近、超临界流体具备优良的输运和热力学性质，可广泛应用于化工、环境、机械和热能利用等领域。由于临界点附近包括流体密度在内的热物性会发生大幅改变，因此准确确定流体的临界点，包括临界温度、临界压力和临界密度数据，对指导热力循环和系统部件设计优化有重要意义。目前实验测量是获取高精度临界参数的最直接方式。本文首先概述了气液临界点理论、临界参数的研究现状及其典型应用场景；其次，综述了目前临界参数主要的测量方法，包括定容法、变容法、流动法、脉冲加热法、密度直线中径定律法、压力-体积-温度（p-V-T）关系法、准静态热分析法和物理性质法等，总结了这些方法的优缺点、适用范围、准确性和主要研究机构；最后，探讨了临界参数测量方法当前面临的挑战和未来发展趋势。

电极材料是电氧化技术的核心关键。碳基材料具有稳定性好、结构可调、导电性佳、来源广泛等优势。从碳基材料电氧化过程出发，简要描述了碳材料在阳极电流下的降解行为及其可复合活性材料增强自由基产生能力。重点综述了碳纳米管、石墨烯、生物质碳为代表的碳基材料通过缺陷调控、表面修饰、界面工程等方式调控电氧化性能的研究进展，最后对发展碳基阳极材料提出展望。

天然工质丙烷(R290)GWP接近零，对环境友好，热物理性质优良，具有良好应用前景。高背压旋转压缩机运行压比小时，R290绝热指数小导致的排气温度低特点突出。R290在高背压旋转压缩机油池中溶解度大，R290/润滑油混合物黏度低，可能难以满足曲轴/轴承系统润滑，影响压缩机可靠性。通过研究低压比工况下，R290在润滑油中溶解度及R290/润滑油混合物黏度与其过热度的关系，提出高补气过热度经济器循环，利用冷凝器出口高温与补气饱和温度的温差带来的剩余热量提高补气过热度，从而控制排气过热度和R290/润滑油混合物的黏度。同时，高补气过热度经济器循环可以有效提高系统性能，蒸发温度-2.89℃，冷凝温度51.5℃时，相比单级循环，COP提升11.4%，单位容积制热量提升23.4%。

采用R601a/R600作为工质回收工业余热，并以系统的热力学性能（输出功率W_net、热效率η_th、㶲效率ε_ex）、经济性能（投资成本回收周期ICPP、单位输出功率所需换热面积APR）、环境影响（CO₂当量排放ECE、环境㶲代价E_xc）为评价指标，采用AHP-和积法确定不同评价指标的权重并结合遗传算法对系统进行综合分析。结果表明，综合评价指标F₁的目标函数的权重大小依次为：环境影响>经济性能>热力学性能。当R601a/R600工质配比为0.33%/99.67%，蒸发温度为137.2℃时，W_net、η_th、ε_ex、APR、ICPP、ECE和E_xc分别为62.9 kW、15.8%、48.7%、4.3 m²/kW、6.6 a、25.0 t、4.0 W。得到的ECE和E_xc与平衡权重的TOPSIS相比，分别降低了45.9%和57.0%。这说明F₁对环境影响更为重视，能根据不同权重给予实际工程更多的参考方案，比传统TOPSIS更有指导意义。

采用等温溶解平衡法开展了323.2 K四元体系LiCl+MgCl₂+CaCl₂+H₂O的固液相平衡研究，测定了平衡液相组成及密度、折射率，并绘制了相应的相图。研究发现：323.2 K时，该体系有复盐LiCl·MgCl₂·7H₂O和2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O生成，属于复杂四元体系，其相图包含3个共饱点，7条单变量曲线，5个结晶区（MgCl₂·6H₂O、LiCl·H₂O、CaCl₂·2H₂O、LiCl·MgCl₂·7H₂O、2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O）。对比298.2 K下该四元体系的相图，发现随着温度升高，氯化钙从CaCl₂·6H₂O、CaCl₂·4H₂O转化成CaCl₂·2H₂O，LiCl·MgCl₂·7H₂O和MgCl₂·6H₂O结晶区减小，LiCl·H₂O和2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O结晶区增大，表明温度升高有利于LiCl·H₂O和2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O析出。采用PSC模型对该四元体系进行了溶解度计算，计算结果与实验结果基本吻合。

