在综述各种非线性化学动力学研究发展的基础上，重点介绍了最新研究成果浓度场理论的主要内容。该理论根据质量作用定律和广义相对性原理，构建了非线性复杂反应动力学方程即浓度场方程，并给出了扩散、结晶、吸附、传热及相变等9种基本动力学类型的机理指数，解决了热分析动力学积分不收敛、理论基础不完善等问题，合理解释了分形子动力学所谓“记忆效应”和“分数级反应级数”问题，并在通过数学方程和图线全面、直观、定量表达并解释化学振荡、化学分岔、多重定态等各种非线性化学现象的同时，给出了“三级反应的双解性质，是产生各种非线性化学现象的根本原因”的重要结论。浓度场方程及浓度场理论具有很强的理论研究和实际应用价值。

表面改性是提高沸腾换热性能的重要手段。本文以自主开发的微结构表面为基础，简述了近三年来常重力条件下的微/纳结构表面强化池沸腾换热、临界热流密度预测模型及经验关联、微重力条件下（重力水平为10^-2～10^-3 g ₀，g ₀=9.8m/s²）加热面尺寸对沸腾换热的影响和气泡动力学等方面的研究进展。对柱状微结构参数和排布方式进行优化后的多尺度复合微结构表面相比柱状微结构表面和光滑表面，其壁面温度可分别降低8K和30K以上，而临界热流密度（CHF）则分别提高了28%和119%以上。体积分数为0.02%的乙醇/银纳米流体相对于单纯的乙醇工质，相同条件下换热壁面温度可降低8～15K，而机械作用对CHF约有25%的提高。通过对柱状微结构的几何参数以及临界发生时的供液机理研究，建立了考虑柱状微结构参数的CHF关联式、微/纳结构表面考虑液体毛细芯吸作用的CHF预测模型以及考虑液体铺展速度的CHF预测关联式。根据微重力下加热面尺寸对沸腾的影响的研究，提出了基于恒定热流密度的换热预测关联式。考虑微重力条件下主气泡和小气泡的表面张力，对传统的气泡脱离直径预测的力平衡模型进行了改进，进一步提高了微重力下气泡的脱离半径的预测精度。此外，对近年来以FC-72为工质的其他强化池沸腾换热微结构表面的研究成果进行了总结，并与自主研发的微结构表面换热性能进行了对比与分析，为今后的研究方向和应用指出了方向。

液液分散与液滴生成是化工生产最典型的多尺度动态过程之一，针对该类过程的精准控制是化工研究的难点与重点。近年来，伴随机械微加工与流体微量输运技术的快速兴起，基于微米尺度作用的微化工技术在液液分散与液滴生成的调控中展现出了显著优势，成为化工研究的前沿方向。本文针对近年来在微分散基本规律、微分散动态界面现象与微分散标准颗粒材料等领域的研究进展进行综述：围绕微分散基本规律，介绍了微尺度液滴破碎的主导作用力、液液微分散流型及微分散数值模拟方法；围绕微分散动态界面现象，分析了动态界面张力的变化规律及其影响因素；围绕微分散标准颗粒制备，简述了微分散颗粒制备的主流技术及其适用范围。同时，针对相关领域的发展方向进行了展望。

为了增大传质和传热面积，多相反应器中分散相通常以颗粒形式（气泡、液滴或固体颗粒）分散、运动于连续相流体中，与周围的连续相及其他分散相颗粒的相互作用使颗粒和颗粒群呈现复杂的时空非均相行为。多相反应器中非均相特性的准确描述是发展准确的反应器模型、进行定量诊断分析和优化设计高效反应器的必要基础。本文总结了多相反应器中颗粒和颗粒群的复杂时空行为，提出了当前多相反应器非均相特性测量正面临的在线测量、高分散相浓度和多分散相等主要难题；综述了多相反应器测量技术研究的进展，指出了PC和PV等光纤测量技术是较经济的高浓度两相反应器的在线测量技术，而侵入式照相法测量结果更准确，具备解决上述测量难题方面的可行性，具备较好的应用前景，但要实现工业在线测量仍存在一些高难度的技术问题需要解决。

自由基聚合过程中，由于混合、传递及聚合反应的相互作用使得反应器内部存在复杂的多尺度流场，例如宏观尺度的速度、浓度、温度分布，介观尺度的液滴粒径分布，微观尺度的聚合反应速率、聚合物分子量和多分散性指数分布。这些复杂的多尺度流场分布使得聚合反应器的模型化研究成为难题。本文较为系统地介绍了自由基聚合反应器中存在的多尺度现象；简述了微观尺度聚合物性质流场分布的模型化与模拟研究方法；从悬浮聚合和乳液聚合两个方面介绍了介观尺度液滴粒径分布的模拟研究进展；从非理想混合的角度阐述了宏观尺度多相流流场分布的研究进展。最后，本文分析了多尺度模型的耦合求解方法。本综述也有本文作者对这个领域的初步观点，可为聚合反应器的设计、优化和放大提供参考。

聚合物中挥发分含量的不同导致聚合物脱挥过程遵循不同的热质传递机理，基于脱挥过程关键机制开发高能效的聚合物脱挥技术与装备具有重要工程意义。本文分别简述了闪蒸脱挥、起泡脱挥以及扩散脱挥3种脱挥方式的传递机理、过程特征以及过程模型，在此基础上从脱挥工艺和装备两个方面综述了近年来聚合物脱挥过程强化的手段与方法，并系统介绍了栅缝降膜脱挥、超重力旋转强化脱挥、超临界流体辅助脱挥、超声空化强化脱挥等过程强化新技术及其应用现状，提出了未来聚合物脱挥理论与工程实践的研究方向：一方面仍需深入研究扩散脱挥与起泡脱挥的耦合作用机制，建立精准、普适的脱挥过程模型；另一方面指出立式降膜脱挥技术因其能效优势，有望成为未来大规模工业脱挥器的重要选择。

结构相似化合物的高效分离是化学工业最具挑战的难题之一，传统分离方法存在选择性低、溶剂消耗大、能耗高等不足。基于离子液体较强的氢键、π-π作用能力及良好的成相能力，离子液体液-液萃取过程能够有效识别结构相似化合物物化性质的微小差异，提高分离选择性，同时还可获得较高的分配系数和萃取容量，并抑制乳化的发生。本文在简要介绍离子液体偶极性/可极化性、氢键酸碱性和液-液相平衡规律的基础上，系统综述了离子液体液-液萃取技术在不同类型结构相似化合物选择性分离方面的研究进展，探讨了研究中存在的问题和未来发展方向。与亲水性化合物的分离相比，离子液体液-液萃取技术在疏水性结构相似化合物及表面活性结构相似化合物的分离中更具优势。离子液体-分子溶剂复合萃取剂的研究则为解决离子液体黏度大、成本高等问题提供了可行途径。

