功和热是化工工业中使用能源的两种最主要方式，由于流股压力、温度操作需要消耗大量的功热，因此研究功热的协同利用对于提高过程整体能源利用率具有重要的意义。本文首先概述了基于热力学分析的功热交换网络综合的研究情况，以系统?耗最小为目标探讨压缩机、膨胀机优化配置与换热网络用能瓶颈的耦合关系，揭示了功热协同利用的作用机制。然后系统地总结了以年度总费用最小为目标的数学规划模型综合功热交换网络的研究进展，探寻压力操作路径、流股功/热交换匹配、公用工程消耗量及设备投资之间的有效权衡；最后对后续研究进行展望，指出可进一步探究考虑流股冷热性质判定的功热交换网络同步综合、公用工程系统优化与功热交换网络同步设计的耦合等。

人工神经网络（ANN）由于本身具有极强的非线性映射能力、容错性、自学习能力得到广泛的应用。基于反向传播算法（BP）的神经网络作为ANN重要组成部分，在涉及多种非线性因素建模时，相对于传统的反应机理建模显示出巨大的优势。虽然神经网络的发展几经繁荣与冷落，但目前在不同领域已经获得成功的应用。本文概述了BP神经网络的映射原理、缺点以及相应的改进方法，介绍其在催化剂设计、动力学模拟、理化特性估算、过程控制与优化、化学合成与反应性能预测的应用现状，展示了使用不同优化方法的改进模型在实验设计与优化方面取得的成果。最后指出未来BP神经网络的发展要进一步结合数据深度挖掘与机器学习等技术，为今后化学化工领域的研究提供强有力的工具。

为探究惰性气体对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能的影响规律，本文运用可燃气体爆炸极限测定装置和可视化球型爆炸综合实验系统，分别测试了不同体积分数N₂和CO₂时，LPG的爆炸极限和压力特性参数并进行对比分析。结果表明：N₂和CO₂都会缩小液化石油气的爆炸极限，且对爆炸上限的影响程度更大；达到爆炸临界点时，CO₂体积分数为34%，小于N₂的43%，并且给出了爆炸危险区域的计算公式；在相同条件下，CO₂使得液化石油气的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率降幅大于N₂的作用效果，且更好地降低了爆炸危险度和最大爆炸指数，提前了爆炸最猛烈程度的出现时间，减小爆炸危险时间。综合对比后发现，CO₂对LPG的抑爆性能要优于N₂。

塔里木盆地地区的英买、迪那等大型高压凝析气田目前仅对原料天然气进行了烃水露点控制，重烃回收率低，经济效益没有实现最大化，对此类气田进行凝液回收可显著提升气田的经济效益。现今适用于高压天然气凝液回收的流程主要为HPA（high pressure absorber）流程，本文在HPA流程基础上提出两种改进流程，即改进Ⅰ型流程和改进Ⅱ型流程。并通过SQP（sequential quadratic programming）算法以单位能耗最低为目标函数对3种流程进行操作参数优化, 并通过能耗分析表明：3种流程具有不同原料气贫富和压力适应范围，在贫气条件下，原料气压力在7000~8000kPa范围内，改进Ⅰ型比HPA流程更节能，而当原料气压力高于7500kPa时，改进Ⅱ型流程能耗开始低于前两者，且随原料气压力增加，节能效果更加明显。而对于富气，改进Ⅱ型流程能耗最高，改进Ⅰ型与HPA流程区别不明显。

对矿井采卤制盐工艺产生的盐泥使用卧螺离心机进行固液分离，应用计算流体力学软件Fluent，基于多相流Eulerian模型、RNG k-ε湍流模型及多重参考系（MRF）方法，对卧螺离心机流体域进行三维数值模拟，采用仿真与实验相结合的方式，研究了转鼓转速与分离特性的关系，结果表明：卧螺离心机在考虑螺旋叶片情况下比忽略螺旋叶片时切向速度滞后系数有明显提升；提出修正离心液压的概念，通过该理论数值证明分离液静压值与理论值的误差源于切向速度的滞后；当转鼓转速达3000r/min以上继续提高时，沉渣固相质量分数不会随之继续增大；分离液中固相微粒的沉降速度随转速增大会小幅均匀增大；实验表明卧螺离心机用于高浓度卤水高速离心时，将在径向产生一定程度的NaCl浓度梯度，溶质浓度在分离液外层较高，内层较低。

通过数值模拟研究了平板、椭圆板、圆管、方管和三角管5种涡发生器分别安装于湿法烟气脱硫系统折流板除雾器中的除雾效率与压降。采用欧拉-拉格朗日方法分别求解气相-液相运动状态，入口流速U _in为3~6m/s，液滴直径范围2~80μm。结果表明，平板的除雾效率与压降增大最多，U _in=3m/s时，除雾效率相比无涡发生器高31.98%，压降高30Pa。平板对2μm液滴具有较高的除雾效率，最大为34.88%，比无涡发生器高20.81%。椭圆板U _in=3m/s时除雾效率比无涡发生器增加29.14%，压降升高20.47Pa。圆管、方管和三角管的总除雾效率分别高达95.05%、97.49%和96.48%。压降方面，方管为无涡发生器的4.18倍，圆管和三角管分别为2.05倍和2.79倍。另外，考察了椭圆板攻角的影响。在相同U _in下，除雾效率随着攻角的增加而增大，50°的椭圆板除雾效率为97.09%~99.15%。攻角对2μm液滴的分级除雾效率影响不大。压降随着攻角的增大而增加，U _in=4m/s时，攻角从0°增加到50°，压降从25.3Pa增加到92.78Pa。椭圆板因其迎流面积与长宽比的匹配以及流线型产生了较多涡流，具有良好的强化除雾效率效果以及较小的压降。

实验研究了亲水和疏水表面上太阳能加热去离子水及金纳米流体液滴三相接触线动力学。在亲水和疏水表面滴加2μL去离子水和纳米流体液滴，用一定功率太阳能模拟器照射液滴使其蒸发，期间采用高速摄像机实时记录液滴在不同表面上的蒸发过程。由MATLAB程序处理图像得到液滴在不同表面上蒸发过程中接触角和接触圆直径的动态变化过程。发现液滴接触线在不同亲疏水表面上存在不同运动特性。去离子水液滴在亲水表面上常接触面积模式和常接触角模式依次控制蒸发过程。去离子水液滴在疏水表面上都呈现出“黏-滑”蒸发特性，即液滴先以常接触面积模式蒸发，之后接触线快速滑动，接触线固定后再以常接触面积模式蒸发，依次往复。纳米流体液滴在亲水表面上主要以常接触面积蒸发模式为主，在疏水表面上同样呈现“黏-滑”蒸发特性。从液滴表面能角度出发，对液滴接触线“钉扎”和“去钉扎”过程进行详尽分析，得出基底润湿性和纳米颗粒沉积是影响液滴接触线在表面上运动的重要因素。

