电解铜箔作为锂离子电池负极集流体和活性材料的载体，其性能直接影响电池的容量和循环寿命。添加剂的引入是电解铜箔制备工艺中性能调控的重要方式。通过向电解液中引入添加剂可以改变铜沉积的反应电位，影响镀层的微观结构和形貌，有利于提升电解铜箔的某种性能。多种添加剂共同作用时可以提升铜箔的综合性能。本文根据特征基团分类，综述了含硫有机物、含氮有机物、聚醚类化合物、卤素离子、稀有元素这五类常用添加剂对电解铜箔的作用以及不同添加剂间的相互作用和改性优化方式。通过对各添加剂作用机理和效果的分析比较，总结了目前研究中在机理与性能关联性、机理解释矛盾、机理研究的有效手段、添加剂配方生产应用等方面存在的局限性，并指出未来的研究将向着作用机理深入化、添加剂结构配方优化等方向前进。

精油及其挥发性组分在化妆品、食品和药品工业、农业及食品保鲜等领域有着广泛的应用潜力。目前挥发性精油的分离主要采用的是分段蒸馏技术，该技术存在成本高、能耗大且容易造成精油组分破坏等缺陷，因此其应用受到了极大的限制。渗透汽化（pervaporation，PV）是一种用于液体混合物分离的新型膜分离技术，具有高效节能、环境友好和容易操作等优点，特别是能够实现热敏性物质的高效单级分离，因此在挥发性精油的分离和挥发性芳香化合物组分精制等方面具有巨大的应用潜力。本文系统总结了渗透汽化技术在挥发性精油分离领域的最新进展，综述了用于分离挥发性精油的渗透汽化膜材料、分离工艺及其应用现状，并对渗透汽化用于大规模分离挥发性精油过程中面临的挑战进行了讨论。

撞击流技术具有良好的混合效果，广泛应用于能源、环保、化工等工程领域。由于撞击流反应器流场内存在大量无序的湍流涡结构，使其具有良好的混合效果。本文基于撞击流的混合原理，详细叙述了撞击流反应器内不同混合尺度下的混合过程以及涡的演变对混合的影响。结合实验和数值模拟等研究结果，阐述了不同类型撞击流反应器和撞击流反应器多相流场涡特性，归纳了撞击流反应器流场涡的特点。论述了撞击流反应器涡的产生和脱落机理。着重对圆柱射流、平板射流和撞击流流场内涡特性的本征正交分解（POD）分析进行总结，利用流场能量的角度揭示涡演化和消散规律。最后，对开发新型撞击流反应器、优化分析方法等研究前景进行展望。

正渗透-膜蒸馏（FO-MD）耦合工艺作为一种新型膜分离工艺技术，具有工艺设备简单、处理效率高、无二次污染等特点，包含两个高截留率的膜过程，可实现废水的双阻隔处理，从而提高对有机物、油类物质、表面活性剂等污染物的去除率，在高难度废水处理方面具有良好的应用前景。本文综合分析了FO-MD耦合技术的工作原理及工艺特点，指出该工艺未来的研究方向是通过高性能膜材料的开发及处理过程的优化来提高工艺的处理效率并节约处理成本。重点介绍了FO-MD耦合工艺处理高浓度有机废水、高浓度氨氮废水和含油高盐废水等高难度废水的最新进展，探讨了FO-MD耦合工艺亟待研究和解决的问题，总结出FO-MD耦合工艺几个未来发展的方向，为该工艺技术的进一步发展提供参考。

多相微反应器等微通道设备具有高效、安全等优势与广阔的应用前景，其中气泡分散相的形变、聚并、破裂等诸多流体力学行为对反应体系具有非常重要的影响，然而由于微通道的尺度特征以及多相流动非均匀性、复杂性等特点，复杂限域结构内的气泡形变与破裂机理认识仍不够充分。本文针对近年来在微尺度限域结构中的气泡形变与破裂等研究进展进行综述，首先概述了微通道多相流主要研究对象及研究方法，探讨了含有颗粒等受限狭窄空间及复杂多相条件下的传递机理研究进展，总结了气泡界面演变及不稳定破裂过程的多相相间作用机制。最后，提出研究体系构建、研究方法改进、相间作用解析以及工程化需求匹配是微尺度复杂限域空间内的气泡行为研究关键，并对下一步研究方向进行了分析与展望。

气液两相流流经T形管时，两相流流量通常在支管中分布不均，严重影响下游设备的运行效率和运行安全。截至目前，国内外学者对分支型T形管进行了大量研究，但是很少有人关注冲击型T形管处的分流特性。本文从实验、模型和理论等角度进行分析，详细回顾了冲击型T形管处两相流分流存在的问题，并展望了未来的研究方向。本文描述了不同角度的冲击型T形管以及水平冲击型T形管后连接不同角度的分支管路等实验，概述了以流线划分方法为基础的现象学模型和以管路压降为基础的机理模型，总结了分支管路的方向、T形管入口处气液两相流型、T形管下游管路对称性、T形管下游立管中两相流的流动状态以及下游管路中压降等重要因素对气液两相流分流特性的影响，阐明了未来的研究方向。提出下一步的研究工作可以从改进气液两相流分流模型以提高预测精度、将下游分支管路中的流动状态与动量平衡理论相结合来研究T形管处两相流分流等方面开展。

为解决含水稠油采输时油水分离和降黏减阻的问题，采用Fluent软件对井下油水分离和润滑过程进行数值模拟，并设计出一种新型的润滑元件，使其能就地安装，形成高质量油水环状流，有效控制采出液的含水率，提高含水稠油井采收率，并降低后续原油处理成本。固定入口流速为0.6m/s，分流比为0.5，进行润滑元件结构的单因素分析。结果表明：流体在溢流口处径向速度极小，说明形成的油核几乎不存在偏心现象，轴向速度的存在有利于形成清晰的油水界面，从而利于形成高质量的油水环状流，经过元件的流体分离出部分水后轴向速度也得到了提升，有利于提高原油采收率。进行与仿真模拟相同工况下的室内实验，通过改变流速观察润滑元件的压降值与流型的变化情况。结果表明：合理的入口流速范围内，采用雷诺应力模型（RSM）与混合多相流模型（Mixture）计算模拟润滑元件内部流场情况具有较高的可信度。

循环射流混合槽作为一种高效的混合装置在化工过程强化处理技术中具有潜在的工业应用前景。由于缺乏对其内多相体系流动和混合行为的研究，制约了循环射流混合反应器的优化设计与工业化应用。本文选取水和二甲基硅油两相体系，采用计算流体力学软件ANSYS Fluent V16.1中Eulerian-Eulerian多相流模型和SST k-?湍流模型，对两种不同加料方式下循环射流混合槽内液液两相射流中心线速度、离析强度、拉伸率等参数进行研究。研究结果表明：分散相浓度（α_d）增大射流卷吸能耗增大，在l/s<0.4内α_d=1.80%和2.86%量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与α_d=6.00%相比减弱51%和21%；在低分散相浓度时，量纲为1的射流中心线速度随Re的增大衰减趋势变化小，在l/s<0.24内Re=6346、9519和12692量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与Re=3173相比分别减弱2.60%、2.87%和12.69%。离析强度随混合时间的增大而减小，随周向角度增大呈W形变化趋势。在相含率和雷诺数相同时，对称球状较圆柱状加料达到混合时间减少65.5%；不同喷嘴之间的拉伸率随迹线长度的增大而增大，jet1和jet9位置处的拉伸率与其余喷嘴相比较大；相同喷嘴之间拉伸率随Re的增大而增大，Re=6346、9519和12692的拉伸率与Re=3173相比分别提高289%~320%、418%~454%和607%~667%。