离子液体是完全由阴阳离子组成的绿色可设计溶剂。因为其稳定性好、极低挥发性及独特的物理化学性质，使其在诸多领域具有巨大的应用潜力，近年来已成为研究热点。由于离子液体相对昂贵的生产成本，随着应用规模及范围的逐渐扩大，如何高效回收循环利用离子液体受到极大关注，成为离子液体产业化必须要解决的难题之一。本文概述了近年来在离子液体回收应用方面的研究进展，重点探讨了利用蒸馏、萃取、膜分离、吸附分离以及相分离等方法回收离子液体存在的优势及不足。分析表明，离子液体的回收和循环利用将极大促进离子液体产业的发展，但目前的规模仍然偏小且多处于研发阶段，在此基础了提出了未来拟重点开发的回收利用技术及发展趋势。

气固循环流化床具有良好的混合、传热、传质、反应特性，同时还具有处理量大、可连续生产等优点，在众多领域均有广泛应用。气固循环流化床是一个由多个单元连接组合形成的循环回路，各单元间相互耦合、相互影响。对整个循环流化床系统进行全回路数值模拟，不仅能够获得更全面和详实的结果，而且在揭示系统流动规律和探究各单元内、单元间、单元与系统间的相互作用上具有独特优势。近十年来，以气固循环流化床全系统为模拟对象的全回路数值模拟研究逐渐兴起。本文对气固循环流化床全回路数值模拟方法的研究进展进行综述，对该方法的应用情况进行详细介绍，并对方法中采用的模型及相应特点进行逐一分析。循环流化床全回路系统同时存在多种流态，有待于建立适用于全回路系统的多流态物理模型（气固曳力模型与固相应力模型）。随着计算能力的提高以及物理建模的不断发展，全回路模拟方法将不断完善并发挥出更大的作用。

液固循环流化床（LSCFB）是近三十年来发展起来的一种新型流化床反应器，具有传质传热效率高、操作强度大、占地面积小、可同时进行两种反应等优点，在传统化工过程集成和强化中具有广阔的应用前景。本文主要结合液固循环流化床的特点，介绍了液固循环流化床的发展历程、装置结构及基本特性，并结合几个应用实例重点阐述液固循环流化床如何在蛋白质的提取、乳酸发酵与分离、含酚废水中去除苯酚、污水生物处理等方面实现过程集成与强化。最后对液固循环流化床未来的发展进行了展望，提出了在未来的工业生产过程中，可根据工艺的需要并结合反应器的特点，将反应器进行有效地组合改进，从而实现多个反应过程的集成与强化，为今后生产模式的改变提供了新的思路。

气体膜分离技术受到工业化膜材料性能的限制，往往不能同时达到生产过程对选择性和渗透性的要求。双膜组件是将两种气体渗透性能不同甚至相反的膜材料集成到一个组件中，可以很好地弥补膜材料自身选择性差以及渗透速率低的缺陷。首先介绍了双膜组件的研究进展，回顾了双膜组件从产生到发展几个主要研究团队的贡献。随后，介绍了双膜组件强化传质和分离的特点，展示了双膜组件降低膜两侧浓差极化的基本原理，分析了流动形式对组件分离效率的影响。接着借助实例对基于双膜组件的双膜+吸收、双膜+反应和双膜+冷凝+精馏的3种耦合流程工艺进行了详细阐述。最后对双膜组件的研究和工业应用进行了展望，指出通过与其他分离方法进行耦合双膜组件在石油化工、天然气工业等领域已经显现出一定的潜力和独特的优越性，提出双膜组件的研究还处于发展阶段，需要加强膜组件分离序列及操作条件方面的实验研究。

安全阀作为承压系统主要的安全附件对保证化学与能源工业装置的安全运行起着举足轻重的作用。近年来，随着承压系统工作压力与温度环境等日益严苛，对安全阀性能也提出了更加精准与严苛的要求。为了探索先进安全阀的设计、制造与运维技术，本文概述了安全阀的研究现状和取得的重要技术进展，包括安全阀动作和排量性能的精准设计、安全阀密封设计、安全阀抗震设计、安全阀可靠性的精准设计、热态试验验证及安全阀本身的结构完整性保障和健康监测等，在此基础上，指出了今后亟待解决的若干科学技术问题，包括极端工况（高温、高压、地震、火灾等）流体流场下安全阀瞬态响应的计算模拟技术、极端工况下安全阀全性能试验装置和试验方法、精确测量安全阀流量系数的多尺度方法、智能安全阀技术、极端工况安全阀结构完整性评价技术。

流化床因其均匀且剧烈的气固相互作用保证了其优异的流动和传递性能，因而广泛应用于化学工业中。因此，构建定量计算气固均匀分布的失稳临界点既是重要的学术问题又具有工程意义。本文分别使用气相和固体颗粒相的质量分数表示气固分布状态；引入颗粒床层压力载荷（Φ _T）描述分布器输入的规则负熵和固体颗粒床层自身混沌熵产生之间相互作用；由于密相颗粒床层远离平衡态且具有强非线性耗散项，因此需基于普利高津最小超量熵增原理给出气固密相流在并联系统均布状态的失稳临界点（Φ _Tc）：分布器和固体颗粒床层总熵增在气固均布和气固非均布情况下相等；由于并联系统的对称性，可将N单元路径并联系统气固均布稳定性分析简化为判断单元路径压降二阶导数正负；在此基础上讨论了操作参数、固体颗粒性质和分布器结构参数对气固密相床层均布稳定性的影响。此外，通过气体示踪和压力脉动频谱分析在直径为300mm冷模实验验证了颗粒床层压力载荷（Φ _T）对密相气固均布稳定性的影响；同时应用该方法论计算了工业流化床反应器临界床层高度、临界表观气速以及分布器临界阻力系数，指导了操作工况的调整和分布器结构设计，对比分析了改造前后的反应情况。

新疆拥有丰富的石油、煤炭和天然气储量，21世纪以来开发水平不断提升，带动了新疆的石油和化学工业快速发展，已成为新疆的重要支柱产业。随着新欧亚大陆桥建设和欧亚铁路开通运输服务、中哈原油管道稳定运行、中亚天然气管道建设发展，新疆在我国与中亚地区国家的交通、能源、贸易等领域合作中的作用不断突显。本文深入分析了新疆石油和化学工业发展的现状、中亚国家与我国能源合作的现状和前景，对新疆发展石油化工和新型煤化工产业进行了态势分析，明确提出在“一带一路”新形势下，新疆发展石油和化学工业仍有较大优势，应继续拓宽资源来源，把重点放在向化工和材料转型，沿G30高速公路布局发展现代石油化工，利用新疆准东煤资源优势发展现代煤化工，走出去利用中亚国家低价天然气资源发展甲醇化工，从而推动新疆石油化学工业继续发展。

