫因子的增加而增加，随烟气温度的增加先上升，然后趋于稳定，而后下降。实验工况下，疏水陶瓷膜实现了0.6~5.2 kg·m^-2·h^-1的水通量和7.6%~57.4%的水回收率。低冷却介质流量下，基于水冷的亲水陶瓷膜的烟气冷凝性能更优异；随着冷却介质流量的上升，疏水陶瓷膜的冷凝性能迅速提升，并达到亲水陶瓷膜的性能。疏水陶瓷膜冷凝器在气体脱湿和水分回收领域有广阔的应用前景，将为改善工业过程的“能源-水资源-环境”关系助力。

为了提高Fe/C微电解工艺对油墨废水的处理效率，以金属锰改变传统铁碳填料的成分，采用响应面法优化微电解工艺条件，通过三维荧光光谱、紫外可见光谱、气-质联用色谱等分析处理前后油墨废水的有机物成分及填料表面结构的变化，探究絮凝和降解机理。结果表明：在初始pH为2.79，反应时间为1.58 h，Fe/Mn质量比为3.11，填料总投加量为93.36 g/L的条件下，COD去除率达到87.9%，预测值(87.8%)与实测值相差0.1%，采用响应面法可准确预测COD去除率的变化。经Fe/Mn/C微电解工艺处理后，油墨废水Zeta电位上升，絮凝作用增强。Fe/Mn/C微电解工艺可破坏苯环及共轭双键结构，对类溶解性微生物代谢产物、类芳香族蛋白质类物质以及类腐殖酸类物质的降解效果显著，微电解过程中填料表面生成了铁、锰氧化物，部分氧化物附着在活性炭表面。

煤矸石或粉煤灰与赤泥协同钠化还原焙烧均可实现其所含铁、铝、硅等元素的形态转化，使其易于分离回收；但对于它们分别与赤泥协同钠化还原焙烧反应差异性及机制的研究目前尚未见报道。采用X射线衍射分析方法，分别考察了煤矸石-赤泥、粉煤灰-赤泥体系钠化还原焙烧过程中，气氛类型、钠助剂添加量、焙烧温度、焙烧时间对还原焙烧产物物相组成的影响规律，并对两个反应体系中铁磁化效果及铝硅活化效果的差异性进行分析。结果表明：在钠化还原焙烧过程中，煤矸石-赤泥、粉煤灰-赤泥体系均可同步实现含铁物相的磁化和铝硅物相的活化，且随着钠助剂添加量、焙烧温度、焙烧时间的变化，含铁物相和铝硅物相呈现规律性变化；在相同铁磁化和铝硅活化效果前提下，煤矸石-赤泥体系所需钠助剂添加量、焙烧温度和焙烧时间均略低于粉煤灰-赤泥体系，这主要与煤矸石、粉煤灰中所含还原性物质和铝硅矿物的赋存形态、含量及微观结构有关。研究将为煤矸石、粉煤灰等煤基固废与赤泥协同钠化还原焙烧回收有价元素的原料筛选提供理论指导。

系统探讨了酸性助水溶剂对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid，TSA)和马来酸(maleic acid，MA)分离桉木各组分的工艺过程，并对其中木质素脱除机理进行了研究。通过分析对比两种优化后的工艺发现：(1)两种酸性助水溶剂都可以高效脱除木质素，TSA木质素脱除率为67.94%，MA为65.14%；(2)在相同质量分数下，TSA的木质素脱除率比MA更高；(3)在温和条件下，TSA木质素的β-芳醚键含量比MA的高，随着反应条件的加剧，TSA和MA处理后木质素产品中β-芳醚键含量逐渐减少；(4)两种酸性助水溶剂处理后，纤维素保留率都较高，可保持90%以上；但是半纤维素的降解程度随着反应条件的加剧而增加；(5)酸性助水溶剂质量分数越高，在疏水表面的接触角越小，对木质素的助溶作用越明显，脱除木质素效率越高，溶液中木质素聚集体的粒径越小。综上所述，酸性助水溶剂对木质素的脱除基于润湿溶解、木质素芳醚键断裂、半纤维素降解等的综合作用。相关研究可为后续实现温和条件脱木质素工艺优化及机理提供参考。

已有研究表明，酶诱导碳酸盐沉淀法在加固软黏土和钙质砂方面有很大潜力。然而，这一方法在稳定、固化重金属离子方面的应用却十分有限。此外，在铜离子作用下，碳酸盐沉淀形态及其处理效率的关系尚不清楚。提出一种壳聚糖联合酶诱导碳酸盐沉淀法进行铜废水处理，结果表明此方法可以显著提高脲酶活性，保证尿素能够充分得到水解。通过一系列试管试验和模拟试验发现，较高与较低的脲酶活性均会劣化处理效率。当pH高达9时溶液会大量产生铜氨络合物，降低处理效率。壳聚糖和钙源的添加能够有效抑制pH的升高，防止铜离子对脲酶活性的抑制作用，具有良好的应用前景。