盐水微液滴蒸发结晶在海水淡化、晶体制备、药物预混合和颗粒筛选中具有非常重要的作用。通过计算流体动力学模型，对不同疏水界面传热系数和不同直径疏水平台上的NaCl盐水液滴蒸发过程开展模拟研究，主要通过模拟预测了液滴内流体在温度和浓度差作用下的环流演变机制。模拟结果通过光学可视化和红外热成像仪进行了验证。结果表明，常温蒸发下，NaCl液滴内部的环流主要由Rayleigh对流和溶质Marangoni效应主导。不同的固液界面传热系数会影响液滴的升温速率和温度分布，当温差大于一定值时，热Marangoni效应可以主导液滴内部环流。基于Rayleigh数和Marangoni数的调控区间制得了流场演变相图，有效地预测液滴内部的环流状态。盐水液滴内环流方向和持续时间可以通过调整热Marangoni效应来控制，从而影响最终蒸发结晶的晶体形貌和沉积分布。这项工作可以为蒸发界面设计、蒸发结晶的过程控制等提供理论依据。

只有掌握基底和相变材料(PCMs)的热物性对换热特性的影响，才能准确描述混合型复合相变材料(CPCMs)储热性能及有效利用CPCMs。基于双分布(DDF)格子Boltzmann模型，验证并模拟了不同基底和PCMs固、液相的比热容和热扩散系数条件下混合型CPCMs的相变换热、流动过程，归纳其对相变速率储热的影响规律。结果表明：PCMs内液体环流的自然对流换热对总的换热过程起到促进作用。基材的比热容越大，相变速率越快，能够获得更大储热量；提高基材热扩散系数有利于提高相变速率。固相PCMs比热容越小，相变速率越快，但固、液相变界面越厚，相变越不稳定，所以如果期望得到更高的相变速率可选择固相小于液相比热容的PCMs，但如果更加看重相变的稳定性优先选择固相大于液相比热容的PCMs。

金属丝网多孔材料由于其孔隙可控、高比表面积、高强度和价格低廉的特点，在过滤、催化、高效换热以及防爆领域引起广泛关注。为表征其毛细特性，测量了四种不同规格的铜丝网几何尺寸，并建立了平纹方形编织金属丝网的单元孔隙结构模型。分析了丝径、孔径对孔隙率、比表面积、渗透率的影响。研究发现：Kozeny-Carman公式可以较好预测低流速(小于0.01 m/s)下的金属丝网渗透率关系，其中几何因子与丝网网径成对数关系。流速大于0.01 m/s时，惯性效应的影响不能忽略，通过Forchheimer公式得到Darcy渗透系数和非Darcy渗透系数，并根据类Kozeny模型修正了渗透系数与孔隙率和丝径的关系。研究得到了平纹编织丝网几何结构与毛细特性的拟合关系，为吸液蒸发用金属丝网提供了设计依据。

气化炉灰渣比(合成气携带走的飞灰与沉积至壁面的熔渣的质量比)是影响后续合成气净化设备寿命的关键因素，优化烧嘴偏转角度是控制气化炉灰渣比的有效方法。采用数值模拟方法，研究了HNCERI (Huaneng Clean Energy Research Institute)气化炉一段四烧嘴偏转角度对气化炉灰渣比、壁面渣层及耐火材料的影响。数值模拟结果表明，烧嘴偏转角度由0°增加至4.5°，灰渣比由2.0降低至0.8，液态渣层平均停留时间减少31.5%。偏转角度增加，渣口位置液/固态渣层厚度均增加；H=4.45~5.07 m位置固态渣层厚度下降，液态渣层厚度则增加。液态渣层流速与黏度呈负相关，与厚度呈正相关，液态渣层厚度主要受流速和颗粒沉积率影响。偏转角度增加，烧嘴平面上方耐火材料表面平均温度升高，烧嘴平面下方耐火材料表面平均温度降低，偏转角度为3.5°时耐火材料需要承受的最高温度取得最低值。在有效降低灰渣比前提下，为减少气化炉堵渣、渣层脱落和耐火材料烧蚀概率，HNCERI气化炉烧嘴偏转角度建议取3.5°。