一氧化碳/二氧化碳（CO/CO₂）转化利用是碳一化学与CO₂捕集利用中的重要环节，也是当今碳资源的非石油路线利用最具挑战性的方向之一。CO₂的高效活化与定向转化是CO₂利用过程中的关键问题，而CO加氢转化最大的瓶颈问题为如何有效控制C-O键的活化、C—C键的形成、碳链增长及终止。本文主要综述 CO/CO₂加氢高选择性合成重要化工原料低碳烯烃（C₂ ⁼～C₄ ⁼）以及一步高效合成汽油馏分（C₅～C₁₁）等方面取得的突破性进展。目前，CO/CO₂加氢主要经过费托合成与氧化物/分子筛双功能两条路线合成低碳烯烃与汽油燃料。针对费托合成C₂ ⁼～C₄ ⁼，分析表明棱柱状碳化钴得到的烃类产物分布可以显著突破Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布的限制，而分子筛已被广泛用于构建双功能费托催化剂，由于酸性分子筛具有加氢裂化、低聚与异构化等功能，使得CO/CO₂还可以直接高选择性地转化为C₅～C₁₁烃类。另一方面，将可以活化CO或CO₂到甲醇的可还原型氧化物与具有C—C偶联功能的SAPO-34或HZSM-5分子筛进行耦合，也可以实现CO/CO₂加氢一步合成低碳烯烃或汽油且具有非常优异的选择性和高转化率。今后，借鉴纳米合成领域新方法，使产物分布打破经典ASF限制，最大限度地提高目标烃类化合物的选择性并显著减少甲烷的生成是研究关键。

为满足日益严格的清洁汽油标准不断降低硫和烯烃含量的需求，国内外在汽油清洁化领域开展了大量的研究工作。本文综述了近年来相关研究开发工作的进展，概述了催化裂化汽油中硫化物和烯烃的分布及特点、各种烃类的辛烷值、各种烯烃的加氢反应活性及其对加氢脱硫反应的抑制作用，重点分析比较了国内外典型的催化裂化汽油清洁化工艺技术（包括选择性加氢脱硫工艺、选择性加氢脱硫-烯烃定向转化工艺、临氢吸附脱硫工艺以及选择性加氢脱硫-溶剂抽提组合工艺）的优缺点，简述了加氢脱硫催化剂的活性相模型及选择性加氢脱硫催化剂的研究开发现状，指出实现烯烃的定向转化将是未来催化裂化汽油清洁化技术的重点研发方向，以期为后续的研究开发提供参考。

为满足“史上最严”的国Ⅵ汽油质量标准，发展“低硫、控烯、保辛烷值”的清洁汽油生产新技术成为当前研究热点。当前清洁汽油生产的主流技术是选择性催化加氢脱硫技术，本文首先从催化裂化（FCC）汽油中汽油辛烷值损失与汽油中不同碳数和结构烯烃加氢饱和规律的研究开始，详细分析了当前国Ⅵ升级背景下的加氢脱硫技术发展现状，特别针对提高加氢脱硫催化剂脱硫选择性及辛烷值恢复性能的研究进展进行了综述。基于现有的炼油发展现状及难题，建议了未来清洁油品的发展方向：秉承“分子炼油”理念，进一步完善分子层次的汽油组成认知，不断实现汽油组成中各类烃的精准分离和高效转化，可满足清洁油品的升级需求，还可应对未来油品结构调整。

煤基粗油是指原煤经各种热化学反应、化工过程加工处理后得到的初级液体产物，包括煤焦油、煤直接液化油和煤间接液化油等。以生产过程全流程物料衡算为约束条件，对煤基粗油全组分组成的准确定性定量分析，不仅可以全面掌握煤基粗油的组成组分性质，而且可实现对煤基粗油的进一步精准加工、提质生产。但由于煤基粗油组分组成的复杂性，不仅难以实现进样组分及分析结果之间的物料衡算，而且也不能最大程度地实现对所有组分的组成及含量的准确分析，至今尚未见到对此内容相关文献资料报道，也没有相应分析方法的国家或行业标准。因此，以物料衡算为约束，建立全面、系统的分析方法，对煤基粗油进行精准定性定量分析是目前亟需解决的问题。本文指出利用气相色谱与红外光谱联用、液相色谱分离后与紫外光谱、同步荧光光谱联用等光谱分析法可快速获得煤基粗油族组分含量的测定，或是对煤基粗油性质做定性的描述；核磁共振波谱法可实现酚类化合物准确的定性、定量；化学分析法仅适合于煤基粗油具体成分的定性定量分析；红外光谱、核磁共振波谱、凝胶渗透色谱和元素分析结合可系统分析与表征煤基粗油及其组分，得到一些重要的物质结构参数信息；色谱分析法可通过色谱的分离功能使复杂混合物分离，并利用各种检测器工作原理的不同来实现定性和定量。其中定性主要采用质谱仪、光谱仪、核磁共振波谱仪等；定量的方法有归一化法、内标法、外标法、响应因子预测法。针对煤基粗油轻质组分（沸点＜350℃）组成的定性定量，气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术为此分析过程提供了可能，本文提出并推导了火焰离子化检测仪（FID）响应因子预测公式，将该公式与面积归一化法联用建立FID定量方法体系，加标回收实验（回收率为99.07%，质量分数）表明该方法体系准确、有效，可以被广泛应用于复杂有机混合物的定量分析中，并指出煤基粗油轻质组分定性定量分析过程中的关键在于对复杂混合物中各组分响应因子的准确获得。

二氧化碳是一种低毒、不易燃、储量丰富且廉价易得的碳一资源，如何有效利用二氧化碳，将二氧化碳转化为高附加值化工品已成为当今研究热点。从能量利用及经济性角度考虑，将二氧化碳作为羧化试剂与具有高能量的起始原料反应，合成具有较高应用价值的羧酸（酯）或碳酸酯类衍生物是二氧化碳规模化利用的重要途径，目前受到了广泛关注。本文综述了近年来二氧化碳羧基化反应的研究进展，从反应的热力学、反应机理以及催化剂和反应工艺的改进等多个方面探讨了通过二氧化碳羧基化反应制备精细化工品的可行性及应用前景。并对该领域研究所存在的问题和局限性进行了总结。最后对今后的发展方向作了展望，指出二氧化碳化学工业的建立还需依赖基础研究的突破，需要开发高性能、廉价、适用范围广的过渡金属催化剂，实现二氧化碳的有效活化和利用。

提高储能密度是目前超级电容器研究的重点，它取决于电极材料与电解液界面结构。本文介绍了经典密度泛函理论（CDFT）研究固液界面结构的基本原理以及在多孔电极材料中电解液溶液的热力学和动力学性质研究等进展。CDFT是一种基于统计力学的理论方法，被广泛应用于表界面效应、吸附、溶解等研究，在保证相同计算精度的前提下，具有比分子模拟更高的计算效率。CDFT可以系统地研究多孔材料孔径、孔几何形貌、表面官能团，电解液离子大小、化合价、组成以及溶剂种类、浓度等因素对超级电容器性能的影响，进一步发展考虑反应-传递性质的CDFT，可以为设计新型电极材料和筛选电解液提供理论依据。