采用CFD方法对安置盘环挡板的汽提器进行了模拟计算，对比了盘环挡板上有无开孔情况下的颗粒流动分布。结果表明，在盘环挡板上进行开孔可有效减少“气垫”区域，使气体与颗粒更顺利地穿透挡板进行高效接触。此外，通过对比不同开孔形式下的催化剂颗粒流动与气泡分布特性，可以发现均匀开孔时，随着开孔尺寸的增加，气相流动阻力下降，可以携带颗粒更加均匀地穿过盘环挡板，使得挡板以下的“气垫”区域减小，颗粒在汽提器内分布更加均匀，有利于汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触。但是，随着开孔尺寸增加，汽提器内气泡的平均尺寸有所增加，气泡数量减小，气泡所占的总体积及气泡所能提供的相界面积有所减少。对比均匀开孔与非均匀开孔的颗粒流动与气泡特性，结果表明，在盘形挡板顶部附近开孔12mm，其他区域均匀开孔9mm的非均匀开孔形式在确保催化剂颗粒流动的均匀性分布、汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触效果的同时，容易产生更小的气泡，可以提供更高的气固相界面积，更加有利于汽提器性能的改善，因此是比较优选的开孔方式。本文关于挡板开孔形式影响的模拟分析对设计高性能的汽提器内构件具有重要意义。

异戊二烯是一种重要的化工有机原料，广泛用于合成橡胶和精细化工产品领域，具有巨大的市场价值。而炼油装置产生的大量C₅烷烃经济价值较低，目前没有很好的利用方法，因此利用廉价的C₅烷烃制备高附加值的异戊二烯是一种具有前途的综合利用策略。本文对异戊烷一步脱氢制备异戊二烯工艺过程进行了建模，并利用夹点技术对全流程进行了换热网络综合，在此基础上对此工艺进行了技术经济评价，结果显示，优化后的流程具有较高的经济收益，异戊二烯产品价格对装置的经济性具有重要影响。此种方法可以作为C₅烷烃中异戊烷增值利用的有效途径。

隔离壁精馏塔（dividing-wall distillation column，DWDC）是提高两个或者多个传统精馏塔热力学效率的有效手段。由于隔离壁精馏塔内部结构复杂、相互作用强，传统的序贯优化方法计算时间长，很难达到全局最优解。标准粒子群算法应用广泛、易于实现，但易于早熟、易于陷入局部极值点。因此，本工作采用改进的元胞粒子群算法对Kaibel隔离壁精馏塔进行综合与设计研究。元胞粒子群算法通过改进粒子的学习策略，采用元胞邻域的方法可有效地将粒子分散在多个子空间。对比标准粒子群优化和元胞粒子群优化两种方法的50次优化效果，结果表明，两种粒子群算法能够对内部结构复杂、相互作用强的四组分Kaibel隔离壁精馏塔这一复杂分离系统进行优化，优化效果显著。

微流体系统通常具备极大的比表面积、易于控制等优势，在气-液相传质、传热、反应等方面具有良好的应用前景。本文考察了6个气液相体系在矩形截面蛇形微通道中的气液两相泰勒流流动情况以及气泡和液弹的动态行为，以气泡截面形状的几何模型为基础，得到了微通道中净泄漏流的量化方程。同时发现在较大的操作区间内，蛇形微通道对泄漏流的可控性优于直形微通道。并且详细分析了不同气液相流量、液相物性（表面张力和黏度）和气泡长度对蛇形微通道主通道净泄漏流的具体影响。

由于铯化学性质活泼、易发生爆炸且价格昂贵，目前对中温铯热管的研究少见报道，而以高温钠、钾及钠钾合金热管的研究为主。鉴于中温热管应用及系统学术研究的需求，本文制备了铯热管，采用高频加热器调控其热流密度、数据采集系统监测管壁沿程的温度变化，对其启动性能及传热性能展开研究。实验结果表明，铯热管的启动演变规律与钠热管类似，利用Kn=0.01计算其转折温度更为准确。当热流密度q=18.04W/cm²时，通过热管沿程温度分布可知热管实现了声速极限下的启动，绝热段温度与蒸发段温度相差30.00℃。热流密度q=69.10W/cm²时，工作温度可达600.00℃，蒸发段与绝热段最大温差小于7.00℃，且有效长度为100％，表现出优异的换热性能和均温性。

场景筛选是确保保护层分析（LOPA）有效性的关键，为准确筛选出需要进行LOPA分析的场景，本文在Bow-tie模型的基础上，提出了基于最大可信场景的场景辨识及筛选方法。首先，利用事故树与事件树建立以损失事件为中心的简化Bow-tie模型辨识分析对象的潜在危害，得到危害场景列表；其次，以最大可信场景辨识方法为基础对场景筛选方法进行改进，利用改进后的筛选方法对危害场景列表进行筛选，确定场景列表中最终需要进行LOPA分析的场景；最后，将此方法应用于某商储库10⁵m³原油储罐风险分析的场景筛选中，并利用风险分析筛选软件（RAST）来验证所提方法的可行性和有效性。结果表明：所提方法能够较好地考虑设备实际运行情况，且根据企业内部的风险标准进行筛选，得到的实际筛选结果对后续的LOPA分析更具指导意义。

随着精密加工技术的发展，特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中。微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础。本文通过响应面实验方法，研究温度、流量、SO₃/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响，发现产品活性物质含量受流量影响最大，而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间。因此，利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征。模拟了T形混合器内不同流速下SO₃和DDB的混合状态，发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致，低流速时混合器内混合效果不强，随着流速的增加，混合器内组分互相混合的区域明显增多。认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大，且增强了混合处流体的碰撞，相对地使混合器内流体受到表面张力减小，增强了混合效果。研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态，发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时，两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动；流速为0.15~0.17m/s时，混合现象消失，流体直接呈泰勒流形式；流速为0.19~0.21m/s时，受对撞效果增强影响再次出现混合部分。而有溶剂条件下，流体不再出现明显的泰勒流，而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动，流速为0.12~0.17m/s时流体呈不规则流动，流速为0.19~0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上。认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用，使得Re数升高时，惯性力的主导作用更强。

泰勒反应器中的波状涡流因存在周向波和涡间传质而受到广泛关注。本文针对泰勒反应器（半径比为0.83，纵横比为46.07）中的波状涡流进行了数值模拟研究，采用计算流体力学（CFD）软件研究了无轴向流动和有轴向流动时的两种流场。结果表明，数值模拟与文献中的PIV实验结果具有较好的一致性。在波状涡流场中，周向波动的存在消除了涡的轴对称性，导致涡随周向位置的周期性变化，包括涡的形状、位置以及涡量等，这也引起了速度的瞬态行为。轴流的引入降低了涡的周期性变化程度，改变了速度的瞬时特性，也稳定了流场。同时还发现轴向流动也影响着切向速度随时间的变化，切向速度随漩涡通过频率及其高次谐波而振荡。

