Ni基催化剂价格低廉、资源丰富、活性出色，但其抗积炭能力差、易因严重积炭而失活的问题始终是限制其应用的瓶颈，如何提升Ni基催化剂抗积炭能力是学术界和工业界极为关注的问题。低温等离子体因宏观低温、粒子高能的特点而被广泛用于构筑高抗积炭Ni基催化剂。本文介绍了低温等离子体构筑高效Ni基催化剂领域的最新进展，讨论了低温等离子体较低的宏观温度和丰富的高能粒子对载体性质、Ni-载体作用和Ni颗粒特性的影响，分析了低温等离子体所构筑Ni基催化剂具有优异抗积炭能力的原因，提出增加Ni基催化剂制备量、降低低温等离子体耗电量和将低温等离子体与人工智能等技术结合是未来低温等离子体构筑Ni基催化剂领域的主要研究方向。
二氧化碳（CO2）捕集、利用和储存（CCUS）在全球能源结构转型中是一种极具潜力的策略，能够实现能源供给、基础原料产出以及限制气候变化。多孔有机聚合物（POPs）具有高CO2吸附容量和吸附选择性、突出的结构特性以及优异的化学可调控性，其作为极具潜力的材料广泛应用于催化CO2参与的有机反应中。其中，CO2与环氧化物环加成生成环状碳酸酯的反应具有100%的原子经济性，且其产物也极具工业价值。本文基于CO2环加成反应催化机制，从催化剂的合成方法、结构性质与组成特性角度出发，综述了POPs在CO2/环氧化物环加成反应的研究进展，包括金属配合物类、氢键供体类、离子液体类、金属配合物/离子液体和氢键供体/离子液体等有机多孔聚合物体系。通过阐述POPs在催化CO2制备高附加值环状碳酸酯反应中的研究现状和发展趋势，为POPs的开发与应用以及CO2综合利用的工业化探索提供具有建设性的指导意见。
针对丙酮缩甘油的传统生产工艺单程转化率低、生产设备投资高、后处理过程长及环境污染等缺点，本文设计了一种高效节能的反应精馏（RD）生产工艺。基于反应动力学和热力学基础数据，建立丙酮缩甘油反应精馏严格数学模型对反应精馏工艺全流程进行理论探究。通过对塔内浓度分布的分析，揭示了产物水对丙酮缩甘油反应精馏合成效果的影响。探究不同丙酮循环量对全流程生产工艺的影响；并以反应精馏塔和丙酮回收塔塔釜再沸器负荷为目标函数，对全流程的参数进行探究和优化，结果表明全流程优化后相比单塔优化的总能耗可节约3.6%。同时与工业传统先反应后精馏流程相比，优化后的反应精馏全流程节约能耗15.1%。该结果可为丙酮缩甘油工业化生产工艺设计提供参考和依据。
在牙膏生产工艺中，羧甲基纤维素、卡波姆等增稠剂在高剪切混合器中往往会发生结块而形成团聚体，严重影响产品质量和正常生产。为了研究不同操作条件对高剪切混合器中团聚体的影响，本文采用了Photoshop与Image J联用的图像分析方法，对1700~2600r/min转速范围内高剪切混合器中增稠剂团聚体的面积和数量行了测量，分析了转速、循环次数和总能量输入对团聚体数量和面积的影响。研究结果表明：在1700~2600r/min转速范围内，经高剪切混合器作用后排出的团聚体颗粒的测量面积集中分布在0.5~1.5mm2范围内，约占团聚体颗粒总数的50%；在1700~2000r/min范围内，随着循环次数的增加，归一化颗粒数会出现较大幅度的波动；在2150~2600r/min范围内，随着循环次数的增加，归一化颗粒数平缓下降没有出现波动。总能量输入是影响增稠剂团聚体数量的关键因素，并且当总能量输入达到1000kJ时，团聚体数量降至最低值。
采用数值模拟与功率测试相结合的方法，研究直叶桨式粉体混合机搅拌过程及搅拌功率、扭矩的变化规律。对粉体混合机内球形颗粒的混合过程进行离散单元法DEM数值模拟，研究直叶桨式粉体混合机内搅拌转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数对粉体混合时搅拌功率和扭矩的影响，并拟合得到功率计算公式。搭建粉体搅拌试验台，测试粉体搅拌功率并与模拟结果比较。结果表明，直叶桨式粉体混合机内功率消耗与搅拌桨转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数有密切关系。同时，扭矩值和功率值与搅拌桨转速、搅拌桨直径和桨叶数目都呈正相关。实验得到了与模拟类似的扭矩-转速关系以及功率-转速关系，模拟值与测试值具有较好的吻合性，验证了所推导公式的准确性。
应用节点非结构模型（nodes-based non-structural model，NNM）优化换热网络时，合理地配置节点参数（分流组数和分支数）可辅助算法以更高的效率获得更优的结果。然而，NNM模型的设置中，所有热流股共用一组节点参数，所有冷流股共用一组节点参数，因此无法定制化地满足每一个流股对分流的需求。为提高网络中节点的利用率，本文提出了节点配置策略。该策略可根据流股热容流率对流股上的分支数及其组数进行调整，减少无效结构对优化的阻碍，使算法在优化初期快速获得潜在优势结构，提升优化质量。通过10SP和15SP算例验证策略的有效性，所获结果比文献最优结果分别低340USD/a和2285USD/a，且低于同参数下无该节点配置策略的NNM模型所获结果，从算例分析可知该策略可有效辅助提升算法的优化性能，以获取更优的优化结果。
催化剂密相装填过程中反应器内部直观可视性差，无法实时掌握反应器内床层堆积状态，影响布料控制和装填质量。本文以某单位固定床反应器为研究示例，构建了一套催化剂密相装填过程的床层料面监测系统，从机械结构设计、电气控制逻辑、软件窗口架构完成系统设计。使用脉冲微波雷达获取特征点距离，计算空间分布，根据空间分布使用自然条件下三次样条插值法构建料面图像。考察系统对多种形态料面的监测效果，探讨环境光照、催化剂粒径对系统可靠性的影响。结果表明，系统操作维护简单，具有较高的成像分辨率和测量精度，中心位置监测效果优于边缘；生成的三维毯式图像与径向料面分布图极大提高了密相装填过程床层料面信息的可读性；监测系统具有较强的鲁棒性，能适应反应器内多工况下的监测需求。
在煤制乙二醇的生产过程中，会副产碳酸二甲酯（DMC）、甲酸甲酯、甲缩醛等，目前煤制乙二醇联产残液大都未进行有效分离和纯化，只能作为低纯度碳酸二甲酯或廉价杂醇处理，这样不仅造成甲醇损耗，而且降低了装置应有的经济性，因此经济合理地回收碳酸二甲酯具有重要的意义。由于甲醇与DMC形成二元共沸物，常规精馏方法无法将二者彻底分离。本文总结了各种DMC-甲醇分离方法，并优选采用变压精馏技术进行甲醇与DMC分离。利用煤制乙二醇中富含碳酸二甲酯以及甲醇、甲酸甲酯等杂质的副产残液为原料，提出3种改进工艺，获得99.9%以上高纯度DMC产品。计算结果表明，3种工艺方法分别适用于含量低于高压共沸组成、高于常压共沸组成、90%以上浓度DMC物料的分离，实现以更低能耗、更优化流程获得高纯度DMC产品。