动态现场原位（operando）表征是在接近过程工业反应条件下，揭示催化反应机理及工业催化剂结构演变的新兴动态结构解析技术。本文综述了operando表征技术在多相催化反应中的应用及发展趋势，从operando红外、operando拉曼、operando X射线衍射、operando穆斯堡尔谱、operando X射线吸收谱及operando X射线光电子能谱6个方面概述了operando技术的最新进展。此外，还介绍了正在兴起的operando联用技术，该技术综合多种operando技术为一体，能够在反应过程中对催化剂的结构全貌进行深度表征，实现工业催化剂的理性设计，将成为未来多相催化研究的重要手段。然而，目前operando技术的时间分辨率和空间分辨率仍需进一步提升，其巨大潜力依然有待开发。

氢气具有质量轻、热值高、燃烧产物清洁等优点，被认为是理想的能源载体。氢气既能作为燃料电池的燃料，又能作为储能介质调节风能、太阳能发电系统的随机性、间歇性，正在成为未来能源的重要组成部分。为了促进电解水制氢技术与装备发展，研究高效电催化剂十分重要。本文围绕“粉末型”与“自支撑型”电催化剂结构特征，讨论基于二硫化钼（MoS₂）的析氢电催化剂的研究现状，阐述了催化活性位点调控策略与提高导电性两条技术途径，并以析氢过电位和塔菲尔曲线斜率为依据，比较不同方法制备的二硫化钼电催化剂的催化活性。表明提高二硫化钼晶相稳定性、调节其电子结构和优化催化电极结构等方法，将进一步提高基于二硫化钼的析氢催化电极性能。

尽管Co基费-托（Fischer-Tropsch，FT）合成催化剂相对较为成熟，但高活性、高稳定性以及高α-烯烃等特定产物选择性Co基催化剂的研发，依然是FT合成过程更大规模工业化应用面临的重大挑战。本文总结分析了Co基FT合成催化剂的结构敏感性、分散度与还原度矛盾、催化剂失活以及产物选择性调控等方面的最新进展和动向。根据Co的尺寸、晶相结构及Co与载体间相互作用影响催化剂活性的规律，认为除通过调变金属载体间相互作用以提高Co的分散度和还原度外，设计制备具有更高本征活性的hcp相Co是提高其质量比活性的有效策略；而进一步提高工业Co基催化剂寿命的关键是抑制Co的烧结和积炭。最后，总结了合成气一步高选择性合成液体燃料的新进展，认为提高双功能催化剂的稳定性以及解决工程化制备问题是实现该过程工业化应用的关键。

对氯苯甲醛是一种广泛用于医药、农药和染料的精细化工中间体，发展其绿色合成工艺极具挑战性和重大意义。本文较为系统地综述了催化氧化对氯甲苯为对氯苯甲醛的制备方法，重点阐述了H₂O₂氧化法、空气/氧气氧化法、电解氧化法和仿生催化氧化法的工艺条件，比较了间接电氧化合成方法中的各种金属媒质，讨论了各种制备方法的优缺点，分析了其相应的合成方法在工业开发上的可行性及存在的问题。此外，简要介绍了利用光催化法选择性氧化对氯甲苯合成对氯苯甲醛的方法。通过对几种合成方法的比较，指出以H₂O₂和分子氧为氧化剂液相催化氧化对氯甲苯来合成对氯苯甲醛是较为经济、环保的合成方法，电解氧化法和仿生催化氧化法将为对氯苯甲醛制备提供另一条新型技术途径。

二氧化锆（ZrO₂）是一种优异的催化材料，同时具有表面酸碱性，易产生氧空位，耐高温、抗腐蚀，机械强度高。然而传统方法合成的二氧化锆比表面积和孔容较小，限制了其应用。本文介绍了近年来高比表面积多孔二氧化锆的合成方法和技术，包括模板法、MOF热解法、静电纺丝等以及提高其热稳定性的措施，同时简述了其在催化领域的应用。研究表明，此类高比表面积的二氧化锆可以提高负载金属分散度，加强金属-载体相互作用，进而提高催化剂活性和稳定性，同时其粒径大小、形貌、孔结构均会影响其催化性能。高效低成本合成热稳定的高比表面积二氧化锆并对对其形貌和结构进行精准调控，将使其未来具有更广的催化应用前景。

环己基苯经过氧化反应可生产苯酚和环己酮，还可以用作锂离子电池电解液的添加剂，也可用作柴油的十六烷值调和组分，是一种高附加值、有市场潜力的精细化学品。本文介绍了国内外通过苯与环己烯烷基化合成环己基苯及所用催化剂的研究进展，总结了苯加氢烷基化反应机理和反应路径的研究成果，包括加氢烷基化活性的来源、中间产物和碳正离子中间体的推断以及各反应产物的形成。通过对加氢烷基化机理的认识，回顾了加氢烷基化催化剂的设计思路和发展历程。最后指出可开发用于苯与环己烯烷基化的B酸型、B-L酸型以及固载化离子液体等新型催化剂。提出可借助最新的碳正离子研究手段对加氢烷基化机理进行补充完善，并认为可利用多级孔沸石作为加氢烷基化催化剂的酸性载体。

钼铋系催化剂以其优良的性能一直以来都是丁烯氧化脱氢研究和应用的热点。本文简述了已有研究中对钼铋系催化剂及改性后的多组分催化剂的晶相结构及其与反应性能间关系的研究进展。指出在钼铋催化剂中，有较多晶格缺陷的α-Bi₂(MoO₄)₃提供吸附位，氧流动性较强的γ-Bi₂MoO₆提供晶格氧，二者的协同作用提高了催化剂的活性。而在改性后的多组分钼铋系催化剂中，添加的组分与钼铋元素结合生成新的晶相，产生了更多的晶格缺陷及氧供体，从而提升了催化性能。对于钼铋系催化剂进一步改进的方向，本文认为在添加组分的方法基础上，还可以从催化剂表面结构方面入手，进行进一步的深入探究。

超疏水表面是材料研究热点，而超疏水金属材料在化工领域应用前景广阔。本文对超疏水金属表面材料在制备方法和实际应用的最新进展进行了综述，在浸润模型基础上，重点概括了针对金属构建微纳粗糙结构用于超疏水表面制备的方法，并对包括自清洁、流动减阻、强化换热、抗结冰、金属防腐、油水分离等常见化工领域应用以及新开发的如防垢、滚动造粒、蒸发结晶等新应用方向的最新相关研究成果进行了总结，并提出了规模化绿色廉价快速一步制备稳定高效超疏水金属表面是未来研究趋势。