为进一步探究非牛顿流体中气液两相流流动特性规律，采用大涡模拟方法（LES）对非牛顿流体气泡羽流的涡特性进行研究。以清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为研究对象，分析不同表观气速和液相流变特性下气体的运动速度、羽流结构、涡量及涡的演变规律。研究结果表明，涡的演变速率随非牛顿流体浓度的增加而减小。结合Q判据分析不同工况下涡特性分布，随着CMC水溶液浓度的增加流场中的Q值不断降低，且流场内涡的演变速率随着非牛顿流体特性的增加而减弱。

声流效应能够有效强化声反应器内的传质过程，大型声反应器中声流驱动力主要来源于声波非线性耗散。以大型壁面式声反应器作为研究对象，采用考虑气泡非均匀分布的非线性声学模型预测声场，耦合声体积力求解三维声流场分布，通过粒子图像测速技术验证模型准确性，研究了超声功率、反应器宽度和液位高度对声流效应的影响规律。结果表明，提高超声功率能够显著提升声流效果，但密集的空化气泡会产生强烈的耗散，导致空化能量的转化率降低；狭窄空间严重阻碍声流发展，反应器空间过于宽阔无益于扩大高流速区域，反而会降低整体的声流强化性能，变化曲线表明40 kHz、60 W驱动条件下能达到最优声流效果的最佳响应宽度和高度分别在200 mm和100 mm左右。

气凝胶是一种纳米多孔超级隔热材料，其内部的传热过程涉及气相导热、固相导热、气固耦合传热及辐射传热。基于格子Boltzmann方法，演化了含有辐射源项的能量方程和辐射传输方程，建立了描述SiO₂气凝胶复合材料内多模式多尺度耦合传热的统一格子Boltzmann模型，探究了SiC遮光剂粒径和掺杂量对气凝胶复合材料隔热性能的影响，获得了使得材料等效热导率最小的SiC遮光剂最优粒径和最佳掺杂量随温度的变化规律。

以射流加热和机械搅拌协同作用下，大型浮顶储油罐内的传热和流动过程为研究对象构建物理和数学模型，并采用滑移网格技术对搅拌叶轮作用区域建模，基于有限体积法对强、弱浮力射流加热过程的流动和传热规律进行了数值模拟研究。结果表明：相比强浮力射流，弱浮力射流加热时的升温速率可提升74%，达到相同温度所需的加热时间缩短42%。对于强浮力射流加热过程，增加机械搅拌可以使计算域内的整体速度显著升高，加强冷热介质间的热交换，使升温速率提高9.6%，也可令计算域内的油温分布更加均匀，温度方差降低17%。对于弱浮力射流加热过程，增加搅拌作用虽仅可令升温速率提高0.9%，但可使温度方差降低29%。机械搅拌对强浮力射流加热时的升温速率提升更显著，而对弱浮力射流加热时促使温度均匀分布的效果更显著，同时发现机械搅拌可使强浮力射流的加热效率提升0.7%。此外，进一步研究发现搅拌器的安装高度对于消除实际储罐底部的低温区域、调控油温分布具有重要作用，数值模拟结果可以为机械搅拌器的结构设计提供重要的参考依据。

采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)结合颗粒动理学理论(KTGF)方法，对三维幂律流化床中的液固两相流动行为进行了模拟。基于幂律流体的流变方程以及压降方程，提出了两种幂律液固曳力模型，引入了考虑液膜效应的湿颗粒动态恢复系数模型，计算幂律流体与湿颗粒之间的作用力。将预测固含率分别与文献中测得的实验数据进行比较，结果表明结合动态恢复系数模型的相对误差介于0.45%~1.59%，与实验结果吻合较好。探究了稠度系数K以及流性指数n对颗粒流动特性的影响，结果表明随着流变参数的增大，床层内的颗粒平均浓度降低，湿颗粒表面液膜逐渐变厚，法向恢复系数降低；颗粒拟温度随n的升高先增大后减小，随K的上升而增大；曳力系数、颗粒压力以及颗粒黏度均随流变参数的增大而逐渐减小。颗粒在壁面处的浓度明显高于中心处附近的浓度，且颗粒在中心处向上运动，在壁面处附近回落，在流化床中形成环-核结构。