有机朗肯循环（ORC）是实现中低温热源发电利用的有效技术，膨胀机是系统热功转换核心部件，其性能表现直接制约系统整体性能。本文设计搭建单螺杆膨胀机回热式有机朗肯循环发电系统，R245fa为系统工质，实验分析恒定冷热源参数下回热式和无回热两类系统和膨胀机主要性能参数的变化规律。实验结果表明：两类系统效率随着膨胀机转矩和转速的增加而增大，膨胀机转矩和转速相同时回热式系统效率较大，当膨胀机转速为1300r/min，回热式系统最大效率为7.20%，比无回热系统效率增加了11.9%；由于回热器利用膨胀机乏汽预热蒸发器入口的有机工质，因此回热式系统相对于无回热式系统的膨胀机入口过热度、等熵效率增加，膨胀比和蒸发器的换热量减小，工质在回热器中的压降是回热式系统膨胀比变小的主要因素。随着膨胀机转矩和转速增加，两类系统蒸发器吸热量和膨胀比增大，膨胀机等熵效率和入口过热度减小。

通过爆口宏观形貌分析、氧化膜堆积量射线检查、样管基体的化学成分及硬度检测、样管内壁氧化膜微观形貌及成分分析、氧化膜脱落失效机理分析，对某发电公司1000MW超超临界锅炉低温过热器爆管原因进行了深入研究。结果表明：低温过热器垂直段下弯头氧化膜堵塞引起短时过热爆管；样管完全满足国家标准或行业标准对12Cr1MoV钢的化学成分及硬度要求，低温过热器当量金属温度也远低于低温过热器壁温设计值和12Cr1MoV的抗氧化温度；大容量锅炉低温过热器管壁厚、热应力大和大容量锅炉蒸汽流速大、扰动强度高等因素共同导致氧化膜临界脱落厚度远小于小容量锅炉同管材氧化膜正常脱落厚度，增大了低温过热器氧化膜堵塞爆管的概率；在一定区域内低温过热器壁温沿炉膛宽度方向分布为中间壁温低、两侧壁温高，两次低温过热器爆管位置均在壁温最高区域，壁温高也增加了氧化膜生成速率和爆管的概率。研究结果还表明：样管内壁氧化膜有明显分层现象，由外到内分别为Fe₂O₃层、Fe₃O₄层和富Cr氧化物层等3层，晶粒尺寸由外层至内层逐渐减小，表面结构由外层至内层逐渐致密。

利用碱辅助的表面氧化法在紫铜微槽群热沉表面生成了氢氧化铜纳米棒阵列结构，制备出一种全新的超亲水微纳复合结构表面热沉。并以蒸馏水为液体工质，进行了纯蒸发条件下微槽群热沉、微纳复合结构表面热沉和超亲水微纳复合结构表面热沉的润湿及传热特性的对比实验研究。实验结果表明：氢氧化铜纳米棒阵列结构使得原始亲水表面的亲水性更好，随着表面纳米棒数量的不断增多，接触角不断减小，最低为9.5°，可以进一步形成超亲水微纳复合结构表面。与无纳米结构的微槽群热沉相比，在相同输入加热功率下，微纳复合槽群热沉具有更高的液体润湿高度和更好的传热性能，而超亲水微纳复合结构表面热沉的形成会进一步提高强化润湿和传热效果，相比于紫铜微槽群热沉，超亲水微纳复合结构表面热沉内液体的润湿高度提高了300%，表面温度降低了15℃左右。

以硫酸法钛白粉生产过程产生的含锰废水为原料，以碳酸氢铵溶液为沉淀剂, 十二烷基硫酸钠为添加剂，采用液相沉淀法对废水中的锰进行资源化回收。在单因素实验基础上，采用响应面法中的Box-Behnken Design优化实验设计，分别考察了反应温度、过量系数、pH和陈化时间四因素对碳酸锰沉淀率的影响，建立了响应值与影响因素间的回归方程，并确定了优化条件为：反应温度33.3℃、过量系数1.06、pH=7.2、陈化时间2.0h，在该条件下锰的沉淀率预测值为99.30%，相应的实验值为98.90%，预测值与实验值相对误差仅0.4%，表明响应面法所建立的预测锰沉淀率的模型可靠；所得产品经电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）分析锰含量为43.53%，符合工业碳酸锰（HG/T 4203—2011）质量标准中对碳酸锰纯度的要求。研究结果为含锰废水的资源化回收提供了新思路。

利用改进的葡聚糖接枝技术，在以环氧氯丙烷为交联剂交联琼脂糖微球骨架的过程中加入葡聚糖溶液，在交联的同时接枝葡聚糖制得葡聚糖接枝型琼脂糖微球Rigose-Dex，再与盐酸2-氯三乙胺（DEAE）反应，获得葡聚糖接枝型高载量弱阴离子交换介质Rigose-Dex DEAE。以牛血清白蛋白（BSA）为模型蛋白，以商品化介质DEAE Sepharose 6FF为对照，系统研究了该葡聚糖接枝型Rigose-Dex DEAE的蛋白吸附性能，并进行了物理性能研究。结果表明，改进后葡聚糖接枝技术的最高接枝量为24.5mg/mL。自制Rigose-Dex DEAE可耐受700cm/h 的线性流速，对BSA的动态饱和载量为127.6mg/mL, 为商品介质DEAE Sepharose 6FF 载量的212%；具有在高流速下快速结合蛋白的能力，上样蛋白溶液在层析柱中停留2min即可基本达到饱和动态载量；重复使用性能好，经120 次在线清洗后，Rigose-Dex DEAE介质的动态载量为原始载量的90.4%。

目前，磁流体的制备方法多为化学共沉淀法，关于磁流体微乳化制备工艺及有磁场沉降稳定性的研究较少。采用单因素和均匀实验设计方法，判定分散剂及其质量分数对环烷基NiFe₂O₄磁流体沉降稳定性的影响。本文采用微乳化法制备环烷基NiFe₂O₄磁流体，通过样品沉降系数和黏度特性，研究分散剂种类与其质量分数、NiFe₂O₄纳米磁性颗粒质量分数、乳化剂种类及温度对磁流体有磁场沉降稳定性的影响，得到制备环烷基NiFe₂O₄磁流体的较佳参数值。研究结果表明：当十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十二烷基硫酸钠（SDS）与油酸（OA）的质量分数在1%～6%范围内，环烷基NiFe₂O₄磁流体的沉降稳定性较好，并且SDBS与OA的含量对其稳定性的影响大于SDS；当分散剂定量时，随着NiFe₂O₄纳米磁性颗粒质量分数的增加，磁流体先表现出较好的稳定性，后逐渐出现团聚；在一定温度时，乳化剂Surf CA20有利于磁流体内部形成液晶相，减小液珠间吸引势能并且降低磁性颗粒的聚结速度，提高磁流体的有磁场沉降稳定性。