以纳滤、反渗透、正渗透为代表的膜技术是目前高端水回用和海水淡化领域的主要技术，但是能源消耗高、分离效率低以及防污抗菌性差等已成为制约膜技术全面应用的主要因素。本文以薄层复合膜为讨论对象，以纳米材料对膜结构和性能的影响为主线，详细介绍了不同类型纳米材料的种类及选取原则、纳米材料的掺杂方式以及掺杂过程中可能遇到的主要问题及解决方法。指出薄层复合膜的纳米改性不仅可以优化膜结构及其物理化学性质（如亲水性、孔隙率、电荷密度、热和机械稳定性），还可以赋予膜某些特定的功能（如抗菌、光催化或吸附能力），从而满足特定的水处理应用需求。最后指出克服纳米材料团聚、解决分散性及相容性的问题是开发新一代高性能分离膜未来的主要研究方向。

发酵工业目前缺少组分浓度实时监控技术以实现精确过程调控，因此，发酵用生物传感器逐渐受到该领域的重视。本文将关注发酵用生物传感器的最新研究进展，特别综述新型纳米传感材料在发酵组分检测中的最新研究成果，介绍在不同的发酵体系中纳米材料的设计及合成策略，包括贵金属、金属氧化物、配位化合物、有机化合物及碳基等各类纳米材料，简述这些纳米材料在发酵传感中的检测机理以及所开发的生物传感器在不同真实发酵液中的检测性能，从检测灵敏度、工作电位、抗干扰能力等方面系统地评价各类纳米材料在发酵环境中使用的优势和不足，分析发酵体系专用生物传感器材料的发展方向，为研发出可实现“多组分”及“宽检测范围”的发酵组分浓度检测技术提供重要的参考及借鉴。

功能性低聚糖具有抗肿瘤、抗放射、抗凝血、消炎和调节免疫力等医疗保健作用，广泛应用于食品科学和生物医药等领域。纳滤作为一种高效的膜分离技术，在功能性低聚糖的分离与纯化中的应用得到越来越多的关注。本文分析了纳滤膜对功能性低聚糖的分离机理，综述了纳滤膜在功能性多糖分离纯化中的应用进展，讨论了纳滤分离过程的影响因素，主要包括功能性多糖料液的性质、膜过程的操作参数以及膜材料本身的性质等。其中，料液的性质主要体现在组成、浓度、黏度等方面；操作参数主要体现在压力、温度、膜面流速和pH等方面；而膜材料的性质主要体现在微结构和表面性质两个方面。最后，进一步指出纳滤膜技术用于功能性多糖分离纯化时在设备成本、膜材料及膜污染等方面存在的问题，并对未来纳滤膜技术在低成本专用膜材料及系统开发和膜污染控制方面的研究进行了展望。

多孔炭材料具有导电性好、结构稳定、资源丰富、价格低廉的天然优势，既可直接作为电极材料，构建炭基电化学储能器件，又可与非炭电活性材料复合，起到传输电子、缓冲体积膨胀及调节界面反应的作用，在电化学储能器件中一直发挥着不可或缺的作用。结合本文作者课题组的研究工作，本文总结了多孔炭制备及孔结构和形貌的调控方法，分析了各方法的优缺点；并以超级电容器、锂离子/钠离子电池和锂硫电池为代表，阐述了多孔炭材料在电化学储能领域的作用及应用研究现状，讨论了电化学储能器件对多孔炭材料的结构与性能要求，指出了多孔炭在电化学储能应用中存在的局限性，并对多孔炭在这些储能领域的研究和发展趋势做出展望。

微尺度功能材料的功能取决于材料结构和组分的精确协同匹配，但如何实现微尺度空间上多样化材料结构的精确调控和功能组分的精确协同定位仍是一大挑战。本文综述了微流控法可控构建新型微尺度功能材料的研究新进展，重点介绍了基于微流控制备的微尺度相界面体系中材料结构和组分的精确协同匹配来设计构建具有独特结构和功能的微尺度功能材料的新策略。首先介绍了以液滴状和液流状微尺度相界面体系为模板，分别可控构建具有多样化结构的功能微颗粒和微纤维的进展；然后介绍了以微通道受限空间内微尺度相界面体系为模板、原位可控构建微通道膜和功能微阀的进展。今后研究应关注于微尺度相界面体系的结构扩展创新及其规模化制备技术。

木质素是植物中含量第二大的天然有机高分子聚合物，以来源于制浆造纸和生物质炼制中的工业木质素为原料，制备具有特殊功能的高附加值材料，对木质素进行资源化高效利用、解决化石资源日趋紧缺及环境污染等问题具有重要意义。近年来，研究人员利用各种技术制备了许多种类的木质素基功能材料，如载药微胶囊、防紫外剂、抗老化剂、光催化剂载体、炭电极材料等。本文介绍了木质素基功能材料的国内外最新研究进展，总结了木质素基功能材料的不同制备工艺和应用领域，评述了木质素微观结构及制备工艺对材料结构特性和应用性能的影响。指出木质素基功能材料的研究是涉及多个学科交叉的前沿课题，但如何高效制备结构规整可控且性能优异的木质素基功能材料仍然是一个具有挑战性的课题。今后的研究应加强对木质素微观结构及其调控机理的研究，以便可以更好地利用其自身的三维网状结构和大量芳香结构等特性制备基于木质素特性的功能材料。

实现CH₄-N₂高效分离能够极大地推动常规天然气和非常规天然气这一类绿色低碳能源的利用，分子筛基吸附剂和膜材料具有优良的气体分离特性，而且对CH₄-N₂的分离颇具应用潜力。本文从对N₂具有优先选择性吸附的N₂/CH₄分离（高浓度CH₄纯化脱氮）和对CH₄具有优先选择性吸附的CH₄/N₂分离（低浓度CH₄富集脱氮）两方面综述了国内外分子筛吸附剂及分子筛膜的研究进展。详细地分析了分子筛骨架和平衡阳离子与其CH₄-N₂吸附分离性能之间的构效关系，并结合本文作者课题组的工作，提出了电中性（近中性）骨架分子筛对CH₄-N₂分离具有较好的分离效果。最后总结和展望了CH₄-N₂分离用分子筛吸附剂及分子筛膜的未来发展趋势。

有效捕集CO₂对于缓解亟待解决的温室效应、气候变暖、环境污染和能源危机问题具有重大意义。钙基吸附材料因为CO₂吸附容量高及成本低廉而受到了广泛关注。本文介绍了钙基吸附剂的CO₂吸附机理，着重阐述了显著提高吸附性能的两种改性方法，包括惰性掺杂和形貌调控。归纳了利用Zr、Ce、Mn、Mg、Al等塔曼温度较高或富含氧空穴的金属氧化物对氧化钙进行单掺杂和复合掺杂改性，针对合成方法、吸脱附条件、惰性组分掺杂量、钙基前体等不同参数对掺杂改性钙基CO₂吸附剂性能的影响进行总结。同时指出，采用聚苯乙烯小球、碳凝胶、碳球、表面活性剂等制备得到的中空结构球形钙基吸附剂或实心结构球形钙基吸附剂，具有良好的CO₂吸附容量和吸附稳定性。提出两种改性方法距离工业化应用还有较大的差距，亟需深入探讨吸附剂的结构与性能之间的关系，从而为吸附剂的设计提供理论指导。