氧化亚氮（N₂O）是仅次于CO₂和CH₄的第三大温室气体，排放后加剧温室效应，而N₂O具有广泛的用途，因此对其进行回收具有重要意义。苯酚法和环己烷法生产己二酸时排放的尾气中CO₂与N₂O共存，二者具有相同的动力学直径和相似的物理性质，它们的分离具有很大的挑战。研究了A型沸石中一价碱金属阳离子（Li⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺）对CO₂/N₂O吸附分离性能的影响，通过XRD、ICP-OES、SEM和TGA进行表征，并对吸附性能、IAST选择性以及分离性能进行了研究。研究结果表明，随着碱金属阳离子半径的增大，CO₂和N₂O的吸附容量逐渐降低，CsA几乎对CO₂和N₂O均不吸附；但CO₂/N₂O选择性却呈相反的趋势，其中KA的选择性达到最高（2.6），混合气体（V_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}/V_{{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}}=50%/50%）穿透实验结果也表明KA具有一定的CO₂/N₂O吸附分离性能。

通过交替、对称地堆叠带孔的锰酸锂（LiMn₂O₄）基膜电极和导电炭黑（C）基膜电极，组装了单通道的蛇形流场电控离子交换（ESIX）装置，并将其用于从高镁锂比模拟卤水（Mg/Li约500）中选择性提取锂离子。基于这种自下而上的蛇形流场，增加膜组件中腔室的数量可以使模拟卤水中更多的锂离子被捕获。相较于常规的恒电压驱动模式，恒电流-恒电压耦合驱动模式能有效地提升ESIX装置的提锂性能。在0.8 mA·cm^-2-1 V的耦合驱动模式下，该装置在120 min内对锂离子的提取率高达97.6%。此外，X射线衍射（XRD）证明，通过冲洗膜电极表面可以去除大部分吸附的镁离子。因此，这种新型的ESIX装置具有从高镁锂比盐湖卤水中选择性分离锂离子的工业应用潜力。

近年来，随着氮气强化采油的不断推广，含氮油田伴生气产量不断增加，生产合格的管道天然气成为提高资源利用率、增加经济效益的重要命题。本研究从组成特征出发，成功研制并批量生产功能层减薄至700 nm的硅橡胶复合膜，大幅提高分离能力，未溶胀状态下甲烷渗透速率达到358 GPU ［1 GPU=1.24 mol/(m²·h·MPa)］，同时提出浅冷液化与多级膜渗透集成的耦合分离工艺，在充分回收乙烷和丙烷等化工原料的同时，生产热值满足国家标准GB 17820—2018的管道天然气，实现伴生气高效提质和综合利用。以西北油田某集输站为实施案例，针对7000 m³/h(标准工况)伴生气进行耦合工艺设计，模拟结果显示轻烃收率大于77.6%，甲烷提质利用率大于54.4%，乙烯裂解原料产量23604 t/a，管道天然气产量18.03×10⁶ m³/a(标准工况)，创造经济效益预计可达79.0×10⁶ CNY/a，为含氮油田伴生气的高效利用提供了极具前景的加工途径。

采用亲水的SA为成膜材料，PEG为致孔剂，制备了掺杂自制锆氧化物包覆的锂离子筛前体LMZO的膜状锂离子筛，研究其对锂的吸附性能以及循环稳定性能等，并对其进行了吸附动力学及吸附等温模型分析。结果表明：SA浓度为30 mg·ml^-1，PEG含量为1%，LMZO含量为55%时，制得的膜状锂离子筛对Li⁺的吸附性能最好，为1202.17 mg·m^-2。用0.1 mol·L^-1 HCl溶液解吸，平衡时锂解吸率可达66.55%，锰溶损率仅为0.345%。在卤水中进行了10次循环吸附解吸后，吸附量降至1116.64 mg·m^-2，吸附量仅损失了7.0%。在含有多种复杂离子如Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的卤水中，SA膜状锂离子筛对Li⁺有很高的选择性，其吸附过程更符合伪二级动力学方程及Langmuir吸附等温模型。膜状锂离子筛对于从盐湖卤水等液态锂资源中提取锂具有很大的开发潜力。