二氧化碳捕集是应对全球气候变暖问题的重要技术之一。本文使用NaOH溶液和CO₂作为实验体系，在并流塔中对立体旋流筛板（TRST）的传质性能进行实验研究，测定并计算出全塔及塔板段的气相总体积传质系数[K_Ga_e，(K_Ga_e)_t]，重点考察塔板安装数量和方式、空塔气相动能因子和喷淋密度、CO₂和NaOH浓度等参数的影响规律。研究结果表明，塔板段是传质过程的主要区间，增加塔板数量以及采用塔板逆向安装方式是提升传质性能的有效技术手段；塔板段的气相总体积传质系数随空塔气相动能因子和NaOH浓度的增加呈先增大后减小的趋势，随喷淋密度和CO₂浓度的增加而减小，最高可达12.18kmol/(m³·h·kPa)；建立塔板段的气相总体积传质系数的经验模型，模型计算值与实验数据的吻合性较好，相对误差小于20%。

针对非中心入射流旋转圆盘，设计了利用高速摄像系统记录液膜流动的旋转圆盘装置，对圆盘表面的流体流动现象进行了研究。利用VOF（Volume of Fluid）多相流模型，建立了非中心入射流旋转圆盘进口区域气液两相流模型，并与实验测量结果进行对比，模拟值与实验值的平均相对误差为9%，证明了CFD模型的准确性。随后通过CFD方法分别研究了进口流量和圆盘旋转速度对非中心入射流旋转圆盘进口区域水跃现象的影响，结果表明在进口旋转方向前方，进口流量越大，圆盘旋转速度越小，水跃半径越大，水跃现象越明显；在进口旋转方向后方，进口流量越大，水跃半径越大，而随着圆盘旋转速度的增加，水跃半径先增大后减小。对进口旋转方向后方的水跃半径与进口流量和旋转速度的关系进行拟合，得到相关经验关联式，拟合值与模拟值的误差范围在15%以内。

在油气田实际生产过程中，会出现种类繁多且紧急程度不同的维修任务，并且出现维修任务的油井分布极广。目前，维修人员的路径规划仍然依赖于人工经验，调度效率低、人员利用率低。对维修技术员进行合理安排，尽快完成各项维修任务，可以有效地保障油气田的安全平稳生产，减少因故障停机造成的经济损失。在分析实际油气田生产过程中维修任务的特点后，本文针对不同维修任务情况，提出了定时调度、临时调度、手动调度以及紧急调度四种方案。并且建立了定时调度混合整数线性规划模型、临时调度和手动调度混合整数线性规划模型，以及紧急调度模型。利用C语言编写调度软件并进行了应用验证，结果表明，所提出的调度方案可以实现对不同情况下维修任务的及时有效处理。

传统HAZOP分析通过专家头脑风暴的讨论形式进行，耗时耗力且无法保证分析结果完备性。针对此问题，本文在语义模型改进HAZOP分析方法的研究领域，提出一种基于本体的HAZOP因果知识描述模型。本文首先对传统HAZOP分析文本抽取共性知识，获得自然语言表述的HAZOP因果知识描述模型结构；再借助本体论的方法，通过对HAZOP因果知识中类、属性、实例的定义实现模型结构化修正；最后，使用本体开发软件Protégé将HAZOP因果知识描述模型通过OWL语言进行表示，构建了基于本体的HAZOP因果知识描述模型，可辅助人工HAZOP分析，提高人工HAZOP分析的效率，同时保障分析结果的完备性。本文以寻找储罐液位变化的致因、后果为例，对该HAZOP因果知识本体的推理过程进行验证，结果表明，该HAZOP因果知识本体可辅助人工推理分析过程，同时发掘HAZOP分析过程的浅层、深层知识，保障分析结果的深度和完备性。

5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种基于木质纤维素类生物质的重要平台化合物，是多类高价值化学品和液体燃料的前体，但因理化性质不稳定，其高效制备面临巨大挑战。单一溶剂体系中生物质降解所得HMF产率低且副产物多，在原反应相中加入有机溶剂实现反应过程中HMF的原位萃取可大幅提高其选择性，目前采用双相溶剂体系已成为研究主流。本文在介绍双相溶剂体系、有机溶剂、反应原料、催化剂等影响生物质液相降解制备HMF的基础上，揭示优化反应条件强化两相溶剂界面传质对提高产物产率和反应效率的重要作用，并围绕增强相界面扰动和优化溶剂体系两个主要方面，重点综述了基于传质强化的生物质两相溶剂体系降解制备HMF的研究现状，最后对未来发展趋势进行了展望。

针对传统煤制乙二醇过程CO₂排放高和资源利用率低等问题，本文提出了一种耦合固体氧化物电解池（SOEC）的煤制乙二醇新工艺（SO-CtEG）。新工艺通过集成固体氧化物电解池制氢技术，避免了水煤气变换单元和空分单元，也有效降低了煤气化和酸性气体脱除单元的处理规模。在全流程建模与模拟的基础之上，进行了详细的技术经济分析与灵敏度分析。结果表明，SO-CtEG新工艺的碳元素利用效率和?效率分别是传统煤制乙二醇项目的2.16倍和1.48倍。与传统煤制乙二醇过程相比，SO-CtEG新工艺总投资费用降低23.64%、生产成本节约17.14 %，内部收益率提高8.85%。因此，新工艺不但可以提高风光消纳能力和减少传统煤制乙二醇的碳排放，还具有更佳的技术经济环境性能，是未来煤制乙二醇行业具有良好发展前景的工艺路线之一。

将可再生能源发电制氢集成于炼厂氢气系统中，不仅可替代部分氢气公用工程以满足炼厂的氢气需求，同时也可为炼厂中旋转设备提供电能，但可再生能源发电制氢的波动性将影响氢气网络的稳定运行。为了探究风力发电制氢与氢气网络集成中两个子系统平抑风能波动的特性，本文构建了集成风力发电制氢的氢气网络数学优化分析模型，研究了氢气网络平抑风力发电制氢波动的经济性和系统结构特性。研究表明，为了适应可再生能源发电制氢的波动，氢气网络需要更加复杂的网络结构，且风力发电制氢输出的电力和氢气经储能电池和氢气储罐的缓冲调节后仍存在较大波动，氢气网络仍需通过调节公用工程和燃气系统来实现氢气网络的稳定运行。

近年来，环境治理和清洁能源生产已被视为世界的当务之急。利用可再生太阳能进行光催化反应是解决上述问题的一种有效途径。光催化体系较为复杂，光催化剂和助催化剂是影响光催化效率的两个关键因素。具有独特电子结构的过渡金属磷化物（TMPs）价格低廉、储量丰富，已成为光催化材料研究领域的新热点。本文从光催化效率提高的基本原理（光吸收增强、光生电子和空穴分离效率以及载流子利用率提高等）出发，综述了近十年来TMPs作为助催化剂和光催化剂的最新研究进展。最后，总结了TMPs在快速发展过程中依然存在全解水困难以及结构与光催化活性对应关系不明确等挑战，通过双功能TMPs的设计和理论计算的配合，新型高效光催化材料TMPs会对光催化效率的提高发挥重要作用。