为揭示非水平表面上微小蒸发液滴的传热传质特性，本文在准稳态模型的假设下构造三维液滴模型，综合考虑了蒸气扩散、蒸发冷却以及气相域中的自然对流这3种传输机理，对水平以及竖直基底上液滴的蒸发过程进行数值研究。通过分析气液界面上温度分布、蒸发通量分布及总蒸发率的变化，重点探究了基底过热度以及重力的改变对液滴蒸发特性的影响。结果表明：与水平基底上温度的对称分布不同，竖直基底上气液界面温度分布表现出明显的非对称性，且非对称性随基底过热度的升高而增强，最低温度点不再位于液滴顶点，而向一侧偏移。此外，水平基底上气液界面局部蒸发通量呈对称分布，各截面分布相似，而竖直基底上局部蒸发通量分布则呈现出显著的非对称性以及各截面异性，非对称性随着基底过热度的升高而增强，这是重力改变后气相域自然对流发生改变的结果。与水平基底相比，竖直基底上蒸发率更高，总蒸发时间更少。最后，基底由水平变为竖直时，液滴内部流场由对称双涡转变为非对称单涡，单涡流速显著大于双涡流速，液滴内流速随基底过热度的上升而增大，单涡环流造成了气液界面温度分布的改变以及最低温度点的偏移。
电子级氟化氢（HF）气体的回收具有良好的经济、环境、社会效益，吸附法是最有希望实现回收的方式之一。然而能耗问题限制其进一步发展，如何对其展开节能降耗尚未见专题研究。本文通过对吸附循环能耗等指标的计算，对吸附循环的性能展开了探索性研究。采用分子模拟技术，计算获得HF的吸附平衡等温线数据；建立变温吸附循环数值模型，明确评价循环效能的指标参数；改变吸附温度、压力等运行参数，分析能耗、能效等循环指标的变化趋势，探索降低能耗提升效率的方向。计算结果表明：吸附温度由298K降低到288K，回收单位质量HF能耗由14.0912MJ/kg降低为3.1173MJ/kg，能量利用效率由0.02升高到0.0953；解吸温度由340K升高到350K，能耗降低为12.0037MJ/kg，能量利用效率升高到0.0247。可以看出，降低吸附温度对降低能耗、提升能效的作用更加明显。此外，还得到以下结论：提高进气浓度对各指标均有积极影响；提高吸附压力仅对回收率有较大影响；冷热源与操作温度的差值仅影响产率大小。
为研究泄爆口处破膜压力对管道内可燃气体燃爆特性的影响，基于大涡模拟（LES）和Zimont燃烧模型，在泄爆口不同破膜压力条件下（0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa），对预混H2/空气燃爆过程开展三维数值模拟。结果表明：在大长径比管道内，由于管壁作用、声波震荡作用及火焰的不稳定性，各工况条件下火焰传播速度曲线存在3个波峰、2个波谷；除破膜压力为0.1MPa工况外，泄爆口开启产生减速效应，使各工况条件下的火焰传播速度相比于密闭管道均下降；各工况的管内压力在泄爆口开启后整体呈下降趋势，且泄爆口的破膜压力越小，管内压力峰值越小；对比密闭管道，各工况的压力上升速率均有不同程度的降低，爆炸强度减弱，破膜压力为0.3MPa时，压力上升速率的下降幅度最大，泄爆效果最好。
硅（Si）被视为取代现有商业化石墨负极极具潜力的材料之一，然而硅基材料在充放电过程中巨大的体积变化严重影响电池的电化学性能和使用寿命，因此如何有效克服体积效应以提高其电化学性能成为亟待解决的问题。本文围绕硅基复合负极制备过程，从物理方法、化学方法、多种方法结合三个方面综述了目前在硅基负极改性方面的最新进展，重点对不同的制备方法及过程进行了简介、分类、比较和分析，总结了其优缺点，指出多种方法结合制备硅基复合负极最具优势。最后对未来高性能硅基复合负极的研究和开发进行了展望，以期为硅基负极性能优化及探索新型制备方法提供借鉴。
蜡沉积物性质对原油管道清管方案的制定有重要影响，是原油流动保障领域的研究热点之一。本文回顾了近年来关于管道蜡沉积物径向特性的研究成果，对当前实验研究手段和方法进行了系统的对比分析；从蜡沉积物组成、析蜡特性、宏观形态与微观结构、力学特性四个方面深入阐述了对管道蜡沉积物径向性质的认识与结论，分析了其内在影响因素和作用机理；评述了蜡分子扩散系数及径向含蜡量分布预测模型的理论基础和存在缺陷；提出了未来的研究方向：加快研发更加精确的机械取样装置，深入研究沉积物微观结构特性对宏观流变性的影响机理并建立二者之间的定量关系，建立考虑多孔网状结构中蜡分子扩散动力学的蜡沉积物径向性质预测模型。
煤炭与生物质共热解是实现煤炭高效清洁利用的重要途径之一。共热解可改善煤炭单独热解产生的污染问题和生物质单独利用时能源密度低、季节性供应不平衡的问题，不仅能提高煤炭转化效率，还能获得更高品质油品。本文从煤与生物质共热解的影响因素、研究方法和共热解过程中组分间相互作用等方面出发，对近期国内外煤与生物质共热解的研究进行综述。总结了生物质种类、热解工艺参数和热解反应器的类型对煤与生物质共热解过程的影响规律以及煤与生物质在共热解过程中的相互作用过程，即半焦与挥发分间的相互作用、挥发分间的相互作用、生物质中碱金属对共热解的催化作用，并针对如何进一步认识煤与生物质相互作用机理、提高共热解效率等问题和发展方向作了展望。
基于低硫重质船用燃料油生产需要以及炼厂最大化生产重整原料和乙烯裂解原料转型升级背景，本文针对典型炼化一体化企业生产低硫船用燃料油，分别采用沸腾床和浆态床的不同重油加工方案从产品分布、产品性质及后续加工路线等进行经济性分析。结果表明，相比于浆态床加氢方案，尽管沸腾床渣油加氢转化率低于浆态床，但由于转化后的产品中干气收率低、各种馏分油的氮含量显著低于浆态床方案，且可以直接生产低硫船用燃料油、不存在废渣处理等优势，此外，耗氢较低，同时航煤、石脑油及芳烃产量增量明显，以50美元效益测算价测算，沸腾床方案扣消费税毛利较浆态床方案高16.13亿元。可见，对于有低硫船用燃料油生产需求的炼化企业，采用沸腾床重油加工路线在经济性方面更具竞争力。
我国炼焦煤资源短缺且分布不均匀，而低阶煤储量丰富，价格低廉，具有低灰、低硫等特点，但其黏结性几近为零。催化加氢增黏是一种有效提高低阶煤黏结性的方法。本文通过对长焰煤进行催化加氢增黏，对原煤及增黏煤进行元素分析、红外分析、电子顺磁共振分析和反应中氢耗计算研究催化加氢增黏反应中催化剂及氢传递机理。结果表明：长焰煤黏结性显著增强，在炼焦过程中可部分替代炼焦煤使用；加氢增黏可以去除长焰煤中部分含氧官能团及烷基侧链，降低煤分子的交联程度；催化剂主要作用是活化氢气，其次可以促进煤分子解聚并且促进四氢萘到煤的氢传递。当催化剂存在时，催化加氢增黏反应氢传递路径主要是从氢气直接至煤分子，而不是通过供氢溶剂至煤分子。