膜分离技术因其高效节能的特点，被认为是最有前景的分离技术之一。由于众多待分离的混合组分在物理性质（如尺寸）上极为接近，实现精确的膜分离仍具有极大的挑战。金属有机骨架材料具有孔径精确可调、孔隙率高等优点，使其有望实现对尺寸相近分子的精确筛分，因此可以作为理想的膜材料。本文对传统的多孔膜材料进行了比较，并对基于金属有机骨架材料的多孔膜进行了分类，包括支撑型金属有机骨架膜和混合基质膜。同时，系统地总结了两大类金属有机骨架膜的制备方法及其发展历程，对先进的膜制备技术进行了展望；总结了金属有机骨架膜在气体分离、纳滤及海水淡化、渗透汽化等方面的应用。最后，针对支撑型金属有机骨架膜提出了改善其透量和选择性的思路。

自然环境中长期进化形成的多层次、多维和多尺度天然硬模板结构和一些具有多层次多维结构的天然“软”生物分子可为多级结构纳米材料的设计与制备提供了新的思路。金属氧化物通常作为催化剂的重要组成部分，其制备与催化应用得到广泛关注，生物模板法为金属氧化物的制备提供了一条简单、绿色、有效的合成路线。本文从基于生物模板的制备方法、生物模板在氧化物制备过程中的作用和生物模板在金属氧化物催化应用时的作用方面总结近十年来的研究进展。基于硬模板的制备方法简单高效，可完美地复制结构类似的金属氧化物材料，而软模板能够灵活地调控金属氧化物颗粒的尺寸和分散性。基于生物模板制备金属氧化物的过程往往经历“吸附-成核-生长-组装”多步骤，生物模板起着表面吸附、空间限域、导向等重要作用。就所得金属氧化物的催化应用而言，生物模板法的优势在于能够实现氧化物材料元素的自掺杂、有效改善传质以及特殊的表面结构赋予催化剂优异的催化性能。

特殊形貌石墨相氮化碳（g-C₃N₄）基材料具有多级结构、可调变的短程电子传递路径等特点，能较好地解决传统g-C₃N₄基材料存在的比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子易复合等问题，因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文对管/棒/阵列、多孔微球、凝胶和仿生形貌等特殊形貌g-C₃N₄基光催化材料的研究进展进行了系统评述，并对该类材料的形貌与催化功能之间的构效关系进行了分析和总结。指出目前该类材料的研究尚处于起步阶段，还存在着形貌数量种类偏少、合成方法较少、构效关系认识不够深入等问题。因此，该领域未来应该在拓展形貌种类、调控能带位置、光生载流子转移机理和分子模拟等方面进行深入研究，为高性能光催化剂的研制提供更好的思路。

高纯镁砂是重要的耐高温材料，氧化镁陶瓷则广泛应用于透光材料领域，对两种材料的生产工艺开展研究具有重要理论和实际意义。本文系统地综述了利用菱镁矿、卤水生产高纯氧化镁及镁砂的各种技术，以及氧化镁陶瓷的烧结方法和烧结助剂对烧结过程的影响；介绍了菱镁矿制备高纯镁砂，卤水沉淀法、卤水直接热解法制备高纯氧化镁，以及电熔法制备高纯镁砂等技术。指出了每种生产技术的优缺点及今后的研究与发展方向。介绍了常压烧结、热压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和真空烧结等氧化镁陶瓷烧结技术及其进展，总结了烧结助剂对烧结过程的影响及其机理，指出氧化镁陶瓷未来的研究关键主要在于对粉体合成技术、致密化烧结技术及烧结助剂的研究。

3D打印是一种快速成型技术，该技术在催化和吸附材料制备领域的应用目前已受到广泛重视。3D打印技术一方面能够拓展整体式催化/吸附材料的涵盖范围，实现材料的宏观结构优化和活性组分控制，同时有利于强化催化和吸附过程中的传质/传热过程，而且操作灵活，可靠性强，因此适于工业生产和实验室研究。本文介绍了催化/吸附材料制备过程中常见的几种3D打印技术，同时从打印策略和打印材料方面入手，综述了目前3D打印技术在催化和吸附领域的各项应用，并由此指出，目前3D打印技术可以将聚合物、碳材料、金属及金属氧化物、分子筛等材料纳入到整体式催化体系中，通过对材料结构和分布的控制对其催化和吸附性能进行影响，因此3D打印在催化和吸附材料制备领域的应用有着广阔的前景。同时指出材料微观结构控制、打印耗材及流程的标准化，以及以计算为依托的催化/吸附材料的整体式结构和活性位点分布控制是今后的研究重点。

非氟聚合物磺化聚芳醚砜酮（SPPESK）具有甲醇渗透率低、化学、热稳定性高等优点，但其高的电导率需通过提高磺化度获得，导致膜因过度溶胀而失去尺寸稳定性。添加无机纳米颗粒可以有效提高膜性能，但因其表面缺少功能化基团，导致颗粒有机相容性差，阻醇性能和质子传导率不易同时提高。硫酸化改性的纳米颗粒因其表面具有酸性位点和硫酸基团，能够有效克服这一问题。本文制备表面硫酸化改性的SnO₂（SSnO₂）纳米颗粒并引入SPPESK基质制备有机无机复合质子交换膜。当SSnO₂含量不大于7.5%时，纳米颗粒具有良好的有机相容性，可均匀分散于聚合物基质。SSnO₂含量为7.5%时，80℃下复合膜吸水率（19.6%）比SPPESK原膜提高19%，接近Nafion115。颗粒诱导膜内离子簇的聚集扩大，降低了质子的传导阻力，质子传导率分别比SPPESK原膜和Nafion115膜提高48%和30%。同时，纳米颗粒增大了甲醇传递空间位阻，甲醇渗透率较SPPESK原膜和Nafion115膜分别降低46%和71%。直接甲醇燃料电池0.5V处功率密度分别比SPPESK原膜和Nafion115膜高205%和50%。

温室气体积累而导致的全球性气候变化引起了人们的广泛重视，因此科学家通过不同的方法在CO₂固定方面进行了诸多的探索与研究，例如化学转化、酶催化及微生物转化等。而微生物的多功能性使得其具有将生物质、生物废物和二氧化碳作为原料来生产生物燃料及化学品等物质的优点。本文对天然存在于微生物体内的、可以固定CO₂的途径进行了一定总结，并主要阐述了利用生物法或生物电化学法等方法将二氧化碳绿色地转化为化学品或生物质能源的相关工作。另外，对以粮食为原料的第一代生物制造以及以非粮食的生物质为原料的第二代生物制造方法及效果进行了评价，同时提出了以CO₂为原料的第三代绿色生物制造的概念。最后预测了在利用二氧化碳进行生物转化的未来发展中所需的关键技术与发展走势。