海中船舶排放的废气是大气污染的来源之一，其中的氮氧化物能使海洋酸化，不仅危害海洋生态系统，还会造成沿海城市空气污染，对人的身体健康也造成危害。光催化脱除大气中的氮氧化物被认为是可靠且有潜力的高级氧化脱除技术，但目前的研究大多针对低浓度（10^-9级）下氮氧化物脱除，针对船舶尾气中较高浓度（10^-6级）氮氧化物脱除的研究较少。本文采用超声辅助法制备了BiOX(Cl, Br, I)/Bi₂WO₆复合催化剂，紫外可见吸收光谱得到BiOX(Cl, Br, I)/Bi₂WO₆的带隙能分别为3.1eV、2.6eV和1.8eV，并且计算了其导带电位。光电流实验表明，BiOCl/Bi₂WO₆复合材料的光电流强度高于BiOBr/Bi₂WO₆和BiOI/Bi₂WO₆。模拟光催化脱硝实验表明，BiOCl/Bi₂WO₆在紫外线下NO的脱除率为37.5%，且BiOX/Bi₂WO₆复合光催化剂在5次循环后表现出良好的稳定性。通过原位红外吸收光谱分析，对BiOX/Bi₂WO₆催化剂上进行NO光催化氧化的中间产物进行了鉴定，提出了NO的氧化脱除途径。

采用熔融法以铁、钼、铜和钨硝酸盐为原料，制备出一系列的Fe_xM_y（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂。首先考察了一系列的Fe₁₅M₁（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂的甲烷催化裂解（CDM）活性，Fe₁₅Mo₁的催化活性远高于Fe₁₅Cu₁和Fe₁₅W₁。通过比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和拉曼光谱（Raman）等分析方法对Fe₁₅M₁的物理特性、结构组成、还原特性和副产物碳纳米材料（CNMs）的石墨化度等进行表征。进一步考察了金属Mo的掺杂量和焙烧温度对Fe_xMo_y双金属催化剂的甲烷转化率和碳产率的影响。Fe₁Mo₁表现出优异的催化性能，其碳产率（6g_C/g_cat）高于纯Fe的碳产率（4.35g_C/g_cat）。XRD和X射线光电子能谱（XPS）分析表明，Fe₁Mo₁双金属形成Fe₂(MoO₄)₃相，提高了其催化活性和稳定性；透射电镜（TEM）结果表明，Fe₁Mo₁催化剂CDM反应后的CNMs为竹节状的碳纳米管。

以离子交换法对Beta分子筛进行Mg、Ce、Ga金属改性，并制得不同金属改性的Pt/Beta催化剂。本文采用XRD、XRF、NH₃-TPD、Py-IR、H₂-O₂、TEM、H₂-TPR、H₂-TPD及XPS等手段表征了改性前后样品的物化性质，并考察了改性前后样品的多环芳烃选择性开环性能。结果表明，改性金属对B酸中心的取代效应和对L酸中心的补偿效应，可显著调控分子筛酸性位的类型与强度。改性金属可增强金属-载体强相互作用（SMSI），一方面促进贵金属铂的分散，提高铂纳米颗粒的热稳定性；另一方面产生铂纳米颗粒向载体的电子偏移或离域，影响H₂在铂纳米颗粒上的活化与脱附。此外，金属Ga可以选择性毒化铂纳米颗粒的活性位。改性金属显著影响Pt/Beta催化剂转化甲基萘的活性、稳定性及轻芳烃选择性，金属Ga、Ce改性可显著提高催化剂的稳定性，Ga改性催化剂的轻芳烃选择性最优。

敏感型材料是指能感应外部条件并做出响应的材料，具备感知、驱动、控制功能，是当今研究热点。其中环境敏感型材料敏感度高、响应性显著、自调节能力突出，因此在油气钻采中有着广泛应用。环境敏感型材料可有效改善钻井液流变性、增强堵漏能力、提高采收率以及酸化增黏效果明显。本文综述了pH敏感材料、CO₂敏感材料、磁敏感材料、温敏材料、盐敏材料及压敏材料研究现状，并对上述材料从应用场合、合成方法、性能特性等方面进行分析，对环境敏感型材料今后在油气钻采中的应用作出展望，同时指出部分环境敏感型材料存在响应范围小、不易降解、稳定性差、储层保护能力偏弱的问题，建议未来环境敏感型材料应开发更好的纳米粒子、高分子聚合物、功能单体来推动其在油气钻采中的进一步发展。

纳米材料构建的化学修饰电极用于多巴胺电化学检测已经被广泛研究。当前电极研究策略主要为采用复合材料并构建三维结构以增大吸附表面积。本综述总结了目前常用的纳米碳修饰材料与纳米金属修饰材料，比较分析了其表面结构形貌对多巴胺吸附的影响及吸附机制，总结了目前常用的构建三维修饰电极的方法。分析结果表明，相对于一维形貌，三维形貌结构的修饰电极往往具有更好的检测能力，三维结构不仅能显著增大表面积，提供更多的吸附位点，还可能产生“薄膜效应”，该效应在一定程度上能提高响应灵敏度，但超过一定限度会减缓响应时间，第一性原理分析表明，多巴胺在纳米修饰电极材料表面的吸附机制是化学吸附。最后指出了在改进修饰电极结构设计合理性、增强抗干扰性和提高选择性，以及新的检测控制机制分析方面需要进一步研究。

液体弹珠是由微小液滴与外部非润湿性松散颗粒组成的稳定的液固复合体。非润湿性颗粒的隔离作用不仅能有效隔绝内部微量液体与外部固体或液体基底的直接接触，还能通过给予多种外界刺激使其以滚动的形式实现微量液体的运输、降低表面的摩擦及提高液滴的操控性，在微量流体控制和微型化学/生物反应器方面具有广泛的应用前景。本文介绍了近年来国内外基于液体弹珠的微型反应器基础研究进展，综述了这类新兴微流体单元的基本性质、设计与制备的典型案例，并结合本文作者课题组在多刺激响应液体弹珠、液体中液体弹珠及其作为微型化学/生物反应器应用的研究工作，对该研究领域的问题和未来前景作了展望。

作为战略性非金属矿产资源，天然石墨独特的结构使得它具有导电性良好（电阻率8×10^-6~13×10^-6Ω·m）、可塑性强、摩擦系数小（0.08~0.16）、耐高温、化学性质稳定、天然可浮性好等物化特性，是多种工业必需的关键原料。同时天然石墨具有用途广泛、深加工产品附加值高、产业链条长等特点，除广泛应用于耐火材料、密封、铸造、导电材料等传统工业领域，在新能源、新一代电子信息技术、新能源汽车、高端装备制造业等新兴领域也有着极大的应用前景，被誉为“工业黑金”。我国石墨资源丰富，但尚未成为石墨资源强国，本文基于近年来我国石墨矿产资源开发现状、对外进出口贸易数据以及石墨消费市场结构，分析了天然石墨综合利用现状，并在此基础上对天然石墨分选工艺、提纯方法、深加工产品的制备及在新兴战略性产业领域的应用展开讨论，系统介绍了石墨资源的综合利用进展，其中主要涉及石墨层间化合物、球形石墨和石墨烯三类重要的石墨深加工产品。最后，基于石墨产业的发展趋势，给出加强石墨资源开发利用的发展方向。