在混合气体的膜分离过程中，组分与膜结构的相互作用直接影响分离效果。采用分子模拟方法，建立基于PEK-C基炭膜结构表征的碳微晶基炭膜模型，探究膜的碳微晶孔径和比表面积对CO₂/CH₄吸附和扩散的影响。结果表明，气体在炭膜内的吸附位点与其微结构有关，碳微晶孔径与比表面积增加时，吸附位点由碳微晶外部孔隙向碳微晶内部转移；炭膜孔隙体积较小时，分子形状为影响扩散的主要因素，其中直线型的CO₂比正四面体型的CH₄更易于扩散；30℃、100 kPa下，碳微晶孔径为0.493 nm时炭膜具有最优的气体分离性能，其吸附分离系数为10.49；炭化温度升高，炭膜比表面积增大，不利于气体分离，表明炭化温度不宜过高。研究结果拓展了炭膜气体分离机理，可为高性能炭膜的制备提供依据。

海水淡化时间选择性原理是利用流固界面边界滑移来实现大孔径多孔石墨烯反渗透膜的高效脱盐。采用分子动力学方法，对旋转的多孔石墨烯反渗透模型施加电场，进一步调控多孔石墨烯-海水的边界滑移，探索力电耦合效应对多孔石墨烯脱盐性能的影响规律。结果表明，施加电场导致多孔石墨烯-海水的界面摩擦增大，供给端流固边界滑移速度减小。但重要的是，施加电场可以使多孔石墨烯反渗透膜的水通量较未施加电场时提升约12%，虽然此时盐离子截留率略有降低，但仍保持在90%以上。通过分析盐离子通过纳米孔的能障和水分子的平均氢键数，深入阐明了电场对多孔石墨烯时间维度脱盐性能的影响。

针对三组元精馏流程结构最优选择问题，提出一种基于梯度提升决策树(gradient boosting decision tree，GBDT)的机器学习方法，利用7种精馏流程结构分离9种三组元混合物的经济评价结果数据用于模型训练。分别应用传统决策树和GBDT模型对多个实际案例进行验证，结果显示无论是对已知物系还是未知物系，提出的GBDT模型相较传统决策树模型具有更高的预测准确率。

为探究重大关键设备中超高速干气密封的气膜流场规律，考虑超高转速产生的湍流效应、惯性效应、真实气体效应、阻塞流效应对气膜流场和密封性能的影响，构建多重效应下湍流计算模型。试验验证理论模型的正确性和有效性，并探索超高速条件下不同工况参数和结构参数对密封性能的影响。研究结果表明：湍流效应下，泄漏率随转速和介质压力的增大而增大；开启力随转速的增大先略微减小后逐渐增大，而随介质压力的增大非线性提升。本实例超高速工况下(50000 r/min、11 MPa)，优化结果表明螺旋角选择16°，槽深则在6~7 μm范围内选择。这为设计和制造超高速干气密封提供了理论支撑。

阿尔茨海默症与淀粉样β蛋白（amyloid-β protein，Aβ）的纤维化聚集有关，因此开发高效的抗Aβ聚集的抑制剂是防治阿尔茨海默症的策略之一。研究发现，甲状腺素运载蛋白（transthyretin，TTR）可通过疏水作用抑制Aβ单体之间的聚集，但抑制作用需要较高蛋白浓度（150 μg·ml^-1）。为了提高TTR抑制Aβ聚集的作用，本研究利用乙二胺修饰TTR表面的羧基，生成碱化甲状腺素运载蛋白（TTR-B），以增加其与带负电荷的Aβ之间的静电相互作用。研究表明，修饰度最高的TTR-B3（平均每分子TTR上38.9%的羧基被转换成氨基）对Aβ聚集的抑制能力显著提高，在较低的浓度下（15 μg·ml^-1）即可有效缓解Aβ对细胞的毒性（使细胞活性从78%提高至>90%），浓度仅为TTR的10%。与碱化人血清白蛋白（HSA-BF）相比，TTR-B3用量为HSA-BF的75%时即可使AD线虫延长相同的寿命，在HSA-BF用量的45%时即可完全清除AD线虫体内的Aβ斑块。结果表明TTR-B3是一种高效的Aβ聚集抑制剂。