水合物浆液的黏度及非牛顿特性是水合物流动安全保障的重要参数，其研究对于水合物风险控制技术以及深水油气管线输送的安全预警具有重要的意义。本文介绍了用于水合物生成、黏度及非牛顿特性研究的流变仪类型以及在流变仪内进行水合物生成的实验材料；总结了水合物生成影响因素对水合物生成过程中黏度的影响规律，梳理分析了水合物浆液黏度定量表征模型；从剪切稀释性、触变性、屈服特性以及黏弹性4个方面总结了水合物浆液非牛顿特性的研究成果。总体而言，水合物浆液黏度及非牛顿特性研究存在较强的体系依赖性，构建的水合物浆液黏度模型所考虑的因素各异、普适性不高。最后，本文给出了今后在流变仪内开展水合物实验及模型研究的方向和建议：水合物微观结构参数和浆液流变参数的耦合研究；综合考虑水合物浆液非牛顿特性的黏度预测模型；水合物浆液黏度及非牛顿特性和水合物堵管理论的结合。

开发新型丙烯制备工艺对于满足人们日益增长的丙烯需求具有重要意义。由于商业化无氧脱氢技术存在热力学平衡限制、反应温度高、催化剂易积炭等不足，近年来，人们将研究重心转向了丙烷氧化脱氢技术。本文简述了丙烷氧化脱氢制丙烯的发展现状，综述了近年来文献报道的丙烷氧化脱氢催化剂体系（V基、Cr基、Co基、Ni基、Mo基、Pt基、Ce基和非金属基催化剂）、机理研究和不同氧化剂选择，并对各自的优势和不足进行了简单分析。分析发现，虽然目前丙烷氧化脱氢催化剂的种类非常广泛，但产物丙烯的收率仍有待提高，机理研究也需要更加系统和深入。最后指出，系统研究丙烷氧化脱氢机理，并在此基础上开发先进催化剂，进一步提高丙烯的选择性和收率是未来丙烷氧化脱氢研究的重要方向。

2,5-呋喃二甲醇（BHMF）在合成树脂、药物等方面具有重要应用。随着化石资源的日益缩减，由可再生的生物质基平台分子5-羟甲基糠醛（HMF）催化制备BHMF引起人们的广泛关注。本文在总结了HMF及BHMF物化性质的基础上，介绍了HMF在分子氢、醇类、甲酸3种不同的氢供体中催化加氢制备BHMF的研究近况，总结了贵金属、非贵金属、双金属或多金属协同催化体系在该加氢反应中的应用进展，同时分析了反应过程中温度、时间、催化剂载体、反应溶剂种类及酸值等因素对HMF转化率及BHMF得率的影响。最后对HMF催化转化制备BHMF的研究前景进行了总结和展望，提出了使用醇类代替氢气作为氢供体，开发非贵金属及金属协同催化体系将是该选择性氢化反应的重要研究方向之一。

煤层气主要成分为甲烷（CH₄），其主要以吸附态形式存在于煤层中。明确煤体理化性质和煤体孔隙结构及CH₄吸附性能间构效关系，对于高效开采CH₄资源至为关键。为此，本文阐明了煤体理化性质对其孔隙结构和CH₄吸附性能的作用规律，并指出了后续研究趋势。分析表明：煤体微孔结构和其CH₄吸附容量之间呈正线性相关性；煤体介/大孔主要影响CH₄在煤层内部的吸附/扩散速率。具有墨水瓶形孔或富含镜质体的煤体通常具有较强CH₄吸附性能。煤中矿物质和水分对煤体吸附性能产生不利影响。煤中小分子有机物的抽提能够提高煤体孔隙表面积和孔容积，进而提升煤体吸附性能。为了深入研究煤体理化性质及其吸附性能的作用规律，后续需开展以下工作：研究煤体孔隙结构参数和煤体吸附/解吸性能之间的耦合作用关系；利用多重分形理论精确揭示煤体内复杂的孔隙结构信息；优化并建立考虑煤体非均质性的BET和BJH等孔隙结构参数计算模型；以煤基质表面含氧官能团在煤体孔隙内部的赋存空间为切入点，阐明煤体官能团和孔隙结构对其CH₄吸附性能的协同作用规律；从理论模拟和实验科学入手，阐明煤层中水分对煤体孔隙结构的影响；建立更为科学的含水煤体吸附性能评价方法。

页岩气（主要组分为甲烷，CH₄）作为一种新兴的非常规天然气，对于优化我国现行能源消费结构、缓解能源消耗过程中的环境污染问题具有重要意义。研究表明，含气页岩储层中页岩气主要以吸附态形式存在。影响含气页岩吸附性能的因素包括页岩自身理化性质和外部储层条件。其中，页岩中的水分是影响页岩气吸附/解吸的重要因素。因此，本文结合国内外相关研究工作，分析了含气页岩中水分的赋存与分布特征，归纳了页岩储层中水分的分析方法，指出了水分赋存与分布的后续研究方向。分析表明：①页岩中水分主要赋存于孔隙结构中，且无机孔隙中的水分赋存量比有机孔隙多；②水分子主要通过氢键吸附于有机孔隙的亲水性位点，以及经由氢键和表面作用力结合于黏土颗粒或孔隙表面；③水分含量与页岩黏土矿物含量及总有机碳（TOC）含量有关；④探明页岩中水分赋存与分布的实验表征手段包括水蒸气等温吸附、低温差示扫描量热、低场核磁共振、红外热成像和等离子体低温灰化等。虽然页岩中水分的研究已经引起国内外学者的关注，但是相比煤中水分的研究仍显不足。因此，本文指出后续需开展以下工作：探明水分在页岩中的无机矿物质空间和有机质空间的含量分布和空间分布特征；明确水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用规律；联用实验科学和理论模拟方法，探明水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用机理。