采用VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解百里香酚(Tml)，以协同因子(R)为评价指标，探究了NaClO浓度和pH对Tml去除及协同效应的影响；以硝基苯(NB)和苯甲酸(BA)为探针化合物，确定了不同工艺中HO·和Cl·的稳态浓度及其与Tml的二级反应速率常数；并对比了两种工艺中不同物质对Tml降解的贡献。结果表明，VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解Tml均符合拟一级反应动力学，其一级动力学常数k_VUV/UV/Cl和k_UV/Cl分别为0.0113 s^-1和0.00479 s^-1，且均与NaClO浓度呈正相关；VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺对Tml的降解具有显著的协同效应，相应的协同因子(R_VUV/UV/Cl、R_UV/Cl)随NaClO的浓度的增加及溶液pH的增大均先增加再降低；当NaClO浓度为0.3 mg·L^-1和pH=7时，R_VUV/UV/Cl和R_UV/Cl达到最大值，分别为1.9和2.1，对应的协同增效为90%和110%。VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺中HO·的贡献率分别为42.7%和37.6%，Cl·的贡献率分别为42.4%和28.5%。两种工艺中HO·和Cl·均为主要贡献物质。

废酸流化床法再生技术可高效回收酸和金属离子，具有广阔的应用前景。利用自行搭建的流化床热态实验装置，并结合SEM、离子色谱和XPS等表征手段研究了密相区温度、初始床料粒径对废混酸（HNO₃+HF）中酸与金属离子再生回收特性的影响规律。结果表明：流化床法可有效实现废混酸中酸和金属元素再生回收，金属氧化物在床料表面附着量随流化床密相区温度的升高而增加，850℃时达到峰值，继续升温后附着量小幅降低，同时增大床料初始粒径，金属氧化物在床料表面附着量将大幅提高；NO _x 、HF生成量随流化床密相区温度的升高而增加，750℃时达到峰值，继续升温后大幅回落，同时随着床料初始粒径增大，NO _x 生成量将小幅降低，而HF生成量峰值对应的密相区温度变化到800℃。

为实现彩色滤光片更高分辨率的发展需求，作为关键原材料的彩色光刻胶着色剂从颜料向染料体系转变是重要的趋势。然而染料分子的光热稳定性较差，亟需从分子结构方面探索提升稳定性的有效策略。以1,4,9,10-蒽四醇为原料，合成了9种1,4-二氨基取代的蓝色蒽醌染料分子，探索了不同取代基对染料分子光物理性质、溶解性以及光热稳定性的影响。结果表明，所有染料分子在590~600 nm和630~650 nm波长范围内呈现双吸收峰性质，具有高的摩尔消光系数。其中三甘醇及单甲醚取代的染料分子热分解温度为300℃，在230℃加热0.5 h后失重约2%，365 nm波长光照射8 h后色差低于1.73，表现出优异的光热稳定性。研究为进一步制备光热稳定性优异的彩色光刻胶用染料分子奠定了基础。

通过对多壁碳纳米管(MWCNT)和氮化铝(AlN)颗粒进行不同的改性，提高其分散性以及与聚偏氟乙烯(PVDF)基体的界面相容性，降低界面热阻。通过溶液共混后再用热压法将填料与基体的混合物压制成致密的薄膜，提高PVDF的导热性能。TEM测试证明改性后的填料分散性能提高，SEM证明两种填料成功地在PVDF基体中构成三维杂化网络结构。当填料含量50%时，a-AlN-PVDF复合薄膜的热导率达到原膜的300%、断裂强度变为原膜的92%。当MWCNT与AlN的体积比为1∶1、改性混合填料的质量分数为50%时，热导率变为原膜的565%，断裂强度变为原来的51%。

以生物质基粗甘油为主要原料，采用一锅法合成粗甘油基多元醇，进一步发泡制备了聚氨酯泡沫材料。在此基础上，利用甲基三氯硅烷对泡沫材料进行疏水改性，制备出改性聚氨酯吸油材料。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和热重分析对改性前后泡沫的结构形貌、热稳定性和接触角进行表征，测试了改性聚氨酯吸油材料吸油性能。结果表明：经疏水改性后在泡沫表面合成了聚硅氧烷，水接触角由130°增大至140°，提高了吸油材料疏水性能。改性聚氨酯吸油材料对乙醇、甲醇、氯仿等8种有机物的吸附量范围为16.7～45.2 g/g。经循环使用50次后，吸油材料对柴油和大豆油的吸附量分别为最高吸附量的95.8%和97.6%，表现出优异的吸油性能。

市政污泥的大量堆积或填埋会破坏局部生态环境，而焚烧可实现污泥的无害化处理，但污泥炉渣中的重金属难以有效固定。为有效固定污泥炉渣中的重金属，资源化利用污泥焚烧炉渣制备低成本复合相变储热材料，提出市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料，硝酸钠为相变储热材料，采用冷压-烧结法制备了5种不同质量比的污泥焚烧炉渣基定型复合相变储热材料，并对其传热储热性能、微观形貌、抗压性能以及化学相容性进行研究。结果表明，在100～400℃范围内，焚烧炉渣与硝酸钠质量比为5∶5（样品SS3）时定型复合相变储热材料具有最佳的传热储热性能和良好的高温热稳定性，可实现对重金属的有效固定；炉渣组分与硝酸钠间具有良好的化学相容性，样品SS3的储热密度高达409.25 J/g，热导率最高达0.955 W/（m·K），抗压强度为139.65 MPa。经历500次加热/冷却循环后，样品SS3仍然具有良好的传热储热性能，表明污泥焚烧炉渣适合作为制备定型复合相变储热材料的骨架材料。