我国正在大力发展煤制天然气项目实现清洁能源供给。然而现有煤制天然气示范项目存在能耗大、CO2排放高、生产成本缺少竞争力的问题。本文从煤制天然气能量系统出发，通过全局能量集成实现煤制天然气项目的节能减排与经济效益的提高。根据煤化工示范项目特点，提出了煤制天然气过程全厂能量系统集成优化策略：建立了煤制天然气各单元过程模型，对全流程的物流和能流展开了详细的模拟计算；利用夹点技术对全厂内各单元过程的能量系统展开了用能分析；利用全局温焓曲线对全厂能量系统进行了分析，揭示出全厂能量利用效率低是由于高品位热量降质利用和低品位余热未得到合理利用引起的。通过装置间热回收集成和增设有机朗肯余热回收装置可有效地提高热回收率。通过全厂能量系统优化集成，燃料煤消耗由现有过程1.26t/kNm3（0℃、101325Pa标准状态）天然气下降到1.07t/kNm3天然气。由于公用工程系统消耗的减少，全厂能量利用效率由原来的57.2%提高到59.6%，同时CO2排放可以由原来5.02t/kNm3天然气下降到4.66t/kNm3天然气。相比于现有过程，改进过程的总投资仅增加了2%左右，而单位生产成本由1.65CNY/Nm3下降到了1.59CNY/Nm3，对于年产20亿立方米煤制天然气厂每年可节约生产成本1.2亿元。
沸腾床加氢未转化油（UCO）作为焦化原料制备低硫石油焦具有显著优势，本文采用多元逐步回归法建立UCO焦化产物收率和性质的预测模型，剖析UCO和渣油焦化规律差异。结果表明，UCO焦化过程中，焦炭收率和液体产品收率可表示成残炭（CCR）的单变量线性函数，液体产品硫含量为UCO中硫含量的单变量线性函数，而焦炭中硫含量为UCO原料硫含量和残炭的双变量函数。模型预测效果良好，各项指标相对误差的平均误差小于2.0%。与渣油焦化相比，UCO焦化过程焦炭中硫占比较高，基本保持在60%左右，同时UCO生焦倾向更高。基于多元逐步回归结果，采用线性规划方法，绘制出低硫石油焦制备过程UCO性质优选线性规划图，可推出不同石油焦收率和硫含量下的UCO关键性质的取值范围。
近年来，随着有关铜基催化剂价态、晶面、微观形态等结构化因素对其催化性能影响的研究不断深入，铜基催化剂电化学还原CO2高选择性制备高附加值多碳（C2+）产物取得长足进展。本文系统综述了近五年来结构化铜基催化剂电化学还原CO2生成C2+产物的研究报道，并分析总结了铜基催化剂表面混合价态、高活性晶面和丰富晶界的存在，以及富含限域空间的形态学结构（纳米线阵列、纳米树突和纳米多孔结构等）的构建与其电化学还原CO2生成C2+产物的活性和选择性之间的构效关系。进一步提出了CO2电化学还原领域发展的新趋势，即充分发挥各个结构化因素的协同作用，原位制备具有混合价态和丰富晶界的纳米多孔结构铜基催化剂，并在流通池中高效还原CO2持续生成C2+产物。
MoS2是一类典型的后石墨烯二维材料，具有优异的光电性能及良好的化学稳定性，是近年来被广泛研究的一类新型光电催化剂，有关其催化活性位点的构效关系和反应机理是目前的研究热点。本文介绍了MoS2的结构特性和活性位点分布，重点归纳分析了近年来有关MoS2活性位点的构筑方法，包括利用降低维度、晶相调控、特殊形貌设计和非晶化等方法对MoS2本体进行改造，以及采用原子掺杂、缺陷工程的方式对MoS2进行协同修饰。通过对催化性能及反应机理的研究，表明这些方法能有效提高MoS2的催化性能。最后，结合研究现状对目前存在的挑战和研究方向进行了分析总结，指出在MoS2上构造有序分布的活性位点并平衡其稳定性以及催化性能的构效关系是未来MoS2在光电催化领域中的研究重点。
将生物质平台分子5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，HMF）高效、绿色地催化转化为更高附加值的2,5-呋喃二甲酸（2,5-furandicarboxylic acid，FDCA）已经成为目前生物质能源转化领域的研究热点。碱性载体负载贵金属催化剂用于HMF无碱氧化为FDCA已经得到广泛研究，并取得了一系列成果。本文综述了水滑石、羟基磷灰石、碳材料、金属氧化物等不同载体负载的贵金属催化剂用于HMF无碱氧化为FDCA的最新进展，详细介绍了各类催化剂的结构性质、催化反应参数及催化活性，重点讨论了催化剂与催化反应的构效关系及催化反应机理等研究工作。最后，指出了今后在HMF转化为FDCA的研究工作中负载型贵金属催化剂的设计开发及机理探究等方面的努力方向。
乙醇制氢具有环保、清洁、可持续等优点，其关键在于选择合适的催化剂。相较于贵金属催化剂而言，Ni与Co基催化剂因其具有成本低且活性高的优点，近年来在乙醇催化制氢中逐渐成为研究热点。然而Ni与Co基催化剂在催化乙醇水蒸气重整制氢的过程中仍存在着稳定性较差、低温催化活性低和使用寿命较短等问题。本文介绍了乙醇制氢的机理，围绕载体的类型及催化剂活性纳米颗粒的合金化改性，综述了近年来Ni与Co基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的研究现状，总结了提高催化剂性能的方法及措施，并展望了Ni与Co基催化剂未来的发展方向，为颗粒尺寸小且低温催化活性高、稳定性好的Ni与Co基催化剂的制备提供思路。
金属-分子筛双功能催化剂具有两种催化活性中心，适用于提高烷烃异构等复杂反应的催化效率。本文基于金属中心进行加氢/脱氢反应、酸中心进行碳链异构化的反应机理认识，尝试总结了若干典型前沿研究案例与策略，以期为研发高效烷烃异构催化剂提供科学参考。在调控双功能中心接近性方面，文章介绍了金属、分子筛、黏合剂这三者的空间分布控制策略，指出两种功能中心之间合适的距离有利于烯烃中间体扩散；在提高酸中心的利用率方面，介绍了微孔-介孔结构或较短扩散距离的多级孔分子筛，指出这种强化扩散传质有助于抑制烯烃中间体的裂解副反应；在提高金属中心的利用率方面，介绍了贵金属高分散负载方法，简述了采用轻过渡金属来降低或替代Pt等贵金属使用。着眼未来，文章提出还需进一步研究工业催化剂成型过程中的双功能中心接近性、提高酸中心和金属中心利用率、降低贵金属等催化剂成本。