以5种工质盐溶液作为逆电渗析堆（RED）的工作溶液，分别在两种浓度（mol/L）比（3/0.05、5/0.05）下，分析逆电渗析堆主要工作特性参数：开路电压、电堆欧姆内阻以及功率密度。实验结果表明：电导率高的电解质溶液为工质时，电堆内阻降低，实验中以浓度比5/0.05溴化铵溶液为工质的电堆具有最低的欧姆内阻（2.80Ω），同时电堆开路电压也最低（1.355V）。因为过高的溶液浓度梯度降低了离子交换膜的离子选择透过性。浓度比5/0.05乙酸钾溶液为工质的电堆具有高的开路电压，达到1.929V，比氯化锂溶液高6.9%，但其电堆内阻比氯化锂溶液高17%，以氯化锂溶液为工质的电堆输出的最大功率密度达到2.217W/m²。以乙酸钠溶液为工质开路电压比乙酸钾稍低，但其内阻过高，使得输出的最大功率密度最小。

针对具有烟温低、氧含量高和CO浓度大等特征的固定源烟气（钢铁烧结/球团烟气和焦化烟气等）脱硝领域，CO选择性催化还原NO _x （CO-SCR）技术具有良好的发展前景。Ir基贵金属催化剂因其在CO-SCR反应体系中表现出了良好的抗氧能力和较高的催化活性成为催化脱硝领域研究的热点之一。本文重点总结了单一载体、复合载体与复合活性组分三类Ir基催化剂在CO-SCR脱除NO _x 中的催化性能，同时从制备条件和反应条件两大方面归纳了其对Ir基催化剂的CO-SCR脱硝性能的影响，简要阐述了Ir基催化剂表面反应机理，并对未来研究工作进行了展望，指出采用多种手段对催化剂进行改性，并通过降低Ir负载量、反应温度窗口以及提升其催化活性等方式来降低成本，为实现Ir基催化剂CO-SCR工业化应用提供借鉴。

Cu₂O是目前最有潜力的可见光光催化剂之一，在太阳能电池、一氧化碳氧化、光催化剂、传感器、化学模板等方面有着广泛的应用。然而，Cu₂O光生电子-空穴对具有容易复合、易发生光腐蚀、稳定性不好等特性，使其在实际应用上面临很大的挑战，因此如何有效地提高Cu₂O的光催化性能成为国内外研究者关注的焦点。首先，本文围绕Cu₂O半导体的形貌控制、杂原子掺杂以及构建半导体异质结这三方面对Cu₂O光催化性能的提升进行系统阐述，其中构建半导体异质结是提升Cu₂O光催化性能最有效的方法，Cu₂O与贵金属、金属氧化物以及碳材料构成的复合半导体异质结均有效地提高了Cu₂O的光催化活性；其次，从复合半导体异质结、肖特基结以及Z-scheme机制三方面分析并讨论了Cu₂O光催化增强机制；最后对Cu₂O基纳米复合材料在电子结构、界面性质以及表面负载的成分和厚度等方面的研究进行了展望。

采用化学还原法制备Ni-P/TiO₂非晶态催化剂，以α-蒎烯加氢反应为探针反应，考察了催化剂制备条件对其催化性能的影响，得到适宜的制备条件为载体与NiCl₂?6H₂O质量比为3∶1，P/Ni摩尔比为2.5∶1，反应温度为25℃，pH为11。结果表明：该条件下制备的催化剂对α-蒎烯加氢具有较高的催化活性，α-蒎烯转化率为99.89%，顺式蒎烷选择性为98.48%，收率为98.37%，且可重复使用8次。以XRD、BET、DSC、XPS、TEM为表征手段，对催化剂失活前后的结构及形貌进行了分析，结果表明：新鲜催化剂为粒径均一的球形颗粒，粒径约为100nm，分散性较好，引入TiO₂有效提高了Ni-P粒子的热稳定性，将其晶化温度分别提高了78℃、190℃和115.1℃，而失活催化剂的分散度、Ni⁰含量均有下降，出现了活性组分流失、氧化及团聚等现象，这可能是导致催化剂失活的主要原因。

针对常规合成气甲烷化催化剂高热结构稳定性差、活性低、适应性差等不足，本文创新地引用稀土金属氧化物La₂O₃复配过渡金属氧化物ZrO₂作为多功能复合助剂，利用反向沉淀法制备了新型合成气甲烷化催化剂La₂O₃-ZrO₂-Ni/Al₂O₃，同时制备催化剂Cr₂O₃-Ni/Al₂O₃作为参照组。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）表征了催化剂的微观结构，并利用N₂吸附仪（BET）测量催化剂经高温水热处理前后的微孔结构参数，以考察催化剂的高热结构稳定性。结合国内某大型煤制天然气项目工艺特征和运行实践，应用Aspen Plus软件模拟了四段甲烷化工艺理论平衡值。基于自主固定床合成气甲烷化评价实验装置，考察了反应压力、空速和原料气H₂O(g)含量等因素对La₂O₃-ZrO₂-Ni/Al₂O₃催化性能的影响，并开展了1000h长周期寿命评价实验。结果表明，La₂O₃-ZrO₂-Ni/Al₂O₃比Cr₂O₃-Ni/Al₂O₃具有更优的高热结构稳定性；可使CO和CO₂反应达到或接近催化剂床层出口温度下的理论平衡状态，呈现显著的宽温活性；活性组分NiO晶粒尺寸介于7~10nm，分散度较高；对反应压力、空速和原料气H₂O(g)含量的变化不敏感，具有良好的操作弹性；1000h反应后仍能保持较高的活性和稳定性。

选用锐钛矿型TiO₂作为载体，以磷钼杂多酸（HPMo）掺杂Cu作为活性组分，采用浸渍法制备了Cu-HPMo/TiO₂负载型杂多酸SCR脱硝催化剂。研究了Cu掺杂比例、催化剂煅烧温度和活性组分负载量等因素对催化剂脱硝效率的影响，并通过XRD、BET和SEM等表征方法对催化剂结构特性进行了表征分析。活性测试结果表明，当活性组分配比为Cu∶Mo=3∶1，煅烧温度为350℃，活性组分负载量为10%时，催化剂的脱硝效率最佳，催化剂在200℃时NO _x 去除率即达到92%，在250℃时有着最高99%的NO _x 去除率。XRD和BET等表征结果显示，Cu的加入增加了活性组分在催化剂表面的分散性，使比表面积增大；适量的Cu掺杂和适宜的煅烧温度有利于增强Cu与Mo的相互作用，使得活性组分分散性良好，晶粒体积减小，晶粒之间连接紧密及催化脱硝活性提高。