糖尿病是一种高发病率、多并发症的内分泌代谢性疾病，目前尚不存在治愈方法，患者不仅经济负担加重，生活质量下降，病情严重者还长期面临生命威胁。近些年来，糖尿病问题日趋严重，逐渐成为社会和相关领域关注的热点之一。本文从人体血糖调节系统出发，简述了两种糖尿病的病因，并从化学工程的角度将人体类比为血糖代谢的控制系统，以此分析了糖尿病患者血糖控制的主要方式，指出了其中血糖预测的关键性作用。然后详细介绍了血糖预测生理模型的两个主要部分，即葡萄糖-胰岛素代谢模型和葡萄糖吸收模型。突出了化学工程建模策略对吸收模型构建的重要作用，并分析了该方法的优势与现有模型的不足，根据近年来的体内外研究提出了进一步的优化方案。最后，对血糖预测的未来工作进行了展望，建议深化机理研究，将血糖预测模型与化工建模策略相结合，整体理解饮食对血糖调控的作用，完善长期预测模型和个性化模型。

基于微反应器的连续流微反应技术在化学制药行业还是相对较新的概念，相比于传统釜式合成方式，该反应技术具有传质传热效率高、本质安全、过程重复性好、产品质量稳定、连续自动化操作和时空效率高等诸多优势，其用于化学药物合成中的研究越来越多。本文综述了近年来连续流微反应技术在实现从起始原料到终端原料药或制剂的“端-到-端”连续合成制备方面的研究进展，以典型案例分析的方式具体阐明了它的技术优势和重要意义，分析总结了其应用于化学药物合成目前所存在的问题。总体来说，化学药物合成的工艺路线较长，各步反应间常存在体系兼容性、溶剂置换、分离纯化和加料顺序等方面的问题，造成各单步合成转化之间的工艺衔接和耦合后处理步骤是“端-到-端”多步连续流微反应技术的难点和挑战，亟待进一步发展。同时指出发展能与微反应器有效耦合的工艺衔接及后处理技术与装备将逐步成为该领域的研究热点。

抗体捕集纯化是单克隆抗体和Fc融合蛋白药物制备过程的关键步骤。但相较于大规模动物细胞培养技术的迅猛发展，抗体的捕集纯化已经成为了制约单抗药物生产的主要“瓶颈”。本文回顾了蛋白A亲和层析和阳离子交换层析等当前抗体药物工业生产过程主要捕集纯化技术的发展现状和应用情况，介绍了近年来亲和肽层析和混合模式吸附层析等新型层析分离技术的发展以及膨胀床吸附和多柱串联吸附等过程集成方法在提高抗体捕集效率方面所展现的良好前景。在此基础上，指出了影响抗体捕集纯化的主要因素以及各技术发展中存在的问题，展望抗体捕集纯化技术的发展方向。

采用合成气发酵生产燃料乙醇具有反应条件温和、产物耐受性好、原料来源丰富等优点，是燃料乙醇生产的一种新型工艺。文章综述了国内外合成气厌氧发酵的微生物种类，常见合成气乙醇发酵微生物的生长、代谢特点以及底物利用范围；分析了合成气乙醇发酵的Wood-Ljungdahl代谢途径，以及Wood-Ljungdahl代谢途径中涉及的关键酶类甲酸脱氢酶和CO脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶；探讨了过程工艺参数如培养介质、还原剂、pH、气体组成、终产物、培养基和培养方法对合成气发酵的影响；比较了不同反应器在体积传质系数等方面的差异，并重点分析了搅拌罐式反应器和柱式反应器等的反应特点。 同时，对合成气发酵的未来发展方向进行了展望。

萜类化合物具有广泛的生理活性与重要的经济价值，利用酿酒酵母进行萜类合成具有低价、高效等优势。然而部分植物源合成萜类的关键酶在酿酒酵母中难表达、产量低，难以工业应用，因此有效的调控策略显得至关重要。本文从萜类化合物在酿酒酵母中的合成途径入手，介绍了关键酶、代谢途径、CRISPR基因编辑系统和人工合成染色体技术4个方面的调控策略在酿酒酵母合成萜类化合物中的应用。阐述了关键酶的筛选、改造，理性与非理性设计，MVA途径、乙酰辅酶A合成途径与亚细胞结构的代谢途径改造的优势。指出了多重调控策略组合调控的方式是实现酿酒酵母高效合成萜类化合物的有效方法。此外，CRISPR基因编辑系统与人工合成染色体技术的快速发展将为酿酒酵母细胞工厂的深入开发与利用提供有力工具。

随着生物产业的发展，生物酶催化发挥着越来越重要的作用。然而，部分酶在应用过程中仍然存在诸多问题，影响了生物催化的进一步发展。本文以酶的底物特异性为切入点，回顾了酶的专一性、高效性和环保性；介绍了酶在药物合成和天然产物改性领域的应用以及所遇到的问题；综述了酶的底物特异性改造过程中各种方法的应用，包括化学修饰、非理性和理性设计。化学修饰作为一种直观的修饰方法，通过化学反应对酶分子进行改造；非理性设计是利用易错PCR和DNA Shuffling等手段获得底物特异性提高的突变体；理性设计是基于序列和结构信息对酶分子进行改造。本文从重塑活性口袋提高酶的底物特异性和重塑活性口袋改变酶促反应类型两个方面出发，详述了理性设计改变酶的底物特异性的方法，为酶的特异性改造提供借鉴。

电荷调节剂（charge control agent，CCA）作为一种重要的改变墨粉带电特性与起电速率的添加剂，逐渐受到研究者们越来越多的重视。本文针对目前墨粉所用的几类传统电荷调节剂的发展历程进行了总结。文中指出按照电性的不同，CCA可分为正电性与负电性两大类。在传统CCA中，正电性CCA包括苯胺黑类与季铵盐类，前者由于本身具有颜色无法应用到彩色打印中，而季铵盐类因其合成简单、色彩较浅等优势是目前使用最多的正电性CCA。负电性CCA包括偶氮金属络合物类与叔丁基水杨酸金属络合物类，其中后者因其带电量稳定、在树脂中分散性好且无色的优点成为目前应用最广泛的传统CCA。近年来，金属络合物型CCA由于在高温状态下不稳定的缺点使结构中不含金属离子的新型CCA成为研究的热点。此外，由于对环境无害及高画质的要求提高，生物基材料型CCA与通过聚合反应合成的CCA应用也越来越普及。在世界范围内，日本的东方化学工业株式会社、保土谷化学工业株式会社与中国湖北鼎龙化学股份有限公司是最大的3个CCA生产商，而前两家公司目前占据全球80%以上的份额，因此研究发展高端显像信息化学品仍然是我国墨粉行业的重要任务。文章针对未来如何解决不含金属离子的电荷调节剂合成成本过高的问题，指出发展更具价格竞争力、带电性能充分、对环境无害、面向彩色打印的无色电荷调节剂将成为电荷调节剂发展的新趋势。