水热合成法制备质子化钛纳米管（TNTs）是一种操作简单、条件温和、适合规模化生产的方法，受到广泛关注，由此方法得到的钛纳米管具有开放的管道结构、比表面积大、稳定性高、离子交换等特点。本文简述了水热法制备TNTs的机理，分析了前体材料、水热反应条件、后处理方法等因素对水热法制备TNTs的影响规律，介绍了近年来TNTs作为载体、光催化剂、酸催化剂、吸附剂的应用研究现状。分析表明，通过调控水热条件及后处理方法可获得结构、性能各异的TNTs材料，并且利用离子交换、掺杂、有机表面修饰等多样化方法获得改性TNTs材料，进一步提升了TNTs材料在光催化、酸催化、吸附等方面的性能。最后指出，未来主要研究热点是提高水热法合成效率、优化化学改性策略，获得性能各异的TNTs材料。
多孔炭材料具有较大的比表面积和发达的孔隙结构，是吸附有毒有害气体的关键材料，备受环境、化工、军事化学等领域的关注。多孔炭材料对有毒有害气体的吸附性能受气氛中水分子竞争吸附的影响，研究多孔炭材料对水分子的吸附行为是复杂环境下吸附分离有毒有害气体的基础，对改进多孔炭材料的表面官能团组成和孔结构具有重要的指导意义。基于此，本文综述了国内外关于水分子在多孔炭材料上吸附的机理、过程和影响因素，探讨了水分子作为示踪分子用于多孔炭材料结构表征的潜在可能，并对未来吸附理论的研究方向和指导新型吸附材料设计的应用前景进行展望。
电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。钴酸镍纳米材料因其合成简单，价格低廉，储量丰富且理论比电容较高等优点，成为超级电容器电极材料的研究热点。但钴酸镍纳米材料导电率较低、比表面积较小且电化学稳定性较差等缺点严重影响了其实际应用。本文简单介绍了钴酸镍纳米材料的晶体结构以及其作为超级电容器电极材料时的储能机理，同时结合一些示例归纳总结了钴酸镍基纳米材料的制备方法以及钴酸镍纳米材料的改性研究现状，包括形貌改性、复合改性及引入缺陷。最后指出，钴酸镍基纳米材料的环保且高效的制备方法，通过掺杂或缺陷等方法改善其电化学性能，增大其工作电压窗口以及探索适用于钴酸镍基超级电容器工作的电解液，将是未来研究的重点。
聚苯胺具有独特的导电性和电化学性能，近年来随着燃料电池的发展成为双极板防护的重要材料。然而，聚苯胺涂层在质子交换膜燃料电池高温强酸的工作环境中长期耐蚀性仍无法满足要求，限制了该材料的规模应用。本文综述了聚苯胺基涂层在质子交换膜燃料电池双极板上应用的最新研究进展，包括通过掺杂和共聚改性的聚苯胺涂层、引入高分子材料和纳米材料制备的聚苯胺基复合涂层；分析了各类典型涂层的电化学测试性能结果，总结了聚苯胺基复合涂层的耐蚀机理。最后总结了聚苯胺基涂层研究中目前存在的问题，并对研究方向进行了展望，指出统一测试标准对材料性能评价和商业应用具有重要意义，且今后应重点加强纳米材料复合涂层的研究，并基于原位观测和表征技术对涂层机理进行深入解析。
二氧化钛（TiO2）在光照下可以产生具有强氧化性能的活性基团，活性炭（AC）具有良好的吸附性能。将TiO2负载在AC上制备的TiO2/AC复合材料可以有效去除大部分难降解的有机污染物，因此在环境净化领域具有良好的应用前景。本文综述了TiO2/AC复合材料的研究现状，介绍了目前TiO2/AC复合材料的三种主要制备工艺：溶胶-凝胶法、溶剂热法和微波合成法。其中溶胶-凝胶法所制备的材料稳定性好、溶剂热法制备条件温和、微波合成法制备周期短。针对TiO2/AC复合材料可见光吸收率低和量子利用率低等问题，介绍了离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等现有的TiO2/AC复合材料改性方法。之后，概述了所制备的TiO2/AC复合材料在去除难降解有机污染物（染料废水、药物类、酚类、挥发性有机物）中的应用。最后展望了TiO2/AC复合材料在改性研究与实际应用过程中存在的挑战性问题及可行的解决方法，为TiO2/AC复合材料深入研究和大规模工业生产应用提供参考。
采用溶液共混法，通过添加不同比例的植酸探索制备植酸/明胶复合膜，测试不同植酸含量对复合膜的结晶结构、微观形貌、透明度、溶胀性和机械强度的影响，进而分析探究植酸对明胶膜的结构调控和性能改善作用。结果表明，与纯明胶膜相比，植酸对明胶有明显的交联改性作用，复合膜具有致密均一的内部结构，植酸通过极性基团的相互作用抑制了明胶的自结晶行为，使复合膜结晶度降低。随着植酸含量的增加，复合膜的可见光透过率下降，溶胀率变化表明植酸与明胶的结构重组能有效阻隔水分子的渗透。复合膜力学强度随着植酸的加入呈上升趋势，当植酸质量分数达10%时，植酸/明胶复合膜拉伸强度约为61.57MPa，较纯明胶的拉伸强度（50MPa）提高了约20%，但对断裂伸长率无明显作用。
质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池的核心部件，需具备选择性地快速传递质子的特性。多孔有机笼具有高比表面积、良好的化学稳定性和高吸水特性以及三维连通的质子传递路径，可提升PEM的质子传导性能。本文将多孔有机笼（CC3）原位固载到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维表面，与Nafion复合制备了CC3/PAN-Nafion复合质子交换膜，对其结构和性能进行了研究，结果表明：CC3的固载改变了纤维的微观形貌，增加了纤维直径，使纳米纤维比表面积从9.57m2/g增加到113.6m2/g；将CC3/PAN引入复合膜显著提升了CC3/PAN-Nafion的热稳定性、吸水性、阻醇性以及质子传导性能，其中CC3/PAN-Nafion12在100%RH，80℃时质子传导率可达0.165S/cm，较Nafion膜提升了一倍。
因聚四氟乙烯（PTFE）具有较低的复介电常数，其作为透波材料而被广泛用作微波化学反应用容器。透波材料的介电特性和透波性能对微波化学反应的速率和效果具有重要影响。本研究首先利用谐振腔微扰法测量了PTFE在23~250℃范围内的复介电常数，并分析了该材料介电属性的温度特性；其次，基于电磁波传输原理，计算了该材料受到不同因素影响下的功率透过系数（T2），并对该材料的透波性能进行了分析。研究表明，随着温度的增加，PTFE的介电常数逐渐减小，损耗正切逐渐增大，但是二者变化幅度较小；在水平（TM）极化中存在一个布儒斯特角θB，当微波以该角度入射时会发生全透射现象；TM极化下的T2随着入射角的增大先增大后减小，垂直（TE）极化下的T2随着入射角的增加而减小，TM极化下的整体透波性能要优于TE极化；随着容器壁厚的增加，透波性能波动变化，存在极大值和极小值；在相同容器壁厚范围内（0~0.1m），2450MHz频率下对应高透波性能的厚度值要多于915MHz。研究还表明，微波入射角度较小时，PTFE的T2始终保持在0.87~0.99之间，透波性能较好。最后给出了微波以不同频率入射时PTFE的优选壁厚以供实际应用过程中进行参考。