以铵交换和高温水热处理法制备了不同硅铝比的超稳Y型分子筛（USY），利用X射线衍射、扫描电镜、氮气吸附脱附和吡啶红外等技术对USY进行了表征。以USY为催化剂，考察了USY的骨架硅铝比对气相甘油脱水制丙烯醛的影响。X射线衍射和扫描电镜结果表明，铵交换和高温水热处理只是提高USY的硅铝比，相对结晶度略有降低，而对Y型分子筛的结构和形貌没有影响。氮气吸附-脱附和吡啶红外结果表明，随USY骨架SiO₂/Al₂O₃比提高，总酸量和B酸酸量逐渐降低，L酸酸量有所增多，介孔孔体积和平均孔径有所增大。气相甘油脱水反应结果表明，催化剂织构性质对甘油转化率和丙烯醛选择性的影响大于酸性的影响，因而SiO₂/Al₂O₃比为29的USY催化剂的反应性能最好，甘油转化率和丙烯醛收率分别达到了84.5%和51.8%。

后过渡金属催化剂用于合成超支化聚乙烯具有合成步骤少、性能优异等特点，支化度、支链种类及分布对超支化聚乙烯的性能有显著影响，但目前对该反应过程的动力学模型及支链分布模型研究尚少。本文建立了在α-二亚胺镍催化剂作用下，以乙烯为唯一单体制备超支化聚乙烯的过程模型，通过动力学模型预测聚合反应速率，并与种群平衡模型结合，形成一个新的支链分布预测模型。与文献报道的模型相比，本文提出的模型结合了聚合反应动力学与支链分布模型，预测结果与实验结果更吻合，为调控后过渡金属催化剂催化乙烯聚合过程及产物结构提供了新手段。

采用浸渍法制备了Pt-SO₄ ^2-/ZrO₂-Al₂O₃（PSZA）催化剂，考察了黏结剂拟薄水铝石的来源对PSZA异构化活性和机械强度的影响，确定了较为适合的黏结剂来源。对氢氧化锆母体制备进行从25g放大10倍至250g，研究放大催化剂的异构化性能。在此基础上考察了Al₂O₃黏结剂含量对PSZA异构化活性和机械强度的影响。采用XRD、TG、XRF等手段对催化剂进行了表征，结果表明：拟薄水铝石的来源不同，结晶度不同，制备的催化剂的异构化活性与机械强度均有差别，拟薄水铝石的结晶度越高，制备的催化剂上的硫含量越低，异构化活性越高，机械强度也越高。此外，放大10倍制备的催化剂异构化性能没有明显变化。黏结剂含量对催化剂的初始异构化活性没有明显影响，而反应稳定性随着黏结剂含量的提高大幅度降低。兼顾催化剂的异构化活性与机械强度，较适宜的Al₂O₃质量分数为5%～10%。

二甲苯是泄漏事故频率较高的一种典型危险化学品。在化学品泄漏响应中，吸附材料可以作为一种资源用于水中化学品的回收。为了选择一种优秀的吸附材料清除水面泄漏二甲苯，本文在介绍5类吸附剂（矿物类、生物质、纳米材料、有机合成化合物和超疏水材料）的结构特点、吸附原理、吸附性能基础上，评述了各类吸附剂应用于泄漏事故水域二甲苯分离去除的优缺点，介绍了各类材料吸附分离二甲苯的最新进展。分析表明，超疏水三维多孔材料（超疏水海绵、超疏水纤维等）和超疏水网膜材料由于具有较高的亲油疏水性和二甲苯吸附容量，且机械强度大、耐磨性强、再生方法简单，使其适于作为大面积二甲苯污染水域的分离材料。本文对改进超疏水材料应用效果提出了建议。

在以往所研究的相变材料中，脂肪酸由于展现出优越的性能，得到了研究者更多的关注，但同样存在相变温度不适宜和导热性能差等热性能问题。本工作通过现有文献对脂肪酸相变储能材料的热性能进行系统分析，提出了脂肪酸与脂肪酸、脂肪醇及石蜡复合3种有效解决相变温度不适宜的方法；针对导热性能差提出了多孔材料吸附、添加碳材料或金属粒子和微胶囊化3种高效易行的强化传热方式，进而说明这一领域目前研究重点。同时，对脂肪酸储能材料的相变性能、导热增强方法及导热增强剂进行了比较，分析了各自的优缺点。最后，对脂肪酸相变储能材料热性能研究的不足之处进行了探究，并指出了制备出更多能应用于建筑节能和纺织等领域的脂肪酸相变储能材料和着重研究脂肪酸与石蜡的复合等进一步研究方向。

二维纳米材料层状硅酸镍（Ni-PS）具有片层结构规则有序、比表面积高和层间性能可调等优点，作为功能材料在磁、电及催化等领域具有广泛的应用前景。本文在综述了Ni-PS的合成机理和制备方法的基础上，介绍了引入有机Si源、利用金属离子（或氧化物）进行掺杂、合成纳米管以及与碳基材料进行复合等手段来调控Ni-PS的结构和性能，详细阐述了Ni-PS或作为前体在制备高质量金属纳米粒子、电极材料、磁性载体和重金属离子吸附剂等方面的应用，着重指出Ni-PS的独特层状结构能够在还原过程中限制金属扩散和保护纳米粒子不被氧化和烧结长大，可用于制备新型高效Ni基催化剂，被广泛应用于制合成气、催化制氢/加氢及分子链催化重构等。最后，提出了Ni-PS在材料领域的发展方向和建议：深入研究Ni-PS的合成技术和改性方法，制备高性能、多功能Ni-PS及复合材料，进一步拓展其在功能材料和工程材料领域的应用。

以无水乙醇为溶剂，SiO₂气凝胶为溶质，制取SiO₂气凝胶改性溶液。采用浸润及常压干燥的方法制备岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板，研究不同质量分数的SiO₂气凝胶对复合板的短期吸水量、热导率及抗压强度的影响，并分析SiO₂气凝胶质量分数为8%时制备的岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的改性效果，进而采用扫描电镜对复合板的微观形貌进行了表征。结果表明，SiO₂气凝胶均匀附着于无机纤维上，形成了较为稳定的复合体系；随着SiO₂气凝胶质量分数的不断增加，岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的短期吸水量和热导率都逐渐减小，其抗压强度有一定的提升。比较改性后的岩棉和玻璃棉，后者的防水性能和抗压强度改善更明显。当SiO₂气凝胶质量分数达到8%时，岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的短期吸水量较改性前分别下降了35.0%和36.2%，热导率分别下降了26.7%和18.3%，抗压强度分别提升了6.5%和102.9%。