阐述了目前国内外聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)（PBAT）工业生产技术特点和产业化现状，通过对比指出了PBAT与传统塑料在性能、成本等方面尚存差距。系统介绍了现阶段国内外研究人员通过熔体混合、溶剂浇铸和原位聚合三种不同方法，制备可降解材料（聚乳酸、聚乙烯醇、聚碳酸亚丙酯和聚丁二酸丁二醇酯）、纳米材料（纤维素纳米晶体、改性纤维素纳米晶体、海泡石和蒙脱土）以及天然高分子材料（淀粉、乙酰化绿竹纤维和工业木质素）改性PBAT复合材料的研究进展，并对PBAT复合材料的降解原理和降解性能进行了讨论。最后对PBAT未来的研究进行了展望，指出PBAT生产技术的未来研究方向应该向综合性能高、低成本和绿色方向发展。

有机溶剂纳滤（organic solvent nanofiltration, OSN）是一种高效节能、操作简便的新型膜分离技术，在化工、制药、能源和环境等相关领域具有广阔的应用前景，因此受到了膜技术领域内研究者们的重点关注。本文首先简述了有机溶剂纳滤的应用背景，其次从有机溶剂纳滤传递模型与膜材料两个方面，总结归纳了近年来在有机溶剂纳滤领域取得的研究进展。总结了基于无机陶瓷、高分子聚合物、多孔有机聚合物、有机-无机杂化材料以及石墨烯类二维材料等用于制备新型OSN膜的研究进展，并结合传输模型讨论分析了有机溶剂分子在膜内的传输行为及膜的分离性能。最后简述了有机溶剂纳滤技术在化工及相关行业中的应用现状，并指出了这些关键有机溶剂纳滤膜材料在有机溶剂纳滤应用中存在的优势和挑战，提出了基于这些关键材料的特点进行设计和优化OSN膜性能的建议供参考，以期促进有机溶剂纳滤膜的研究和应用。

二维金属有机框架（MOFs）作为一类新型的二维多孔材料，具有厚度小、比表面积大、孔隙率高、可接触活性位点丰富等优点，在众多领域都具有研究和潜在的应用价值。本文简要综述了近年来二维MOFs的制备方法，包括“自上而下”和“自下而上”两种策略。自上而下法操作简单，有广泛的适用性；自下而上法可以通过控制实验条件在一定程度上实现对材料的可控制备。阐述了二维MOFs在电化学储能、催化、传感、气体分离等领域的应用研究。深层剖析了二维MOFs的特性对储能器件电化学性能以及反应催化活性的影响。此外，二维MOFs的高电导率和电荷转移率还促进了其在电化学传感器方面的发展；基于二维MOFs的分子筛膜也越来越受到研究人员的关注。最后指出了二维MOFs存在易团聚、厚度难以精确控制、制取成本较高、产率偏低等问题，提出了解决方案及其未来的发展方向。

通过直接电化学法，本文利用MXene表面官能团的诱导能力，在外加电场的作用下，将苯胺单体与MXene共同修饰在不锈钢电极表面，成功制得具有三维结构的MXene/聚苯胺复合电极材料。采用SEM、XRD、XPS、FTIR和Raman光谱对复合电极材料的表面形貌、物相结构和组成进行了表征，并在1mol/L H₂SO₄中详细研究了该电极材料的电容性能。结果表明，得益于MXene的掺杂，MXene/聚苯胺复合电极表现出较好的电子传导能力和优异的电容性能，在10mV/s的扫描速率下电容可达417F/g，当扫描速率增至200mV/s时，其电容保持率为52%，比纯PANI电极高31%。该复合电极材料具有良好的循环稳定性，在1.0A/g的电流密度下循环2000次后电容保持率可维持在83.4%。此项研究工作可为三维MXene复合材料的构建提供设计思路。

以不同链长的有机胺为模板，选用不同的铝源，采用水热法合成AHT型分子筛。考察铝源、原料摩尔比和有机模板剂对AHT型磷酸铝分子筛（AlPO₄-H2）合成的影响，并利用XRD、SEM、BET、TG/DTG等技术对合成的AHT构型磷酸铝分子筛进行表征。结果表明，在所测试的4种铝源中，只有以拟薄水铝石为铝源时才能获得AHT型分子筛；反应混合物中水的含量对AHT型磷酸铝分子筛的合成具有显著的影响，当n(H₂O)/n(Al₂O₃)大于或小于20时，均有杂相生成；在优化的条件下，以烷基链长度大于4的有机胺为模板剂，均能获得纯相的AHT型磷酸铝分子筛。当有机胺烷基链长度小于或等于4时，有机胺的最大伸展长度达不到AHT型磷酸铝分子筛的晶胞参数c值，无法合成纯相AHT型磷酸铝分子筛。合成的AHT型磷酸铝分子筛形貌为针状或棒状，结构骨架中磷铝摩尔比为1，是一种典型的磷酸铝分子筛。该分子筛具有良好的酸碱稳定性，但高温容易导致其结构转变。

ZSM-5分子筛作为一种重要的催化剂，被广泛应用于石油化工行业，其制备工艺一直是分子筛研究的热点。传统静态水热法制备ZSM-5分子筛存在产物粒度分布不均、晶化时间长等问题，本文提出开展超重力预混+动态水热法制备ZSM-5分子筛，考察了晶化过程中晶化方式、搅拌釜转速、晶化时间和晶化凝胶体积对ZSM-5分子筛粒径的影响规律，获得了较优的操作条件；并针对较优条件下制备的产品进行了系统表征。结果表明，相比于超重力预混+静态水热，动态水热更有利于合成粒径小且分布均匀、酸量大、比表面积大的多级孔ZSM-5分子筛，搅拌釜转速越大、晶化凝胶体积越小所制备的产品平均粒径越小，粒径分布越均匀。本文研究结果表明，水热过程参数对分子筛的粒径、结构和酸性具有重要影响。