目前生物法合成软骨素的研究策略主要侧重于构建合成路径，缺乏对前体物质供应的精细化调控，从而限制了软骨素的合成效率。为了解决上述问题，本研究借助代谢工程策略，在大肠杆菌(Escherichia coli)中重构与优化了软骨素合成路径，获得了合成软骨素的微生物细胞工厂，实现了发酵法生产软骨素。通过在E. coli BL21 STAR (DE3)中表达UDP-葡萄糖脱氢酶(KfoF)、UDP-氨基葡萄糖异构酶(KfoA)和软骨素聚合酶(KfoC)，构建了完整的软骨素合成路径。通过氨基转移酶(GlmS)和磷酸葡萄糖胺变位酶(GlmM)的基因表达水平优化，提高了软骨素合成前体UDP-GalNAc的供给量；优化KfoF的基因表达水平，改善了软骨素合成前体UDP-GlcA的供给效率。在5 L发酵罐上，最优工程菌株E. coli GZ17的软骨素产量达到了2.95 g/L。上述研究策略为硫酸软骨素菌株的构建与应用奠定了基础，也为代谢工程改造生产其他糖胺聚糖提供了借鉴。

准东煤中碱金属钠的含量高，在气化过程中生成的飞灰导致换热器积灰、腐蚀等问题的发生，对气化炉的安全稳定运行带来极大的挑战。煤灰的熔融行为是阐明飞灰沉积行为的重要参数，选取含Si、Al较高的油页岩为添加剂，研究了油页岩添加对准东高钠煤灰熔融行为的影响及机理，探讨使用油页岩解决准东高钠煤气化利用中的飞灰沉积问题。结果表明，随着油页岩添加量的增加，准东高钠煤红沙泉和将二矿煤灰的初始烧结温度与液相烧结温度区间长度增加，煤灰的沉积倾向减轻；矿物质分析显示，油页岩的添加降低了初始煤灰中硫酸钙的含量，提高石英的含量，同时熔融过程中生成大量夕线石，是准东高钠煤灰熔点升高的主要原因。对于红沙泉与将二矿煤，分别添加15%和20%的油页岩可有效提高煤灰的熔融特征温度，避免在气化过程中飞灰发生沉积。最后，基于神经网络模型，建立了准东高钠煤添加油页岩后的煤灰变形温度(DT)及流动温度(FT)的预测模型。

气化利用是实现生物质资源高效清洁利用的有效方式之一，灰化学组成是影响生物质气化的主要因素，不同无机组分对生物质气化特性的影响规律尚不完善。通过酸洗脱灰耦合灰化学模化物负载的方式，对灰化学成分的作用进行了系统的研究。结果表明，P是除Na、K之外，造成气化灰渣烧结熔融的主要因素之一；不同助剂的加入均可抑制CH₄析出，酸性助剂(Si、Al、P)的添加有助于CO的生成，降低体系的冷煤气效率(CGE)和合成气品质(H₂/CO)；碱性助剂(Ca、Fe、Mg、K、Na)趋向于提高H₂和CO₂产率，对体系H₂/CO改善作用显著，Fe基助剂可使其由0.75提升至1.54。

为实现低碳氮比生活污水高效脱氮除磷，构建了部分短程硝化同步除磷(SPNPR)耦合Anammox系统，探究了其长期运行性能、污染物转化路径和菌群结构。结果表明，系统脱氮除磷效果良好，且低温时可稳定维持，平均总氮和PO₄^3--P去除率分别为90.7%和94.2%。PO₄^3--P与大部分COD被SPNPR反应器去除，同时其可为Anammox提供合适的进水NH₄⁺-N和NO₂^--N。氮主要被Anammox生物膜反应器去除，其中Anammox发挥主要作用，并存在一定的反硝化作用，该反应器中主要功能微生物为Candidatus_Brocadia、反硝化菌和可分解难降解有机物的菌属。SPNPR反应器中Nitrosomonas与聚磷菌的丰度较高，未检测到亚硝酸盐氧化菌，并存在丰度较高的耐寒菌属，其可在低温时产生防冷冻的胞外聚合物(EPS)，保证了反应器良好的SPNPR作用。EPS分析发现，低温时反应器中EPS含量大幅增加，尤其是紧密结合型EPS，其可减缓低温等对微生物的危害，促进系统稳定运行。