在溶剂热法制备ZnO纳米粒子的基础上，利用物理剥离和纳米粒子互剪切作用成功制备了MoS2/ZnO异质结构纳米复合物。以扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量色散光谱、粉末X射线衍射、拉曼光谱仪、紫外-可见漫反射光谱、光致发光谱等对样品进行了结构形貌和性能表征。结果表明，利用物理剥离和互剪切作用能有效地获得MoS2/ZnO复合物，复合作用使得MoS2位于378cm-1(E12g)和400cm-1(A1g)处的两个特征拉曼峰显著增强。复合物中MoS2含量越少，两个特征拉曼峰强度反而越高，且两峰波数间隔相应减小。可归因于MoS2含量较低时，ZnO纳米粒子对MoS2的物理剥离效果越显著，同时，MoS2体现出良好的分散性和较小的厚度。MoS2含量对MoS2/ZnO的发光具有明显的调制作用，显著增强了复合物在可见光区域的吸收。随着MoS2含量增加，其可见光发光强度迅速减小，紫外峰出现明显的蓝移。纯ZnO对苯酚的降解率最高达90%，而MoS2/ZnO复合物对苯酚的降解率达100%，复合物对苯酚的最终降解率明显高于纯氧化锌。
利用不同粒径活性炭（AC，粒径为75μm、48μm、45μm和38μm）作为支撑材料，以月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕榈酸（PA）和硬脂酸（SA）4种脂肪酸（FA）为相变主料，采用熔融共混法制备多种AC/FA复合相变材料，并在其中添加石墨来增强材料导电性能，系统地研究了复合相变材料的密度、泄漏率、潜热、导热和导电性能。结果表明，FA中添加AC质量分数随粒径减小分别降低16%、12%、9%和7%，AC对MA的吸附效果最好，对SA的吸附效果最差；AC/FA泄漏率随AC添加量和成型压力增大而减小，密度正好相反。AC/FA的热导率比纯FA提高的最大倍数分别为7.6倍、10.7倍、5.1倍和5.1倍。AC/FA电阻率随压力和石墨添加量增加而减小，添加10%石墨后，复合相变材料潜热从52.88~141.9J/g下降至36.4~106.4J/g，但电阻率从几万降低至30.70Ω·cm以下，导电性能得到改善。
针对自然冷源在建筑空气调节中的应用，以癸酸-月桂酸（CA-LA）低共熔混酸为相变材料，纳米Fe2O3为添加剂，膨胀石墨（EG）为基质材料，采用化学分散、超声振荡和物理吸附的方法制备CA-LAFe2O3/EG复合相变材料，并对材料进行性能表征。结果表明纳米Fe2O3质量分数为0.8%时与CA-LA混合均匀性较好，具有成核作用，消除了CA-LA的过冷度；EG质量分数为5.88%时，对CA-LAFe2O3（质量分数0.8%）具有较好的包覆效果，傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示复合材料内部未发生化学反应，各物质之间属于物理吸附；纳米Fe2O3粒子和EG可加快材料相变过程，较CA-LA、CA-LA Fe2O3（质量分数0.8%）的冷却与结晶过程总时间缩短了39.4%，CA-LA Fe2O3（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）对应时间缩短78.2%，有利于空气能蓄冷过程的顺利进行；CA-LA Fe2O3（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）的相变焓为124.70kJ/kg，融化初始温度为18.66℃，结晶起始温度为19.87℃，较CA-LA的焓降低3.4%，融化与结晶过程温度区间均增大，材料的导热性能增强。定型复合相变材料热响应与受压方向有关，受压面切向方向温度响应速度远大于受压面法向方向，相变储能换热器设计时应考虑材料导热的各向异性特点。
利用拉曼光谱成像技术研究了聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PMMA）共混薄膜体系及其增容体系（增容剂为PS-b-PMMA嵌段共聚物）的相态结构及化学成分分布。实验结果表明，拉曼Mapping成像技术不仅可以得到PS/PMMA共混体系化学成分的精确分布图，同时也可以获取共混体系中分散相、界面相和连续相的分子指纹光谱。研究发现，共混体系中分散相和连续相组分分布与体系的组成紧密相关，当PS/PMMA质量比30/70时，分散相为PS，连续相为PMMA；当PS/PMMA质量比为50/50时，分散相为PS，但PS分子链仍存在于PMMA连续相中；当PS/PMMA质量比为70/30时，分散相为PMMA，连续相为PS。当增容剂PS-b-PMMA加入到PS/PMMA共混体系中后，分散相粒径减小、分布更加均匀、共混体系相容性指数（Nc）增大，说明PS/PMMA共混体系由完全不相容体系趋向变成半相容性体系，这是因为增容剂能增加PS和PMMA之间的相互作用，降低了体系的相分离程度，改善了共混体系的相容性。
以β分子筛为载体，采用等体积浸渍法制备了三种催化剂NiMo/β、SnNiMo/β和ZnNiMo/β，采用XRD、NH3-TPD、H2-TPR、H2-TPD和TG-DTG对催化剂进行表征。结果表明，第三金属Sn和Zn的加入减弱了催化剂的酸性质，促进了Mo与载体之间的相互作用，提高了催化剂吸附H2的能力，降低了反应过程的积炭量。采用某炼厂重整C10+重芳烃对三种催化剂进行评价，结果表明第三金属Sn和Zn的加入均显著提高了催化剂的稳定性和液收，且含Zn的催化剂具有最优的轻质化性能。
采用固相燃烧法合成了亚微米单晶多面体LiFe0.05Mn1.95O4正极材料。借助XRD、FE-SEM、TEM、XPS和恒电流充放电等手段对样品的结构、形貌、物相组成和电化学性能进行测试。结果表明，Fe掺杂未改变尖晶石型LiMn2O4的立方晶系结构，其{400}和{440}衍射峰相对应的晶面出现显著的择优生长，形成了形貌为{111}、{110}和{100}晶面的单晶去顶角八面体晶粒。LiFe0.05Mn1.95O4正极材料表现出比纯LiMn2O4材料更为优异的电化学性能，在1C和5C时有着114.7mA·h/g、104.7mA·h/g首次放电比容量，10C倍率下经1000次循环后，容量保持率为83.9%。循环伏安与阻抗分析得出掺杂后的样品有着较大的锂离子扩散系数与较小的活化能。对5C倍率循环1000次后Fe掺杂样品的极片分析发现，其晶体结构基本无变化，适量的Fe掺杂能够有效抑制尖晶石型LiMn2O4在充放电循环过程中的Jahn-Teller效应以及Mn的溶解，提升材料的结构稳定性与容量保持率。