以葡萄糖为碳源，硝酸铈为铈源，去离子水做溶剂合成前体，使用实验室自制阳极氧化铝模板（anodized aluminum oxide，AAO）作为硬模板，采用真空压力诱导技术将前体注入到AAO的纳米孔道内，热分解合成二氧化铈纳米粒子（CeO₂-NPs）掺杂的中空碳纳米纤维（CeO₂/HCFs）。使用拉曼光谱、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对样品进行表征，结果表明，CeO₂/HCFs具有平均直径约为200nm的中空管状结构，具有较好的碳化程度，CeO₂-NPs均匀分布在HCFs中，其晶型为面心立方晶系。通过循环伏安法（CV）与安倍电流-时间法（I-t曲线）技术，研究了支持电解质的pH对检测结果的影响以及CeO₂/HCFs对抗坏血酸的电化学催化性能，实验结果表明支持电解质在pH=4.18时具有最稳定的检测电流，CeO₂/HCFs对抗坏血酸有较高的电化学活性，修饰电极的灵敏度为505.4μA/(cm²·mmol)，检出限为0.55μmol/L，线性范围为2.5~8.4mmol/L，具有良好的选择性、稳定性和重现性。该方法快捷、灵敏、稳定、操作简便，具有较大的应用潜力。

针对冷链物流应用场合，提出并制备了相变温度在0℃左右、潜热较高、过冷度较小的以质量分数5%的山梨醇水溶液为基液的相变蓄冷材料，并通过采用纳米材料对其热物性进行了优化研究，设计制作了一种可直接充冷式蓄冷保温箱，以苹果作为保温对象进行了山梨醇蓄冷保温箱的保冷性能实验。结果显示，采用纳米材料（TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃）可以有效降低蓄冷剂溶液的过冷度并增强其热导率；当TiO₂质量分数为0.50%时，可使质量分数5%山梨醇水溶液过冷度降低至1.4℃；当TiO₂质量分数为0.40%时，5%山梨醇水溶液热导率达到最大值，为0.612W/（m·K）；山梨醇水溶液本身并无相分离现象，但因纳米材料沉淀问题需加一定量的增稠剂，最终经优化所得蓄冷材料的配比为5%山梨醇水溶液+0.40%TiO₂+1.0%聚丙烯酸钠（PAAS），其相变温度为-2.9℃，潜热焓为293.8kJ/kg，热导率为0.62W/(m·K)。本文提出的蓄冷剂溶液可以使苹果在-1～7℃区间保温20h以上，可满足冷链物流“最后一公里”甚至更长距离冷藏运输的时间要求。

通过在氧化石墨烯分散溶液中水解钛酸丁酯成功制备氧化石墨烯-TiO₂复合材料（GO-TiO₂），采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、全自动比表面及孔径分析仪（BET）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等对样品进行了表征。研究了GO10-TiO₂对亚甲基蓝（MB）、甲基橙（MO）和罗丹明B（RhB）3种染料的吸附动力学和光催化性能。结果表明：TiO₂颗粒均匀地附着在GO片层表面；GO10-TiO₂对3种染料的吸附过程为多层吸附，吸附动力学符合拟二级动力学模型；在25℃条件下GO10-TiO₂对废水中MB、MO和Rh B的吸附因共轭结构、极性等的差异而呈现选择性吸附，吸附容量分别为9.2mg/g、5.4mg/g和23.0mg/g。对3种染料废水的光催化降解效果与吸附性能相关联，吸附容量越大降解效率越高，光催化反应60min时，MB、MO和Rh B降解率分别为89%、75%和98%。

通过熔融共混法制备了环氧树脂改性聚乳酸 (ePLA)/低熔点尼龙6 (LMPA6)/蒙脱土纳米复合材料。XRD和DSC结果表明，结晶度随着有机蒙脱土（OMMT）加入量的增加呈先增加后减小的趋势。流变行为结果表明，ePLA/LMPA6/OMMT纳米复合材料的黏性响应占主导地位，另外，随着OMMT加入量的增加，储能模量和损耗模量也增加。阻隔性能测试结果表明，OMMT的加入能够有效地改善纳米复合材料的阻隔性能。热重结果表明，OMMT的加入能够显著提高纳米复合材料的热稳定性能。TEM测试结果表明，OMMT加入量较少时，OMMT容易在基体中形成均一的纳米结构。力学性能分析表明，随着OMMT质量分数的增加，纳米复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均出现先上升后下降的趋势，且当OMMT质量分数为3%时，纳米复合材料的力学性能均达到最大值，与未加OMMT时相比，分别提高了9.7%、37.8%和35.9%。

固定化酶克服了游离酶易失活、稳定性差、难以回收利用的缺点，扩大了酶的实际应用范围。近年来，由于金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）独特的性质，如比表面积大、孔隙率高、孔径可调节、开放的金属位点和多样的结构组成等，其作为固定化酶的新型载体成为研究热点。本文综述了近年来MOFs固定化酶的研究进展，其中重点讨论了酶在MOFs上的固定化方法（从头合成和后合成）和机理（载体包埋、表面吸附、共价连接和孔道扩散），并且分析了不同合成方法的优势和局限性，如从头合成可以选择孔径小于目标酶尺寸的MOFs，但要求MOFs的合成条件温和；后合成可以选择合成条件苛刻的MOFs，但固定化过程相对复杂。此外，还对MOFs固定化酶在环境污染物检测和去除方面的应用进展进行了总结。最后对MOFs固定化酶在环境领域的应用研究和面临的挑战进行了展望，提出应关注MOFs固定化酶中MOFs和酶对污染物的协同作用以及MOFs固定化酶的可控制备。

为提高玉米芯和鸡粪厌氧发酵甲烷产率，研究了玉米芯和鸡粪混合发酵性能。实验结果表明，玉米芯与鸡粪最佳混合比为5∶1，沼气和甲烷产率最高，分别是200mg/g和121.2mL/g（玉米芯/鸡粪，VS，下同)，与单一鸡粪厌氧发酵相比，沼气产量提高了700%，玉米芯与鸡粪混合发酵有助于更多的生物质向甲烷转化。玉米芯与鸡粪在最佳比例下混合发酵时挥发性脂肪酸（VFAs）最高达2.56g/L，乙酸在VFAs中起主导作用。适当的鸡粪添加有助于体系氨氮含量增大和甲烷菌活性提高，过多鸡粪添加不利于甲烷总产量的提高。氨氮与VFAs的中和作用促进了体系的pH稳定。底物进料量对沼气产率有明显的影响，混合底物进料量为50g/L时总产气量最高，为7800mL，对应的甲烷体积分数为68.7%，而进料量为20g/L时沼气产率和甲烷产率最高，分别为325mg/g和184.3mL/g。玉米芯与鸡粪混合发酵能够改善碳氮底物（C/N）的发酵比、提高微量金属元素含量，是甲烷产率提高的主要原因。

