旋转填充床（RPB）反应器凭借填料对液体的切割破碎作用，可以显著强化多相流之间的质量传递，大幅度减少反应时间。但是旋转填充床内部结构和流体力学规律极为复杂，即便使用高速摄像机也很难准确描述填料内的流动和传质规律。计算流体动力学（CFD）凭借其能够有效模拟多相流动过程中的流动和传质规律的独特优势，近年来已被许多研究人员用来模拟RPB反应器中的流动和反应特性。本文综述了近些年来学者利用CFD技术模拟旋转填充床反应器的研究进展，并着重总结了多相流模型的选取、边界条件的确定以及旋转填充床的简化方法等CFD计算中的关键部分。

基于液态金属的螺旋管式换热器具有紧凑、换热能力强的特点，在热化学制氢、第四代核能、太阳能高温热发电、余热回收等能源化工系统极具价值，液态金属绕流管束流动传热问题越来越受到重视。然而，绕流管束湍流传热较复杂，实验和数值模拟难度较大，目前尚未有相关可靠文献综述，阻碍了该类换热器设计与技术进步。本文回顾了液态金属绕流管束相关研究，首先指出了液态金属流动传热特性与其他流体的异同，然后简述并比较了液态金属流动传热经验关系式，推荐了该类型换热器设计的流动传热经验公式，紧接着应用经验关系式分别对比了不同工质绕流管束、液态金属流经不同流道的流动传热性能。指出液态金属湍流传热具有一定强化潜力，且绕流管束带来形阻较大，建议采取减阻措施。本文为后续涉及液态金属绕流管束的换热器设计提供了参考。

符合环境友好、原子经济和可持续发展要求的过氧化氢法制环氧丙烷工艺技术反应系统的过程系统工程（PSE）研究能够取得良好的技术与经济效果。本文介绍了100～400kt/a的HPPO装置工艺流程PSE研究，降低149～720t/a过氧化氢原料消耗和184～889t/a丙烯原料消耗；在反应压力1.5～4.5MPa和反应温度39～95℃条件下，400kt/a的HPPO装置自动控制PSE研究，降低509～757t/a过氧化氢原料消耗和629～935t/a丙烯原料消耗；不同工艺参数，不同生产规模HPPO装置反应系统PSE研究，增加反应器总传热系数至2400～2800W/(m²·K)、延长催化剂使用寿命至4.8～5.0a。由此2014年中石化建成我国第一套100kt/a工业规模HPPO装置，产品优级品率100%，成为世界上第三个拥有工业规模HPPO全套技术专利商，物耗国际领先。截止2022年底，过程系统工程部分研究结果正在或即将应用在4套HPPO工业生产装置中，总产能1.00Mt/a，装置数量和生产规模居世界首位。

当前各个领域对高效、高均温性的散热需求日益提高，脉动热管以其传热效率优异、加热方式灵活、结构简单等优势，成为合适、有效的散热元件。本文提出并设计了一种圆柱形环状脉动热管，并通过实验研究了圆柱形环状脉动热管的烧干特性。实验选用无水乙醇、HFE-7200为工质，在90°倾角条件下，对30%、70%充液率的脉动热管进行了加热功率为100~200W的实验测试；在30%充液率条件下，对30°、45°、70°安装角度的脉动热管进行了加热功率为20~100W的实验测试，研究了圆柱形环状脉动热管在不同弯头处的烧干特性。研究结果表明：倾角越大，圆柱形环状脉动热管在弯头处达到烧干时所需要的加热功率越大。当工质为HFE-7200，倾角分别为30°、45°、70°时，圆柱形环状脉动热管4个弯头处发生烧干状态的功率均为100W。

甲醇在常温常压下为液态且具有极高的载氢密度，因而是一种较为理想的载氢介质。甲醇重整反应器的设计对于甲醇在线重整制氢燃料电池系统的设计具有重要意义。对于甲醇重整反应器，反应温度较高时重整气中CO浓度高，不利于后续的CO深度脱除；而反应温度较低时，甲醇转化率与液相空速低，会导致催化剂利用率低并且反应器体积较大。基于以上问题，本工作提出了一种由第一段300℃下等温重整和第二段300℃～220℃下绝热重整组成的两段变温重整工艺。基于Aspen Plus对该工艺进行了模拟研究，证明该工艺在理论上可以实现。然后通过固定床反应器进行实验研究，结果表明在甲醇完全转化的条件下，本变温工艺的甲醇液相空速为4.08h^-1，重整气中CO浓度为0.56%，重整制氢效率为108.98mL/(min·mL催化剂)。而220℃下等温重整工艺的液相空速为1.5h^-1，重整气中CO浓度为0.40%，重整制氢效率为44.89mL/(min·mL催化剂)。变温工艺可以在较大的液相空速下获得更高的重整制氢效率，降低催化剂用量，使重整器结构更加紧凑。同时，与300℃下等温重整工艺相比，在相同液相空速下本变温工艺的CO浓度远低于300℃下的1.77%。因此，本文提出的两段工艺对于获得高制氢效率和低CO浓度具有重要意义。