细胞固定化技术具有高效、反应操作简便、能长时间保持细胞活力且可反复利用、稳定性好、耐受性强等优点，在生物发酵等领域显示出巨大的应用潜力。本文介绍了近年来高分子载体材料、无机载体材料和复合载体材料的细胞固定化技术在生物发酵领域的研究进展，分析了不同材料介导固定化细胞在复杂的环境，如低或高pH、毒性底物和高浓度产物等条件下与游离细胞生长代谢性能差异；并阐述了新型高分子膜材料（中空纤维膜和微米/纳米纤维膜）作为载体在生物发酵中的优势和应用；最后展望了通过设计新型优良聚合物载体来实现人工混菌体系在生物发酵中的可控性和鲁棒性。材料作为生物与非生物中物质界面上的活性和可调成分，为细胞提供了适宜的微环境，在生物发酵领域将得到更广泛应用。
利用微生物细胞工厂实现原料转化和产品合成是绿色生物制造的核心。然而，当前生物制造仍以富含糖类的谷物粮食为主要原料，存在“与民争粮”的争议，亟需开发非粮原料。甲醇作为煤化工产业中的重要产品，具有来源广、价格低、还原性强等优势，有替代粮食原料的潜力。天然甲基营养菌可利用甲醇生产单细胞蛋白和各种氨基酸，但存在理论收率低、遗传改造工具不足等缺点。随着合成生物学的发展，以大肠杆菌等模式生物作为底盘细胞构建人工甲基营养菌，实现甲醇到各种化学品的生产已成为研究热点。本文总结了多种甲基营养型大肠杆菌的构建策略，明确了影响天然路径代谢的关键因素与代谢过程中的重要中间产物，概括了各种天然路径在大肠杆菌中的优化策略与人工新路径的构建方法，并对工程菌株的优化提出了展望。
膜蒸馏作为一种脱盐的新兴技术受到广泛关注。然而，因为实际水质组分复杂，可能含有如表面活性剂、油类物质、易结垢盐和有机溶剂等污染物，导致一般疏水膜在长时间运行情况下极易发生膜污染或者膜润湿，最终造成膜通量或截留性能降低。本文首先简述了不同种类的膜污染和膜润湿的特点及形成原因，并分析了膜污染和膜润湿之间的区别和联系。对膜蒸馏过程中膜污染和膜润湿的监测和预测手段进行了简要介绍，最后针对膜蒸馏脱盐过程，重点介绍了近几年国内外预防膜污染和膜润湿的研究进展。研究者一般从污染物与疏水膜的相互作用力着手对疏水膜进行表面改性制备全疏膜和Janus复合膜，避免污染物在膜面的吸附以及抑制表面或孔道润湿。越来越多的研究人员采用致密亲水膜的渗透汽化脱盐来从根本上避免疏水膜带来的润湿。除此之外，对进料液进行预处理也能显著延迟膜的污染和润湿，如混凝/沉淀、膜过滤、煮沸、pH调控等，还可通过改变进料方式、辅助外加磁场等措施控制膜表面局部区域的流体力学状态，减少污染物的附着。适当的膜后处理措施也能恢复膜性能。最后，文章指出了解决膜蒸馏中膜污染和膜润湿的研究方向。
氨气（NH3）作为一种危害性碱性有毒气体，不仅危害环境，而且会对人体造成不可逆伤害。在电子信息、能源等行业，极微量的NH3即可影响产品品质、降低过程性能。因此，NH3的深度脱除在工业上具有重要的意义。本文综述了近年来NH3深度脱除的工艺现状，分析了NH3脱除材料如离子液体、低共熔溶剂、改性活性炭、分子筛、改性氧化铝、金属盐类、金属有机框架材料、多孔有机聚合物、共价有机骨架材料、氧化石墨烯、普鲁士蓝类似物对NH3的分离性能。总结了深度脱除NH3的工艺特点和脱氨材料的性能，浅析了该领域发展面临的问题，并对未来的发展方向提出了建议。
近年来，直接种间电子传递被发现是厌氧工艺重要的电子传递途径。并且，添加磁性材料更有利于驱动此种电子传递方式。因此，本文通过国内外文献调研，将磁性材料分为单一磁性材料和复合磁性材料，分别介绍了零价铁、金属氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）以及磁性炭材料强化厌氧工艺在废水处理中的应用效果（对废水降解率、甲烷产量、挥发性脂肪酸、胞外聚合物、酶的活性等有积极作用）和影响因素（温度、pH、污染物浓度、磁性材料尺寸以及投加量等），分析了不同磁性材料诱导直接种间电子传递的机理和目前存在的不足，着重强调了磁性炭材料的技术优势，提出磁性炭材料诱导直接种间电子传递的研究方向，并指明构建厌氧微生物导电体系是其未来发展的重要方向。
作为废水处理过程的副产物，污泥的高效处理处置是环保领域的难题之一。通过高温热解将污泥转化为生物炭是一种有效的污泥资源化途径。污泥生物炭不仅可作为“吸附剂”吸附去除水体中污染物，还可作为新型“催化剂”高效催化高级氧化过程以降解水体中的有机污染物。本文综述了近些年来国内外关于污泥生物炭在高级氧化技术领域尤其是催化过硫酸盐（PS）、过氧化氢（H2O2）、臭氧（O3）以及光催化等氧化过程降解有机污染物的研究进展。通过探讨污泥生物炭的表面官能团、掺杂改性杂原子、负载过渡金属及其氧化物以及与其他技术耦合催化降解有机污染物的研究现状，进一步揭示污泥生物炭催化作用的关键活性位点以及催化机理。最后提出该领域目前面临的主要问题及未来发展方向，为污泥生物炭进一步实现高附加值资源化利用提供重要参考。
石油开采、集输、加工过程中会面临复杂的工况条件，原油中的天然表面活性剂与人工添加乳化剂以及纳微米固体颗粒共同形成石油Pickering乳液，使得油水体系呈稳定的水包油（O/W）、油包水（W/O）或多重乳化状态。油水乳状液作为注水采油的主要产物，其高效破乳是石油工业链条中的普遍需求。目前对于石油Pickering的破乳仍然借鉴普通油水乳液的方法，而对于成因复杂的油水乳状液，以去除成膜乳化剂为目标的氧化破乳法比传统破乳法的效果更佳。为此，本文基于高效的氧化破乳机制，介绍了石油Pickering乳液的特点及危害，与非氧化反应类型的传统化学破乳法进行对比，综述了分子氧化、光催化氧化、电化学氧化三类技术对于不同来源及特征的油水乳状液的破乳进展。通过对每种方法的机理过程、应用实例、优缺点等方面详细分析，总结了分子氧化、光催化氧化、电化学氧化在石油Pickering乳液破乳中的局限性，并对今后如何实现石油Pickering乳液精准破乳提出展望。