为了提高磁性膨润土（magnetic bentonite，MB）的磁分离性能，达到高效去除抗生素的目的，本文采用羧甲基纤维素（sodium carboxymethyl cellulose，CMC）和壳聚糖（chitosan，CS）相互作用所生成的有机共聚膜（chitosan/sodium carboxymethyl cellulose copolymer film，CC）对MB进行联合修饰，制得双有机修饰的有机磁性膨润土（magnetic bentonite/carboxymethyl cellulose-chitosen composite，MB-CC），同时进行了MB-CC对环丙沙星（ciprofloxacin，CIP）和四环素（tetracyclines，TC）的吸附性能研究。表征结果表明，磁性Fe₃O₄纳米粒子和有机共聚膜CC成功地固定在MB上；经过CC改性，提高了Fe₃O₄的稳定性和对CIP及TC的去除性能。吸附结果表明，在pH为5、温度为25℃的条件下，MB-CC对CIP和TC的吸附容量（182mg/g和189mg/g）高于MB对CIP和TC的吸附容量（147mg/g和136mg/g）。经过5次循环，MB-CC对CIP和TC的去除率仍然保持在90%以上。与Freundlich模型相比较而言，CIP和TC在MB和MB-CC上的吸附行为更加符合Langmuir模型；吸附过程可由准二级动力学模型描述，说明吸附速率主要由化学吸附控制。MB-CC对CIP和TC的吸附机理主要包括孔扩散、阳离子交换和静电吸引作用。综上所述，MB-CC具有合成简单、高效等优点，是一种很有前途的抗生素废水去除方法。

在原子水平上精确调控电催化剂的组成是增强其氧还原（ORR）性能的有效途径。本文采用简单的一步溶剂热还原法制备了由不同PdCu组成的超薄双金属纳米片自组装而成的三维（3D）合金纳米花（Pd₁Cu_x NCFs）。利用透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电子显微镜-能谱仪（STEM-EDS）、X射线粉末衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段系统表征了Pd₁Cu_x NCFs的形貌、晶体结构及成分。相比于传统二维（2D）纳米材料，Pd₁Cu_x NCFs丰富的快速传质路径、较高的Pd原子利用效率和更强的PdCu双金属间协同作用使得其在碱性介质中表现出增强的ORR性能。另外，本文还研究了Pd、Cu前体用量对ORR性能的影响。结果显示，Pd、Cu前体摩尔比为1∶0.5时，催化剂（Pd₁Cu_0.5NCFs）在碱性介质中ORR活性和电化学稳定性最佳。其半波电位E_1/2（0.937V）远高于商业Pt/C（0.851V）；在加速循环1000次扫描后，E_1/2几乎没有变化，说明其稳定性优异；0.90V电势下，Pd₁Cu_0.5 NCFs的质量比活性为1.09A/mg，是商业Pt/C的14.5倍。

为进一步促进稀土夜光纤维的光色多元化，改善其光色单一性问题，本文以SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺ 和 Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺, Dy³⁺为共同发光中心，通过硅烷偶联剂作为分子桥将光转换剂结合到发光材料表面，采用聚丙烯腈成纤聚合物为基体，通过溶液纺丝法制备一种激发后在黑暗状态下可以发出多元光色的夜光纤维，制备了一种兼顾红色发光特性和持久发光性能的夜光纤维，并对其性能进行了研究。结果显示，红色光转换剂的添加没有对发光材料以及成纤聚合物的物相结构造成破坏，并且复合夜光纤维的激发光谱和发射光谱都向长波长移动，光谱发生红移；从余辉衰减曲线可知，随着光转换剂添加量的增加，纤维余辉亮度随之降低；此外，夜光纤维的光色红移程度会随着红色光转换剂质量分数的增加而增强。

提出一种溶剂法制备氧化石墨烯复合酞菁材料的途径并应用于激光防护，分别将化学法石墨烯和氧化石墨烯负载到酞菁上并通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、X射线吸收近边结构谱（XANES）、热重分析（TGA）等一系列技术手段对其形貌、结构进行表征，用紫外-可见分光光度法（UV-vis）考察其在有机溶剂中的紫外吸收和分散性，再通过用开口孔径Z扫描技术考察其非线性光学性能。表征技术结果发现，浓硫酸溶剂法可以成功将石墨烯及氧化石墨烯与酞菁复合，且浓硫酸浓度越高，接枝结构越稳定。将材料应用到聚氨酯薄膜中表现出一定的反饱和吸收响应，酞菁-少层化学法石墨烯的非线性透过率降低至45.5%，与酞菁相比降幅为39.1%；酞菁-氧化石墨烯的反饱和吸收系数提升至74.6cm/GW，增幅57.1%。在制备过程中给酞菁提供更多接枝位点的基底和溶剂环境，得到的复合材料便能在更高入射能量下表现出更高的反饱和吸收系数和更低的光限幅阈值，对于研究石墨烯和酞菁在非线性光学复合材料技术领域的应用有一定的指导意义。

提出了一种简便、低成本的聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜表面疏水增强方法——溶胀辊轧法，以微结构辊筒对表面喷涂溶胀剂的PVDF成品微孔膜辊轧后，采用浸没凝胶法成膜。以N-甲基吡咯烷酮/水（非溶剂）为溶胀体系，采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、水接触角（WCA）、最大孔径、平均孔径、N₂通量、耐磨性、液体穿透压（LEP）等表征手段，系统地研究了溶胀剂体系、溶胀剂容量对PVDF微孔膜结构与性能的影响。结果表明：辊轧膜表面呈现微米-亚微米层次特征，溶胀辊轧操作起到了疏水增强、透过能力提升的效果。溶胀剂中水（非溶剂）质量分数为6%、喷涂密度为0.03mL/cm²时，膜性能最优。连续运行30h的真空膜蒸馏（VMD）对比实验表明，辊轧膜较未辊轧膜具有更高的产水通量、脱盐率及更好的耐污染性能。该方法为低成本、连续化进行成品膜表面疏水强化提供了一种新选择。

通过共沉淀法合成了具有片状堆积结构的类水滑石衍生锌基（钴或镍掺杂）复合金属氧化物，并将其用于中高温煤气脱硫。本文采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）分析了脱硫剂及其前体的物相组成与形貌织构，发现镍（或钴）掺杂后脱硫剂的主要晶相仍为具有六方纤锌矿结构的氧化锌，且镍（或钴）的引入并未明显改变锌铝复合氧化物及其类水滑石前体的形貌结构。在固定床评价装置上研究了脱硫剂的硫化与再生行为，研究表明，锌镍（或钴）摩尔比为20时对应的掺杂型脱硫剂穿透时间（324min）最长，硫容（25.4%）最高。与未掺杂脱硫剂相比，掺杂镍（或钴）的脱硫剂最佳再生温度降低60℃左右。引入镍（或钴）后，脱硫剂不仅在多次硫化再生循环过程中维持高硫容，而且仍具有片状结构，硫化再生循环稳定性显著增强。

地聚物微纳米粒子（GPs）经聚乙烯醇（PVA）修饰后，采用真空抽滤法将其组装在混合纤维素基膜（MCE）表面，得到多功能地聚物颗粒-聚乙烯醇/混合纤维素杂化膜（GPs-PVA/MCE）。本文考察了GPs的添加量对杂化膜结构和性能的影响，通过SEM、FTIR、AFM、XRD等表征杂化膜的结构。结果表明GPs添加量为0.15g时制备的杂化膜性能最佳，水通量为11293L/(m²·h·MPa)。该多功能杂化膜对不同污染物均表现出优异的去除性能：通过孔道截留作用可去除水中100%的50nm聚苯乙烯微球和99.87%的乳化油；通过吸附作用亦可去除水中100%的阳离子型染料；比原始MCE膜分别提升了528.54%、25.78%、90.96%。特别是在连续处理含油乳液时，该杂化膜使用1h后通量仅降低了21.70%，远低于MCE膜的95.70%，说明其抗污染性能得到显著提升，显示出良好的应用潜力。