目前舒巴坦钠粗品的提纯采用还原成舒巴坦酸后再经反应结晶合成舒巴坦钠的方式，耗时耗力且所需药品、试剂种类较多，不节能环保。针对该问题，采用正交实验 L_{27} \left(3^{13}\right) 对舒巴坦钠的溶析结晶工艺进行优化，探明了6个因素6个交互作用对粒度、纯度以及两者的综合评分的影响，包括养晶时间（A）、溶析剂用量（B）、溶析剂中乙醇的体积分数（C）、溶析剂的滴加速率（D）、搅拌速率（E）、温度（F）以及养晶时间分别与溶析剂用量（A×B）、与溶析剂中乙醇的体积分数（A×C）的交互作用、溶析剂用量与溶析剂中乙醇的体积分数的交互作用（B×C），并得到了一组最优方案A ₂ B ₂ C ₁ D ₃ E ₃ F ₂。通过该方案可获得纯度x>97%，体积平均粒度D[4,3]≈290μm，质量收率约为84%的舒巴坦钠产品，并发现杂质舒巴坦青霉胺对舒巴坦钠的粒度分布有一定的影响。在解决原有问题的基础上，合适粒度分布的舒巴坦钠产品也可为后续制剂工艺提供方便。

复合萃取剂包括传统复合溶剂和新型复合溶剂。前者是有机溶剂与有机溶剂或无机盐的复配，后者则是不同种类的离子液体复配，它们不仅具有对芳烃的溶解性好、选择性高的优点，而且萃取后，萃余油的收率相对较高，已经成为继单一萃取剂用于油品（石脑油、重整汽油和模拟油等）脱芳烃研究之后又一新的研究热点。本文综述了国内外脱芳烃复合萃取剂的研究进展，重点介绍了两类复合萃取剂（萃取剂与醇类、胺类溶剂或无机盐复配和离子液体复配）在油品萃取脱芳烃中的应用；根据复合萃取剂中助萃取剂的种类不同，对用于萃取脱芳烃的复合萃取剂进行了分类总结；介绍了不同种类的萃取剂复配与不同种类的离子液体复配的研究进展；最后指出复合萃取剂在分离芳烃应用中具有选择性高、分配系数高、操作工艺简单有效且成本低廉等优点，是工业上萃取脱芳烃今后的发展趋势。

以氯铂酸为催化剂，异丙醇为溶剂，以自制的丙烯酸壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯酯（NPEAA）与烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基封端聚醚（AEPH）为原料，共同改性苯基含氢硅油合成了聚硅氧烷稠油破乳剂（NAEPHS），以Si—H转化率和表面张力为衡量指标，探讨不同因素对NAEPHS的影响规律，确定最佳合成条件：温度110℃，n(Si—H)∶n(C—C)为1∶1.10，反应时间5.5h，催化剂用量30μg/g时，NAEPHS的Si—H键的转化率为94.06%、表面张力为26.46mN/m。并用红外光谱、核磁氢谱作结构表征。采用吊片法和荧光光谱仪测得其临界胶束质量浓度CMC为0.6g/L，最低表面张力为26.48mN/m。将其应用于陈庄稠油模拟乳状液破乳，在NAEPHS浓度0.6g/L，破乳温度45℃，破乳时间1.5h的条件下，脱水率为89.7%，脱出水中含油量为189.7mg/L。根据Turbiscan Lab稳定性分析仪谱图和TSI测试结果得出，破乳效果明显优于其他3种市售破乳剂。通过对体系黏度、油水界面张力和破乳过程综合推测，NAEPHS分子的破乳机理为顶替或置换机理。

选用阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（LAS）与内酯型槐糖脂复配，并使用硅酸钠（Na₂SiO₃）作为助剂修复石油污染土壤。使用吊片法测定单一表面活性剂以及复配药剂的临界胶束浓度，利用SPSS 软件对结果进行非线性拟合。正交实验表明，LAS和内酯型槐糖脂之间存在较强的交互协同作用，三者间的复配使得洗脱率达到了87.37%。优化的复配表面活性剂的配方为:内酯型槐糖脂溶液浓度为40mg/L，硅酸钠浓度为6g/L，LAS浓度为600mg/L。析因分析结果表明，液固比对石油污染土壤的洗脱效果影响较为显著，其次是振荡时间和氧化剂浓度，各因素交互影响不明显。

针对超临界CO₂压裂中CO₂黏度低、携砂困难等问题，开展6种超临界CO₂压裂液增黏剂的性能研究。分析增黏剂聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、氟化丙烯酸酯、聚甲基倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷-乙酸乙烯酯以及氟化丙烯酸酯-苯乙烯的分子结构，测试其增黏效果及热稳定性，评价温度、压力、增黏剂注入量对超临界CO₂压裂液黏度的影响，测试不同管径中压裂液的阻力系数，并探讨超临界CO₂增黏的机制。实验结果表明，在温度为50℃、压力为12MPa、注入增黏剂质量分数为3%时，氟化丙烯酸酯-苯乙烯对超临界CO₂的增黏效果最好，增黏倍数为316.7倍，黏度值为15.202mPa·s；改善增黏剂在CO₂中的溶解性可以有效提高超临界CO₂压裂液的黏度；具备两亲特性、具有无定形、无规则结构特征以及分子上既存在路易斯酸又有路易斯碱的共聚物能有效提高其在CO₂中的溶解性，并形成大分子相互缠绕的空间网络结构，达到增黏的效果。该研究对超临界CO₂增黏剂的研制以及超临界CO₂压裂施工具有重要的现实意义。

针对反式构型的聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维杂环分子直线性更好、相比顺式PBO来说反式PBO的力学性能和光电性能更加优异等特点，提出了以四氯苯醌（TCQ）为原料经氨解和加氢还原等反应合成得到中间体2,5-二氨基-3,6-二氯苯醌（DADCQ）和反式PBO的AA型单体2,5-二氨基对苯二酚盐酸盐（DAQH?2HCl），并对其反应条件进行了优化。结果表明：对于氨解反应，以乙腈和乙醇混合液为溶剂，反应温度74℃，n(TCQ)∶n(NH₃·H₂O)=1∶4，反应时间5h，DADCQ收率83.84%，HPLC纯度96.37%；加氢还原反应，5% Pd/C为催化剂，m(5% Pd/C)∶m(DADCQ)=1∶20，水为溶剂，反应温度50℃，氢压0.2～0.6MPa下反应6h后，经浓盐酸析出得到DAQH?2HCl，收率94.74%，HPLC纯度98.90%。中间体和产物结构经FTIR、¹H NMR和EI-MS表征确认。