采用Raney Ni催化剂，选择50%乙醇-水（50/50，体积比）作为溶剂体系，考察了不同类型碱及其添加量对Raney Ni催化4-氯苯酚（4-CP）还原脱氯反应的影响。结果表明，强碱（NaOH和KOH）和Et3N更有利于Raney Ni催化下还原脱氯反应的进行，而且当n(NaOH/Et3N)∶n(4-CP)=1.1~2.2时，Raney Ni能够保持较高的催化活性，可以在30min内实现4-CP的彻底还原脱氯，并建立了Raney Ni-50%乙醇-水（50/50，体积比）-NaOH催化体系。将该体系应用于研究取代基对Raney Ni催化芳香氯代物还原脱氯的影响，研究表明，Raney Ni催化剂对4-CP和4-氯苯胺（4-CA）的还原脱氯具有较高的选择性。进一步将Raney Ni-50%乙醇-水（50/50，体积比）-1.5NaOH催化体系应用于高浓度氯酚工业危废的还原脱氯处理，发现在该催化体系中氯酚工业危废中的氯代有机污染物可以彻底还原脱氯，且催化剂可以至少重复使用5次。该催化体系可以有效、彻底地还原脱氯降解氯酚工业危废，对高浓度氯酚工业危废的还原脱氯降解具有良好的应用前景。
以贵州盘县煤矸石为研究对象，为解决其工业生产提取铝铁时酸耗量大、酸利用率低及后续铝铁产品分离困难等问题，根据其矿物组成特点，本文首次采用低温中和-加压酸浸工艺对铝铁提取进行了详细研究。室温下中和最优工艺条件为20%理论酸耗、浸出时间120min、液固比3∶1（硫酸溶液与固体的质量比，以g/g计）；以中和渣为原料，煤矸石理论酸耗为基础，加压酸浸最优工艺条件为浸出时间120min、浸出温度150℃、液固比3.5∶1（硫酸溶液与固体的质量比，以g/g计）。在此条件下，氧化铁浸出率为98.37%，氧化铝浸出率为95.77%，酸浸渣灰分中氧化硅质量分数为90.2%，氧化钛质量分数为9.18%。以最优工艺条件下的酸浸液循环中和新鲜煤矸石，得到的铝铁提取液中氧化铁浓度为57.95g/L，氧化铝浓度为62.20g/L。相比常规酸浸工艺具有酸耗低、酸利用率高等优点。借助X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等分析手段，初步对两步溶出过程进行了机理分析，为煤矸石工业生产提取铝铁提供了新路线和理论支撑。
经高温碱性盐法预处理的玉米秸秆预处理液中木质素和碱性盐含量高，为了反复利用含盐预处理液，需脱除其中的可溶性木质素。本实验从腐木中筛选分离到一株木质素降解菌株CCZU-WJ6，通过形态学观察和16S rDNA序列分析，鉴定该菌株属于无色杆菌属（Achromobacter sp.）。测定了CCZU-WJ6木质素降解相关酶的活性，及其在玉米秸秆预处理液中的生长趋势、预处理液的COD去除率和木质素降解率，通过GC-MS和FTIR检测预处理液中组分及其化学键的变化。通过单因素实验确定了菌株CCZU-WJ6处理预处理液的最佳条件为pH 7.0、温度30℃、预处理液稀释倍数10倍、接菌量0.5g/mL。在处理6天后，预处理液COD脱除率为40.9%，木质素的降解率为32.1%，CCZU-WJ6分泌木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的酶活分别达到215.5U/L、200.1U/L。CCZU-WJ6会破坏木质素结构中的苯环结构、醚键以及C＝O键，降解产物中含有愈创木酚和对香豆酸，推断其降解途径为β-芳基醚代谢途径和阿魏酸代谢途径。CCZU-WJ6可用来处理含木质素的工业废水，在工业方面具有广阔的应用前景。
以稻壳为硅源，采用直接煅烧法制备白炭黑，以其为载体，采用共浸渍法制备Fe2O3/SiO2催化剂；并采用同样方法以商用二氧化硅为载体制备Fe2O3/C-SiO2催化剂，将二者用于催化H2O2预氧化NO的实验。探究不同工况（负载量、催化温度、H2O2汽化温度、H2O2流量和水汽浓度）对NO预氧化的影响，并对催化剂进行表征，分析其物理化学性质对催化性能的影响。结果表明，在负载量为50%、催化温度为140℃、H2O2汽化温度为120℃、H2O2流量为2.5mL/h时，达到最佳工况，NO氧化度能达到73%；在相同实验条件下Fe2O3/SiO2催化剂的预氧化效果要比Fe2O3/C-SiO2催化剂高20%左右。TPR结果表明载体可以降低活性组分的还原温度，减少活性组分的团聚；催化剂的晶相结构稳定，机械强度及热稳定性良好；ESR和XPS结果显示Fe2O3/SiO2催化剂的催化性能优于Fe2O3/C-SiO2催化剂，能够更好地催化分解H2O2产生·OH。
通过控制合成条件和在聚合过程中分别引入酸性红G（ARG）、甲基橙（MO）、α-环糊精（α-CD）和甲基橙等掺杂剂合成了表面带有毛刺的纤维、不同直径纳米纤维编织成的微米片状特殊微形貌的改性聚吡咯（PPy）材料。通过场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）、氮气吸脱附分析（BET）、zeta电位分析等方法对其物理化学性能进行了表征，并将其应用于水体低浓度氟离子的吸附去除，比较了改性聚吡咯材料与传统方法合成的颗粒状聚吡咯对氟离子吸附的性能。结果表明：改性的特殊微形貌PPy的比表面积比传统颗粒状PPy提高了7~10倍；在常温和pH=5的条件下，F-初始浓度在3~5mg/L，投加量为2g/L时，改性的特殊微形貌PPy可在10min之内达到吸附平衡，并将F-的浓度降低到国家《生活引用水卫生标准》（GB 5749—2006）规定的1mg/L以下，说明特殊微形貌的控制对PPy吸附F-具有很大影响。另外，该吸附行为是自发的放热过程，Langmiur模型可以很好地拟合该吸附过程，PPy对F-的去除主要涉及离子交换作用。
为了研究纳米CaO2协同电渗透污泥深度脱水的可行性，首先采用钙盐法制备纳米CaO2并优化了其制备条件，将制备的纳米CaO2协同电渗透技术对城市污泥进行了深度脱水研究。结果表明，分散剂用量、搅拌速率、H2O2滴加速率及用量均会对CaO2的纯度、产率和形貌造成影响，在分散剂用量为100mL、搅拌速率为500r/min、H2O2用量为22.5mL、H2O2滴加速率为0.75mL/min时，制备得到CaO2的纯度和产率分别可以达到79.13%和74.62%，自制CaO2呈现球状或椭球状，粒度在45～300nm之间；当CaO2投加量为100mg/g DS、电压为50V、初始污泥量为705g时，自制纳米CaO2协同电渗透可以将污泥含水率降至67.52%，相较于同样条件下使用市售CaO2，污泥含水率降低了10.91%。