能源和环境是当今世界的两大挑战，将生物质转化为燃料和化学品是应对该挑战的低碳方案。其中，催化热解木质素获得燃料和化学品是低碳方案的重要部分。本文以能源和环境问题为出发点，阐述了木质素催化热解制备燃料和化学品的可行性和必要性，并对催化裂解行为、催化裂解过程和催化产物等方面的国内外研究现状进行了系统介绍。文章首先对木质素的结构和转化过程进行了概述；然后从催化热解行为、催化热解产物以及催化剂的研究现状等方面进行了系统阐述，并对现有的催化木质素热解过程的机理研究进行了讨论。通过对木质素催化热解制备燃料和化学品的发展前景、技术瓶颈以及逻辑方面进行评估表明，木质素转化为燃料和化学品过程中提高产品的产率和能量效率是今后的总体目标，而原料供给和生产、催化剂开发、产品分离纯化、反应机理和动力学以及计算模拟等方面将是深入研究木质素高效利用的重要研究内容。

消除铬排放是制革工业持续发展迫切需要解决的关键科技问题。采用现有制革技术，铬鞣及其之后的所有水相操作工序都会排放铬，还会产生含铬皮革固体废物，这使得完全消除制革过程的铬排放几乎不可能实现。针对这一问题，本文介绍了以消除铬排放为目标的逆转铬鞣工艺技术。较系统地综述了该技术中的无铬预鞣单元、染整单元、末端铬鞣单元及含铬废水处理等单元过程的研究进展，分析了尚存在的问题和未来的研发方向。提出以“无铬预鞣单元-染整单元-末端铬鞣单元”为核心，通过对制革单元过程实施重组和耦合优化来构建逆转铬鞣工艺技术，可在保证成革品质的同时大幅削减了含铬污染物的产生，并使铬的完全回收和处理变得简单易行，为彻底解决制革工业的铬排放问题提供了参考。

针对异位非常规石油及油泥等重质油固体系分离与资源化利用问题，本文系统介绍了非常规石油资源与油泥的共性分离基础问题，并对几种主要的资源化利用方法进行了综述与展望。重质油固体系在结构上主要由油、矿物和水组成，但其性质则由矿物质理化性质、油组分性质、水分、添加剂（絮凝剂）所决定，从而直接影响油固分离方法的选择及分离效果。基于此，本文从工程化角度出发，重点总结了水洗法、溶剂萃取法和热解法三类重质油-固体系分离工艺研究现状，分别从各工艺基本工作原理、传统工艺流程、新型工艺研究以及发展方向展望4个方面进行了重点讨论。虽然这三类方法的工艺研究相对成熟，但在实际操作过程中，各自仍存在不同的挑战，有待进一步的探索，比如条件及设备优化、添加剂筛选及优化或原料体系改性、能量综合利用等。此外，除了技术本身以外，还需根据工程现场条件、分离经济性等方面对资源化化工艺进行全面分析与优化，确定适用范围，最终实现处理成本的降低。

为解决煤化工过程资源利用率低和碳排放高的问题，有研究者提出以天然气、焦炉气、页岩气等富氢资源和煤炭资源联供方案，旨在实现源头碳减排。文章指出依据联供过程技术的差异，较有代表性的方案可分为集成甲烷部分氧化和集成甲烷干/水蒸气重整的气煤联供过程。文章以生产甲醇为例，从资源利用和经济效益等方面对集成甲烷部分氧化和集成甲烷干/水蒸气重整的气煤联供过程进行分析和比较。集成甲烷部分氧化的工艺碳元素利用率达到57.9%，每吨甲醇排放CO₂为1.50t，较传统煤制甲醇工艺排放减少37.5%。甲醇产品成本稍低于传统工艺。集成甲烷干/水蒸气重整工艺的碳元素利用率最高，达到83.7%。减排效果最明显，每吨甲醇排放CO₂为0.90t，较传统工艺排放减少62.5%，但是由于CO₂转化增加能耗，甲醇产品成本有所提升。由于气煤联供过程有利于CO₂减排，当碳税高于65CNY/tCO₂时，两个气煤联供工艺的生产成本低于传统的煤制甲醇工艺。

高盐废水“零排放”是当今很多企业需要面临的非常严峻的环保问题，而离子膜电渗析由于其独特的分离机制能够实现高盐废水中无机盐的分离、浓缩和资源化利用，从而实现水和盐的回收利用。本文综述了离子膜电渗析目前在高盐废水“零排放”盐浓缩工艺中的应用情况；展望了电渗析在高盐高COD废水中的应用前景以及新型的电渗析技术如选择性电渗析和双极膜电渗析在混盐分离和盐的资源化利用中的机遇；同时指出离子膜电渗析在大规模应用中仍存在很多挑战，如离子膜性能的提高、电渗析工艺的优化和电渗析设备的投资成本和能耗如何降低。本文将为高盐废水“零排放”提供新思路，同时为离子膜电渗析在高盐废水“零排放”中的规模化应用奠定基础。

水处理是环境保护与绿色化工生产的重要方面，其中含硝酸废水的处理已经成为工业水处理领域的研究热点。本文首先介绍了生物反硝化法、化学还原法与中和法等对含硝酸废水进行脱硝处理的方法，针对这些方法成本高、形成二次污染和氮元素资源化利用程度低等问题，指出目前仍然缺乏对高含量硝酸废水进行处理的理想技术。随后重点介绍了使用微藻对废水中的硝酸进行脱除的理论基础与技术路线，并对藻种、硝酸废水特征与处理工艺等因素的影响进行了阐述。根据对微藻处理方法进行的初步技术经济性分析，提出了废水处理与微藻生物产品生产相结合这一环保新模式，为降低环保装置的运行成本提供了新的思路。指出微藻应用于废水处理是一种非常有前景的工业废水处理技术，需要进一步加以研究和完善，从而在破解环境保护与经济发展的矛盾中发挥更为重要的作用。

生物炭在过去的十几年里受到了广泛关注，由于其低成本、环境友好、可再生等优点，在环境管理方面具有良好的应用前景。本文介绍了生物炭的概念、应用和性质，重点综述了生物炭吸附重金属离子的研究进展，并探讨了目前面临的挑战和应用前景。生物炭是在缺氧或无氧条件下热化学转化生物质得到多孔富碳材料，主要用于土壤改良，可以提高作物产量、实现碳封存以及减少温室气体排放，并且在催化、能源和水处理等方面具有潜在的应用。生物炭制备方法包括热解、气化、水热炭化等，生物炭的性质受生物质原料、制备工艺和技术参数影响。重点介绍了生物炭吸附重金属离子的相关研究，包括生物炭吸附重金属离子的影响因素、吸附机理和改性生物炭的制备。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和表征技术可以揭示表面络合、静电引力、表面沉淀和离子交换等吸附机理。生物炭吸附重金属离子的最新研究主要致力于通过改性提高生物炭的吸附性能，改性方法主要包括物理化学活化以及复合金属氧化物或化合物、功能有机物、纳米粒子等。生物炭吸附重金属离子面临一些问题和挑战，距离实际废水处理应用还有一定差距。