针对目前固井使用的缓凝剂存在的热稳定性能不好、异常胶凝现象（结块）、水泥石抗压强度减弱、水泥浆综合性能欠佳等问题，通过水溶液自由基聚合，研制了一种新型高温缓凝剂GWR-1，并对其热稳定性能进行了评价，同时，对加入4种缓凝剂GWR-1、GWH-1、HX-400、DRH-200L的水泥浆异常胶凝现象和综合性能做了比较。微观结构分析表明：各单体参与了反应，分子量分布较为均一，分子结构高温下稳定，GWR-1的热稳定性可达350℃。GWR-1在硅酸盐水泥基复合材料中应用性能测试结果表明：加入GWR-1水泥浆的稠化温度可达160℃，高温时加量不敏感，高温抗盐性能较好，加入GWR-1的水泥浆在150℃不会发生异常胶凝现象，且其硅酸盐水泥石的强度发展良好，低密度和高密度的水泥浆的综合性能优于加入其他3种缓凝剂的水泥浆。

以丙氧基化双酚A（D33）、环氧氯丙烷（ECH）和液碱为主要原料，采用两步法工艺合成了丙氧基化双酚A缩水甘油醚（DGEPBA）。考察了原料配比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对反应的影响。结果表明：开环催化剂三氟化硼-乙醚（BF₃-Et₂O），质量分数0.1%，D33与ECH的质量比为1∶2.0，反应温度70℃，反应时间2.5h；闭环催化剂苄基三乙基氯化铵质量分数0.2%，D33与NaOH的质量比为1∶2.2，反应温度40℃，反应时间6h时，产物环氧值为0.291eq/100g，产率95.4%，黏度为1180mPa·s。通过FTIR和¹H NMR对产物结构进行表征，并将不同质量分数的DEEBAPO掺入到E-51环氧树脂中，与二乙烯三胺（DETA）进行固化，并对其固化物力学性能进行测试。因为DGEPBA的掺入，使得E-51固化物在抗拉伸、抗冲击方面均有明显提高。热失重（TGA）分析表明固化物热稳定性稍有提高，扫描电镜（SEM）显示断裂面为韧性断裂。

目前利用生物法处理印染废水应用非常广泛。激活剂作为能提高生物酶活性、促进酶促反应、提高生物降解效率的有效物质，在提高含染料废水生物处理效率的研究中具有重要意义。本文综合介绍了多种不同种类的激活剂，以及它们分别对菌株、菌群脱色偶氮、蒽醌、三苯甲烷等三大类不同结构染料的激活促进作用。综合分析近年来国内外研究成果，了解到目前生物处理染料常用的激活剂主要为金属离子、氧化还原介体等。综合来看，虽然目前激活剂促进微生物降解染料研究方面已有一些成果，但还存在使用单一菌种和单一激活剂无法有效处理复合染料污染废水，无法有效缩短处理时间等问题。提出针对不同结构染料及复合污染染料开发高效混合菌群及其最适合的激活剂种类、组合等是今后的研究方向。研究成果将为激活剂在实际含染料废水生物处理过程中更好地应用提供理论基础。

为探索生物炭作为改良剂修复矿区重金属污染土壤的可行性，以玉米秸秆为原料在450℃制备生物炭，采用扫描电镜、能谱分析以及傅里叶变换红外光谱等分析与测试手段对其进行表征。采用室内连续培养的方法，研究在不同培养时间条件下，添加不同施用量（0、1%、3%和5%）的生物炭后，对矿区土壤pH，阳离子交换量（CEC），土壤重金属Cu、Zn、Pb和Mn有效性以及重金属不同形态变化的影响。结果表明：生物炭能够提高土壤的pH和CEC，且都随着添加量的增加而增加。56d土壤培养后，与对照相比，1%、3%和5%添加水平下pH分别增加了1.14个、1.42个和1.67个单位，土壤CEC分别增加了2.02cmol/kg、3.60cmol/kg和5.39cmol/kg。添加不同含量生物炭后，土壤中有效态重金属均呈现不同程度的降低，而且生物炭添加量越大，降幅也越大。在5%添加水平下，生物炭分别使Cu、Zn、Pb和Mn有效态下降了49.2%、46.2%、72.5%和26.3%。重金属有效态含量与土壤pH、CEC均呈显著负相关关系。添加生物炭后，土壤中重金属的形态发生了变化，由易迁移的弱酸提取态向更加稳定的残渣态转化，且生物炭添加量越大，钝化效果越显著。综上所述，玉米秸秆生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的pH和CEC，促进了重金属复合污染土壤中Cu、Zn、Pb和Mn的弱酸提取态向化学性质稳定的残渣态转化，降低了土壤重金属的有效性，实现了对重金属复合污染土壤的修复。

焦化废水是一种典型的成分复杂、污染严重、处理难度大的工业废水。本文将焦化废水作为原料制备水煤浆，研究了温度、煤粉粒度对成浆性能的影响，通过扫描电镜照片与红外光谱探讨了对成浆的影响。结果表明，焦化废水的最大成浆浓度比去离子水稍低；在一定温度范围内，焦化废水水煤浆表观黏度随温度升高而降低，浓度越高黏度变化越明显；细煤粉的成浆性较差，粗煤粉占70%时，成浆性最好；扫描电镜和红外光谱的结果显示，焦化废水中的金属离子会吸附在煤粉表面，影响分散剂吸附，使浆体黏度上升。利用水煤浆技术处理焦化废水，可以通过简单的工艺和较低的成本，实现焦化废水无害化、资源化利用，具有良好的经济效益与环保效益。

在玻璃鼓泡反应器中进行Na₂S₂O₈和H₂O₂两种混合氧化剂吸收SO₂和NO的实验研究，结果表明：在Na₂S₂O₈氧化剂中加入H₂O₂可以促进脱硫脱硝，考虑溶液的成本以及系统的整体脱硫脱硝总效率，选取质量分数为2%的H₂O₂和10%的Na₂S₂O₈混合液具有较高的性价比。基于数值模拟的方法，将扭带引入鼓泡反应器中，研究扭带直径、厚度和扭率对鼓泡反应器脱硫脱硝效率的影响。数值模拟结果表明，与普通鼓泡反应器相比，加入扭带促进脱硫脱硝的效果。脱硫脱硝效率随着扭带直径和扭带厚度的增大而增大，随着扭带扭率的增大而减小，当扭带的直径从16mm增加到24mm时，系统的脱硫率和脱硝率分别增加了3.88%和3.45%；当扭带的厚度从0.2mm增加到1mm时，系统的脱硫率和脱硝率分别增加了4.27%和1.62%；当扭带的扭率从0.25增加到0.75时，系统的脱硫率和脱硝率分别降低了3.91%和1.90%。