甘油磷酰胆碱（GPC）作为重要神经递质乙酰胆碱的生物合成前体，能够促进乙酰胆碱在脑部的合成，增强人体的记忆力和认知能力，预防老年痴呆类疾病，已引起医药界的高度关注。为进一步促进GPC相关产品的研究与应用，本文重点介绍了近几年GPC的分析、制备及纯化技术的研究进展，并比较了不同方法的优缺点。指出高效液相色谱法（HPLC）是分析GPC的主流方法，但没有一种检测器能检测到所有关键的杂质，需要多种检测器联用才可判断GPC的质量是否达到要求。全化学合成和水解卵磷脂（PC）是制备GPC的主要方法。文中指出全化学合成法具有收率高、产品纯度高和制备工艺完善的优点，但起始原料昂贵，全化学合成的GPC中会残留基因毒性杂质，严重影响产品品质。水解PC法能够制备出食品级GPC，所得产品无毒无害，但水解法收率低，产品纯度低，纯化难度大，难以规模化生产。结晶法和柱色谱法是纯化GPC粗品的主要方法。结晶法得到的产品纯度高，但收率低，生产成本高。柱色谱法能除去大量杂质，除杂效果好，但生产过程中会产生大量“三废”，纯化周期长。文中分析表明，HPLC和多种检测器联用是定量分析GPC及其相关杂质的最有效方法，水解PC以制备食品级GPC是如今的研究热点，开发出高效的纯化技术是工业化生产GPC的关键和难点。

总结了CO₂腐蚀机理，分析了温度、CO₂分压力、pH、介质成分等因素对CO₂腐蚀的影响。介绍了目前应用较为广泛的咪唑啉衍生物、表面活性剂、季铵盐、有机胺等几类抑制CO₂腐蚀的缓蚀剂。详细阐述了几类常见缓蚀剂在CO₂腐蚀方面的应用及其作用机理。其中大部分缓蚀剂是通过物理吸附与化学吸附共同作用于活性位点进而达到缓蚀作用，指出了部分缓蚀剂的应用局限性。通常两种或多种缓蚀剂复配后效果或好于单一缓蚀剂，但单一组分发挥的作用难以测量。咪唑啉类缓蚀剂常作为CO₂腐蚀环境中复配缓蚀剂组分之一，文中对其与其他缓蚀剂的协同增效作用进行了分析归纳。最后对CO₂腐蚀以及抗CO₂腐蚀缓蚀剂未来的研究方向提出展望。

以邻苯二甲酸酐和低毒型乙二醇醚（乙二醇甲/乙/丁醚、二乙二醇甲/乙/丁醚）为原料，固体酸\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}/TiO₂为催化剂，采用直接酯化法催化合成邻苯二甲酸二(乙二醇醚)酯（酯化率?97.0%），并利用傅里叶红外光谱（FTIR）、¹H核磁共振（¹H NMR）确定产物结构。对合成产物邻苯二甲酸二(乙二醇醚)酯的基本物性（酯含量、酸度、黏度、加热减量等）及其增塑后聚氯乙烯（PVC）制品的力学性能、热稳定性以及抗迁移性能进行测试。结果表明，邻苯二甲酸二(乙二醇醚)酯的增塑性能与其结构中乙氧基数目成正比，而与其末端烷基碳链长度呈现先增加后下降趋势。与邻苯二甲酸二辛酯（DOP）增塑后PVC制品（PVC/DOP）相比，邻苯二甲酸二(二乙二醇乙醚)酯增塑后PVC制品（PVC/DEEEP）的断裂伸长率和拉伸强度分别提高87.4%和3.4MPa，初始热分解温度（T_5%）提高21.5℃。

超重力反应结晶法在碳酸钙制备中具有强化传质作用、产品粒度分布窄等优点。本文以高浓度氢氧化钙浆液作为原料，氯化铵与L-谷氨酸为添加剂，使用超重力反应器成功制备粒径分布较为均匀、形貌较为规整的球形碳酸钙。探究了各因素在超重力反应结晶法制备碳酸钙中的影响，通过改变添加剂的量与超重力因子等考察球形碳酸钙的最佳制备条件。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和静态颗粒图像分析等测试手段对碳酸钙产物进行分析，并通过在反应过程中抽样测试的方法探究反应全过程中添加剂对碳酸钙的影响。结果表明，所制备的碳酸钙为粒径约500nm、晶型为球霰石的球形碳酸钙，同时在L-谷氨酸和氯化铵添加量分别为氢氧化钙质量的4%与20%、超重力因子为161.0的条件下所制备的球形碳酸钙形貌最为规整。

机械化学方法发展迅速，应用广泛，是环境污染治理领域的重要技术之一，其在持久性有机污染物（POPs）降解方面展现出良好的前景。与其他处理方法相比，机械化学方法反应彻底、溶剂需求量少、反应条件简单、处理成本低且几乎不产生二次污染等优势吸引了越来越多研究人员的关注。本文介绍了机械化学的起源以及机械化学作用于物料过程的等离子模型以及表面化学断键产生自由电子、晶体缺陷促进反应等作用机制，综述了机械化学方法在环境污染控制领域如污染物降解与处置以及废弃物回收等方面的成果，重点从主添加剂类别、氯代持久性有机污染物和其他持久性有机污染物方面阐述了机械化学方法在POPs治理方面的研究现状，总结了POPs在机械化学作用过程的反应机理，指出了目前研究工作的不足，为推广机械化学处理POPs及其污染土壤指明了研究方向。

工业废水中通常含有多种疏水性有机污染物及表面活性剂，传统疏水微孔膜用于膜蒸馏处理工业废水的过程中，这些污染物容易沉积在膜表面引发膜污染和膜润湿，导致膜蒸馏过程的低效甚至失败。亲水/疏水复合膜是一种表层亲水而底层疏水的非对称膜材料，可通过在膜表面形成水合层减缓污染物的吸附累积，同时保留疏水基底膜对污染物的高截留率，用于膜蒸馏过程可有效强化其处理复杂工业废水的效果。本文概述了构筑亲水/疏水复合膜的仿生学原理与表面润湿理论，介绍了复合膜常用的制备方法，重点分析了多种亲水材料改性制备的复合膜用于膜蒸馏深度处理工业废水的强化效果及强化机制，认为复合膜表面形成的亲水层可有效抑制工业废水中疏水性污染物与膜表面的疏水-疏水相互作用，减轻膜污染及膜润湿倾向，提高污染物截留效率，而氧化石墨烯等亲水物质可加速水分子通过，提升膜蒸馏产水通量。最后指出未来亲水/疏水复合膜的发展可以通过建立污染物在复合膜中的传递模型，进一步探究复合膜对工业废水处理过程的强化机制，通过优化调控复合膜结构，提升复合膜对工业废水中多种污染物的截留率和抗污染性能，实现膜蒸馏抗污染性、截留率和产水通量的同步提升，并通过开展中试研究验证复合膜用于工业废水深度处理的经济性和长期稳定性。