生物法净化低浓度磷化氢尾气的有效性已经得到验证，但磷化氢降解功能微生物理化特性、磷化氢难溶于水的特性如何影响其生物转化效果鲜有报道。本研究从磷化氢长期驯化的活性污泥体系中分离纯化出对磷化氢有耐性或降解作用的单一菌株，并对典型菌株利用碳源与磷源、磷化氢生物净化过程强化进行比较。结果表明：分离得到的M4、M5菌株分别与寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、片球菌属（Pediococcus）具有极高的相似度，其增殖培养形成的活性污泥体系以乳酸钠为碳源时，最大的磷化氢净化率分别高达28.9%与37.9%；吸收液中添加正磷酸盐，可适当提升磷化氢生物净化效果。当生物体系中添加椰壳基炭材料时，磷化氢更容易从气相转入液相吸收液中，耦合体系中磷化氢吸收速率达到0.0552mg/(m2·s)，去除率提升至67.3%。采用活性污泥体系净化磷化氢时，次磷酸盐是其生物氧化的必然产物，之后进一步氧化成其他高价含磷化合物；进口混合气中的磷化氢从气相转入吸收体系后，除导致液相中磷浓度上升外，大部分磷将以化合物形式储存至微生物体内。
以玉米芯为主要原料，采用热沉积、高温焙烧法，制备N/B/Fe共掺杂生物质炭（N/B/Fe@BC），通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）等手段对样品的晶格结构、形貌特征和组成等进行表征，并以对硝基酚为对象，探究N/B/Fe@BC电极的电芬顿催化性能。结果表明，N/B/Fe@BC为纳米薄片交错堆积的三维多孔结构，表面缺陷较未掺杂生物质炭显著增加，催化氧还原以两电子产H2O2为主。在电流强度50mA、初始pH为3的电芬顿体系中，120min时对硝基酚的去除率为97.93%±1.62%，60min内反应速率常数k为0.040min-1，是未掺杂生物质炭电极的2.7倍。N/B/Fe@BC电极的pH适用范围较宽，受水质的影响较小，循环使用10次后120min对硝基酚的去除率仍可达到85%以上。
为有效提高传统人工湿地（CW）处理污泥重金属效能，本文构建了人工湿地微生物燃料电池（CW-MFC）用于污泥中Zn和Ni的去除，并考察了电极间距对Zn和Ni去除效果及其产电性能的影响。结果表明，不同电极间距（12cm、15cm、18cm和20cm）的CW-MFC对Zn的去除率分别为84.68%、64.56%、66.98%和50.23%，对Ni的去除率分别为74.14%、66.09%、64.00%和48.01%。其中，间距为12cm时系统对Zn和Ni去除效果最好，分别较CW提高了64%和26%，此时CW-MFC系统的最高输出电压和最大功率密度分别达到513mV和50.76mW/m3。X射线光电子能谱（XPS）分析显示污泥表层主要的重金属为Zn和Ni，且高价态的Zn和Ni被有效地转化为低价态或者单质金属。在间距为12cm的CW-MFC系统中，植物根系和电极对Zn、Ni的去除贡献最大，此时Zn在植物根系和电极中的富集率分别为23.76% 和30.97%，Ni的富集率分别为14.57%和16.78%。本研究表明CW-MFC对污泥重金属的去除及其产电性能具有较好的效果，并为CW-MFC的优化构建和城市污泥的处置及资源化利用提供了新的思路和借鉴。
折点氯化法具有反应速度快、氨氮脱除率高等优点，广泛应用于氯碱等行业中，但反应过程中产生二氯胺致使废水中余氯浓度过高，无法满足离子膜法烧碱生产安全技术规定（HAB004—2002）。为解决这一问题，本文提出了超重力技术强化折点氯化法处理氨氮废水的新工艺，利用超重力技术强化传质的特点，实现次氯酸钠和氨氮的快速反应以及二氯胺的有效去除，研究了超重力因子（β）、氯氮比（Cl/N）、pH和液体流量QL等操作参数对氨氮脱除率和余氯的影响规律。研究结果表明，当Cl/N=11、β=30、pH=6~8和液体流量QL=80L/h时，氨氮去除率＞95%，余氯浓度＜1.5mg/L。与传统反应器相比，二氯胺去除效果明显，处理后的水中氨氮满足烧碱安全生产技术规定，此方法对于氯碱行业中低浓度氨氮的去除具有广阔的应用前景。
臭氧氧化技术在水处理系统中具有良好的应用前景，但实际应用中受到臭氧传质及氧化选择性的限制。故本研究以对硝基苯酚废水为研究对象，采用一种新型旋转微气泡反应器，通过多孔陶瓷填料的旋转将臭氧气泡尺寸破碎至微米级别，实现对废水降解过程的强化，同时本研究还进一步考察了操作条件对臭氧传质过程和臭氧分解产生羟基自由基过程的影响规律。实验结果表明，提高反应器转速和气体流量可以加快臭氧传质和羟基自由基产率，同时提高溶液pH也可以提高羟基自由基产率进而提高对硝基苯酚的去除率。与其他操作变量相比，反应器转速的影响最为明显，说明改善臭氧气泡流体力学行为能有效地提高对硝基苯酚的去除效果，体现反应器强化臭氧体系的可行性。此外，二甲亚砜的加入抑制了对硝基苯酚的去除，说明臭氧的间接氧化方式是降解对硝基苯酚的一种重要途径。本研究结果为旋转微气泡反应器在臭氧氧化降解过程中开发及应用提供合理指导。
钒铬还原渣是钠化提钒过程的典型危险固体废弃物，其资源化利用需求迫切。中国科学院过程工程研究所提出钒铬还原渣硫酸酸解-钒铬初步分离-铬/钒/铁络合深度分离技术路线，并在攀钢集团建成万吨级示范工程。本文重点考察钒铬还原渣酸解液中钒铬初步分离原理及工艺，研究了H2O2和Na2S2O8两种氧化剂对沉钒效果的影响，并通过实验确定了最佳工艺条件。结果表明：以H2O2为氧化剂时，H2O2与钒摩尔比为0.75、氧化温度为60℃、初始溶液pH为2.0、氧化时间为60min、水解温度为95℃、水解时间为2.5h的条件下可得到84.2%的沉钒率；以Na2S2O8为氧化剂时，Na2S2O8与钒摩尔比为0.65、氧化温度为90℃、氧化时间为45min、沉钒初始溶液pH为2.5、沉钒温度为90℃、沉钒时间为2.5h的条件下可获得93.1%的沉钒率。过硫酸钠氧化过程温和，沉钒率高，铬损失小，更适合工业推广应用。采用SEM获得了沉淀产物的微观形貌，煅烧后得到V2O5产品，采用XRF获得了产品组成，通过X射线衍射确定得到的V2O5产品为正交晶型。
利用热重-红外光谱联用（TG-FTIR）、气相色谱（GC）、气相色谱-质谱（GC-MS）联用等分析测试手段对一种有机防火封堵材料热解后产生的烟气进行分析。热重-红外联用（TG-FTIR）分析表明在有氧和限氧条件下，热解产生的烟气都以二氧化碳为主要组分，原因可能是因为CO2主要来源于部分无机成分的分解和有机成分的脱羧反应，所以CO2的产生受氧气含量的影响较小。利用气相色谱和气相-质谱联用（GC-MS）技术，在对700℃有氧条件下产生的烟气进行全面的成分和含量分析后，测定出了21种气体组分，并对其中可能对火灾救援工作和周围环境产生不利影响的气体进行了安全性评价，用以表明这种有机防火堵料的使用在火灾中可能会暴露的一些潜在危害，为以后有机防火封堵材料的研发和改良提供一定的参考。
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