为研究正庚烷(n-C₇H₁₆)在O₂/CO₂氛围下的燃烧特性，提出了基于CO₂与H·详细反应路径的C-H燃烧机理。通过密度泛函理论对CO₂与H·可能存在的反应路径进行了分析，根据定容燃烧弹实际尺寸建立了计算网格，利用C-H机理计算了正庚烷在不同氛围(空气、53%O₂/47%CO₂、61%O₂/39%CO₂)下的燃烧过程；搭建了定容燃烧弹可视化实验平台，对正庚烷在不同氛围下的燃烧过程进行了测量；对CO₂的反应位点、CO₂+H·\stackrel{}{\to }CO+·OH的反应能垒、火焰长度进行了分析。结果表明：C-H机理可以很好地预测正庚烷在O₂/CO₂氛围下的燃烧火焰长度，在50%O₂/50%CO₂氛围下的最大误差和平均误差分别为9.60%、2.42%；反应位点分析发现，CO₂氧原子的反应活性大于碳原子，氧端的平均局部离子化能和分子表面静电势分别为297.72 kcal/mol、-13.08 kcal/mol；H·与CO₂的碳原子和氧原子均可发生结合，反应能垒分别为26.71、11.07 kcal/mol。

在回转窑炉实验台上进行了市政污泥焚烧的系列实验，研究了焚烧温度、污泥粒径、炉内停留时间及钙硫摩尔比等因素对污泥焚烧过程中气态污染物排放特性的影响规律。结果表明：随着焚烧温度的升高，SO₂的排放浓度明显上升，但上升趋势随温度升高变缓；NO的排放浓度也随焚烧温度的升高而增加，但影响相对较小；随着污泥粒径的增加，SO₂的排放浓度有明显下降，而NO的排放浓度变化较小；通过减小炉体倾角延长污泥在炉内的停留时间后，NO及SO₂的排放总体均呈上升趋势，CO排放浓度则下降，但炉体倾角在1.5°~2.5°范围内变化时，各气态污染物的排放均无明显变化；污泥中掺混生石灰后，SO₂的排放浓度明显下降，且随Ca/S(摩尔比)的增大逐渐降低，Ca/S超过4之后对SO₂的减排影响变小；生石灰的加入也使NO的排放浓度降低，但随着Ca/S的提高，NO的排放浓度有所回升。

制冷剂水合物是一种理想的蓄冷工质，一氟二氯乙烷(HCFC-141b)水合物的蓄冷密度可达344 kJ/kg。静态系统中水合物难以成核，晶体生长速度慢，存在随机性等问题。为促进水合物形成，实验研究了环保型非离子表面活性剂异构十三醇聚氧乙烯醚(E-1310)的添加对HCFC-141b水合物生成的影响。研究结果表明，E-1310的添加可有效促进水合物形成，其促进效果与添加量有关。1.0%(质量)的E-1310是最佳添加量，此时的水合物形成诱导时间最短，水合物成核最稳定，水合物生长速率和蓄冷量均达到最大值，降低或提高E-1310的添加量都不能进一步促进水合物生成。E-1310非离子表面活性剂对水合物生成的促进机理主要是胶束效应。

双氧水（H₂O₂）作为氧化剂，被广泛用于制药、纺织、化学品合成等企业，这些企业产生的废水进入污水生物处理系统，影响微生物活性和污水处理效果。考察H₂O₂对污染物去除率和过氧化氢酶活性的影响，分析胞外聚合物组成和污泥性质的变化，探索H₂O₂在污泥系统中的分解途径及其对污泥的作用机理。结果表明：低浓度H₂O₂（<90 mg/L）分解产生的·OH和·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}具有协同作用，提高了COD和TN去除率，污泥表面变粗糙，絮凝颗粒增大，促进污泥絮凝，其中·OH贡献度大于·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}。高浓度H₂O₂（>90 mg/L）对TN的去除产生抑制作用，酶活性、污泥絮凝性和胞外聚合物浓度降低。当H₂O₂浓度为90 mg/L时，COD和TN去除率最高，酶活性最高，因此，通过调控H₂O₂浓度可实现提高污染物去除率和污泥絮凝性的目的。

为缓解零价铁（AZVI）的老化失活，考察了硫化对老化零价铁去除水中Cr（Ⅵ）性能的影响，并借助拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）以及电化学等方法探究了硫化对老化零价铁除污增效的作用机制。以水中Cr（Ⅵ）为目标污染物，研究结果表明，AZVI在老化周期为0.5~1 d内反应速率从0.0024 min^-1降低至失活，而硫化的AZVI（AZVI^S）在0.5~14 d内仍能维持高反应活性。基于结构表征技术手段以及相关性分析，明确了空间硫（S^2-/S{}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{2}-}）能够改善AZVI的电子转移能力以实现Cr（Ⅵ）的增效去除，解析了反应前后Fe和Cr的价态及含量变化，进一步揭示了表层Fe₃O₄耦合嵌层FeS/FeS₂介导内核Fe⁰电子传递以实现AZVI^S高效还原除污的反应机理。