生活垃圾焚烧飞灰中存有大量高毒性的重金属物质，若不规范处置容易对土壤、地下水造成严重污染，目前通常采用添加化学药剂的方法来稳定飞灰中的重金属。本文在梳理国内外文献的基础上，归纳评述了飞灰重金属的性质、固化稳定化填埋工艺以及目前已被研究或应用的飞灰重金属稳定药剂，包括硫化钠、磷酸、无定形硅材料、铁化合物等无机药剂以及硫脲、EDTA接聚体、壳聚糖、氨基硫代羧酸盐等有机螯合剂，阐明了药剂作用机制和存在的问题，总结了不同药剂作用下的重金属稳定效果，同时针对新形势下的飞灰重金属稳定化要求进行了探讨，提出今后的研究方向为：选择特征性重金属药剂复配稳定飞灰；以改性、成环方式改良氨基硫代羧酸盐类物质（DTC）物质或以交联接枝等方式开发新型螯合剂。

AO工艺利用硝化液内循环实现生物脱氮，很难保证缺氧区的缺氧条件，导致脱氮效果不理想，污泥絮凝性差。为了达到强化生物脱氮的目的，本研究采用外加电流提高缺氧区的污泥活性和生物絮凝性，探索不同电流强度下污泥接触角、zeta电位和污泥粒径的变化，结合三维荧光光谱（3D-EEM）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析胞外聚合物（EPS）的组成，考察外加电流对污染物去除和污泥性质的影响。结果表明：当电流强度低于30mA时，随着电流强度的增加，TN和COD去除率提高，酶活性增强。当电流强度为30mA时，ORP为-135mV，硝酸盐还原酶活性达到最强[0.37μg/（mg·min）]，TN去除率达到最高79.43%；当电流强度为40mA时，脱氢酶活性达到最强[50.86mg/（L·h）]，COD去除率达到最高80.65%。当电流强度低于40mA时，随着电流强度的提高，蛋白质（PN）与多糖（PS）的比值增加，污泥接触角增大，zeta电位减小，平均粒径升高，污泥絮凝性增强；由3D-EEM和FTIR分析可知，色氨酸和酪氨酸类的荧光强度增强，EPS的官能团无明显变化。当电流强度为40mA时，污泥重絮凝能力（FA）为40.33%，出水悬浮物（ESS）为13.95mg/L，污泥容积指数（SVI）为66.5mL/g，污泥絮凝性最好。随着电流强度的继续提高，污泥絮凝性逐渐变差。因此，将电流强度控制在40mA，可以同时实现提高生物脱氮效率和污泥絮凝性的目的。

不锈钢酸洗污泥含有高浓度的Fe、Cr、Ni金属离子，属于危险固体废弃物。本文对不锈钢酸洗污泥浸出液有价组分梯级分离展开研究，探讨了磷酸钠用量、浸出液初始pH、反应温度、搅拌时间对酸洗污泥中浸出液中Fe、Cr、Ni分离效果的影响。确定Cr³⁺沉淀的最佳工艺条件：P/Cr摩尔比为1.00，初始pH为1.00，反应温度为90℃，反应时间70min。Cr³⁺平均沉淀率为94.47%，Fe²⁺、Ni²⁺平均沉淀率为0.88%、0.78%。Fe³⁺优化条件为P/Fe体积比0.80、初始pH为1.00、反应温度为45℃、搅拌时间为60min，Fe³⁺沉淀率最高为99.83%、Ni²⁺沉淀率稳定在0.68%，证明了磷酸盐沉淀法可以有效分离不锈钢酸洗污泥浸出液中Fe、Cr、Ni，为不锈钢酸洗污泥铁、镍、铬分离提供理论依据和技术应用参考。

复合钙基吸附剂制备成本过高是限制其工业化应用的主要瓶颈问题。本文以不可溶的CaCO₃和Ca(OH)₂作为钙源，通过燃烧合成法制备钙镁复合吸附剂，在双固定床反应器上研究了其循环捕集CO₂性能。结果显示：制备得到的钙镁复合吸附剂具有更发达的孔隙结构，吸附剂表面Ca和Mg分散均匀，MgO均匀分布于CaO晶粒之间，有效提高了钙镁复合吸附剂的抗烧结特性，因此钙镁复合吸附剂循环反应过程中具有高捕集CO₂活性。以Ca(OH)₂作为钙源时，燃烧合成过程中Ca和Mg均匀同时析出，分散更加均匀，有效避免了CaCO₃作为钙源时Mg的团聚问题，因此得到的钙镁复合吸附剂循环捕集CO₂性能最优。最佳的Ca/Mg摩尔比为(8∶2)~(7.5∶2.5)。本研究以不可溶钙源制备得到高活性钙镁复合吸附剂，有效控制了吸附剂成本，具有更好的工程应用前景。

硫化氢毒害载荷与油气爆炸载荷是海洋油气作业安全进行的重大威胁。基于此，本文面向海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故，考虑连锁事故发展过程中毒害载荷与超压载荷连续存在的必然性，提出多危险载荷事故后果动态评估方法。以假想的海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故为例，考虑紧急关断系统与放空系统的干预设置动态泄漏速率。以泄漏为触发事件考虑事故的灾变演化，兼顾泄漏硫化氢积聚状态的时空发展与作业人员的应急疏散开展硫化氢毒害后果动态评估；结合延迟点火时刻作业人员实时位置爆炸载荷开展爆炸危害后果评估。引入风险理念，基于风险的可加性对两种危险载荷导致的影响进行综合评估。研究结果可以为海洋平台的应急救援及应急资源的配置提供支持。

为探究低强度超声波对厌氧生物处理低浓度污水的强化作用，本文在厌氧折流板反应器（ABR）中开展超声波辐照厌氧污泥提高有机物去除效果的研究，并进一步研究了反应器稳定期超声波对污泥量、胞外聚合物（EPS）、酶活性、污泥粒径、污泥表面官能团及微观形貌的影响。结果表明，低强度超声波可提高ABR处理低浓度污水有机物去除效果，超声组出水化学需氧量（COD）去除率较对照组提高5.2%，出水COD浓度可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级A排放标准。周期性超声后，超声组各隔室总悬浮固体（TSS）、挥发性悬浮固体（VSS）均低于对照组，但具有更高的VSS/TSS。超声组污泥EPS的总量增加，松散结合型EPS（LB-EPS）、紧密结合型EPS（TB-EPS）均增加，蛋白质（PN）含量增加，多糖（PS）含量减少。超声组各隔室脱氢酶活性（DHA）分别为26.43mgTF/(gVSS·h)、23.43mgTF/(gVSS·h)、21.87mgTF/(gVSS·h)、19.55mgTF/(gVSS·h)，而对照组各隔室分别为18.13mgTF/(gVSS·h)、17.01mgTF/(gVSS·h)、13.56mgTF/(gVSS·h)、9.90mgTF/(gVSS·h)，超声大大提高了厌氧污泥脱氢酶活性。超声处理使污泥粒径减小，但表面官能团种类基本没有变化。电镜观察发现，对照组各隔室污泥表面以丝状菌为优势菌种，而超声组各隔室污泥表面以球菌为优势菌种。