在泡沫镍（NF）表面水热法生长了Co-MOF，经热处理制备了Co₃O₄@NF，通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对材料的形貌和结构进行了表征。将其作为阴极与过一硫酸盐（PMS）构成了电化学强化过一硫酸盐活化体系EC/Co₃O₄@NF/PMS，用于降解左氧氟沙星（LEV）。结果显示该体系在pH 3.0、PMS加入量3.5 mmol·L^-1、电流密度4 mA·cm^-2、40 min时LEV的降解率可达到95.8%，55 min时化学需氧量（COD）去除率为73.3%，显著优于没有施加电流的体系。对体系中活性物种产生机制的研究表明，电场主要通过加速Co₃O₄@NF阴极表面的Co³⁺—Co²⁺循环，促进了PMS活化为单线态氧¹O₂和\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{•-}、·OH自由基的进程，使LEV降解的非自由基途径和自由基途径均得到了加强。

采用芬顿技术(Fe²⁺/H₂O₂)处理实际抗生素(利福平)废水，探究溶液初始pH、反应时间、亚铁离子浓度和氧化剂浓度对降解效果的影响。采用同步荧光光谱结合二维相关光谱分析利福平废水中溶解性有机物(DOM)荧光组分的变化特性。结果表明，当pH为3、H₂O₂浓度为1.4 ml·L^-1、硫酸亚铁浓度为0.5 g·L^-1时反应180 min，废水COD降解率可达到73.29%，TOC降解率达到82.51%。利福平制药废水中类蛋白(PLF)、类富里酸(FLF)、类腐殖酸(HLF)和陆源类腐殖质(THLF)降解率分别可达到93%、90%、83%和65%左右。二维相关光谱分析表明，315 nm处类富里酸物质对Fenton氧化更为敏感，且能够优先被降解。BMG动力学模型对实验数据拟合最佳，其相关系数在0.99以上，且Peak₃₁₅的初始反应速率最快。自由基猝灭实验和EPR实验证实了反应过程中产生的·OH为氧化反应的主要活性物质。

周期性阵列结构纳米材料广泛应用于材料化学、能源储存、光子学、分子传感、生物医学等领域。采用溶液法制备了平均直径为1.45 μm、单分散性较好的氨基化聚苯乙烯(aminated polystyrene，aPS)微球；以普通非导电性载玻片为支撑基板，利用旋转涂覆法，通过改变旋涂时间、旋转速度、aPS微球的固含量等，成功将aPS微球制备成单层规整排列的阵列结构。该阵列结构具有预期的单层结构，aPS微球呈现良好的周期性排列，整体结构可以看作是周期性排列的微球阵列。并以此作为合成模板，采用稀溶液合成法，将聚苯胺(polyaniline，PANI)原位生长在aPS微球阵列上，得到具有规整排列的PANI@aPS微球阵列。通过染料罗丹明6G(R6G)吸附实验发现，未氨基化的PS微球、aPS微球阵列，纯PANI和PANI@aPS微球阵列对R6G的饱和吸附量分别约为1.3、2.0、5.0和7.1 mg/g，表明PANI@aPS微球阵列对R6G具有较好的吸附性。与提拉膜等规整排列技术相比，该方法更为便捷，容易在一般实验室实现，可以为金属纳米粒子(Au和Ag)、无机化合物和导电聚合物的规整生长提供模板。

制备可适用于直写成型程序的、具有较高固相含量的浆料是提升直写成型产品质量的关键，但现有研究在浆料调控的普适规律方面仍有所欠缺。采用水热法合成了一系列尺寸可控的锰氧化物粉末，并将其用于直写成型电极，采用XRD、SEM、BET表征并分析了不同颗粒尺度对固相含量选取的规律，采用稳态流动测试了相关浆料的流变行为。结果表明，通过调节水热反应温度，锰氧化物颗粒直径呈梯度变化，1.06~1.64 μm颗粒的适配固相含量随颗粒比表面积的下降而上升，46.46~91.36 μm颗粒的适配固相含量随颗粒直径的上升而下降。采用该规律所配浆料进行直写成型，挤出流畅、体积收缩小、产品机械强度高。