热交换器作为化工和核电中重要的换能设备，管束的流致振动（FIV）成为诱发管束破裂的重要因素，其安全可靠性变得尤为重要。本文为研究非能动余热排出热交换器（PRHR HX）运行工况下C形管的流致振动响应，将壳侧的换料水箱（IRWST）和C形管进行了简化，开展了流场和振动响应的数值模拟计算。结果表明，温度场中自然对流和强迫对流交汇引发的速度断层，由于流速的损失，气泡无法被冲刷，合并包裹管壁热性能下降，产生过渡沸腾，这种沸腾降低了热通量产生热分层的现象。水箱可以分气液两相热流区、单相热流区和冷流区为3个区域。其中气液两相热流区存在高湍动能，空泡率达到50%，这使得蒸汽快速生长和坍塌提供扰动的动力，并且C形管结构阻尼比有所降低，在远离固支端的上弯管处成为诱发振动最大的区域。根据C形管的振动结果，在上弯管处C形管受气液两相热流冲击时振动最为剧烈，方向为C形管面内方向，在PRHR HX中该位置管束容易与支撑和防振组件发生磨损，存在管束破裂的潜在危险。

以等摩尔下甲基丙烯酸和甲醇反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯过程为研究对象，探究了塔内耦合反应精馏工艺（RD）和带侧反应器的反应精馏工艺（SRC）。在MAA处理量为10kmol/h、MAA的转化率为98.6%条件下，以最小年总费用（TAC）为目标函数，采用序贯优化迭代法，经Aspen Plus对RD工艺和SRC工艺进行模拟计算与优化研究，得到优化后的RD工艺和SRC工艺参数；以TAC和CO₂排放量为考察指标，对比了RD工艺和SRC工艺。研究结果表明：相比于RD工艺，SRC工艺具有显著优势，TAC降低8.5%，CO₂排放量降低16.3%，此时SRC工艺参数为：N_T=26，N_R=3，3台侧反应器（R1/R2/R3）的进料位置N_F分别为第6、第11和第14块塔板，SRC塔侧线采出进侧反应器（R2/R3）的进料位置为第23和第24块塔板，进3台侧反应器（R1/R2/R3）的MeOH的分配比为0.58∶0.22∶0.2，TAC为115.23×10⁴ CNY/a。

变压吸附（PSA）是一个多步骤耦合的周期性循环动态过程，吸附床层中流体的流动状态对分离效率的影响规律尚不明确，深入探究不同流动状态下吸附床内流体的浓度场分布，对提高分离效率具有重要指导意义。本文基于Aspen Adsorption V12模拟平台，建立了一个描述多组分吸附、混合气体流动传质的四床九步扰动PSA模型，模拟甲硫醚/氮气分离，考察吸附床内流动相由层流向湍流过渡过程中湍动程度对分离效果的影响。结果表明，当雷诺数在800~1200范围内，增强流动相湍动程度可以有效提高分离性能。当PSA吸附过程中流动相由过渡流转变为完全湍流状态时，以甲硫醚含量2000μL/L的氮气为原料，产品气中甲硫醚从20μL/L脱除至8μL/L，氮气收率由93.3%降至86.9%。本研究表明，在一定范围内增强湍动有利于提高分离效果，但流速过高会造成吸附剂流化，从而失去有效的吸附分离能力。因此，PSA工艺实际应用中应综合考虑系统的湍动影响，强化分离效果。

裂解炉用燃烧器是乙烯装置的关键装备，在稳定燃烧的同时又要满足特定的工艺要求和日益严苛的环保要求。近年来多孔介质燃烧技术的兴起，为乙烯裂解炉燃烧器带来了新的变革。本文利用CFD技术和热态试验方法设计开发出一种新型乙烯裂解炉用多孔介质燃烧器。通过数值分析研究双层多孔介质结构内的燃烧状态，其多孔介质区域上游为30PPI的Al₂O₃泡沫陶瓷，下游为10PPI的SiC泡沫陶瓷，研究发现在当量比φ=0.8、入口流速 u₀=0.8m/s时更符合裂解炉内燃烧氛围。对裂解炉内传统底部燃烧器+多孔介质侧壁燃烧器进行联合仿真，仿真结果表明，炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。制备2台多孔介质燃烧器联合底部燃烧器在热态试验炉上试烧，主要观察其火焰稳定性，实验结果表明，燃烧状态良好且NO _x 排放更低。

针对可挥发性有机物（VOCs）的低温脱除，采用波纹通道可破坏不凝气（NCG）层积聚、减小低温相变脱除传质阻力。本文建立了针对锯齿波纹板通道内少量R134a与氮气混合气的低温相变脱除的二维模型，揭示了锯齿齿板底角角度对R134a相变脱除效果的影响特性。结果表明，与平板通道相比，本文采用的对照组等腰三角锯齿波纹板可显著提升单位面积冷壁面上R134a的脱除效率，在本研究条件下R134a时空平均相变速率（α）为0.1268g/(m²·s)，提高了144.6%；锯齿波纹板底角（θ）增加时，NCG层在近冷壁面处会依次发生贴壁流动、脱壁掺混，最终形成稳定漩涡的流动阻滞区。当θ为13.30°~35.45°时，NCG层发生显著的脱壁掺混，α在0.082~0.1268g/(m²·s)之间；当θ=17.46°时，α达到最大值0.1268g/(m²·s)。当θ过大或过小时，脱壁掺混效果都将衰减，α在较低的水平。本文对用于低浓度VOCs的冷凝-冻结脱除的锯齿波纹板结构设计具有参考意义。

核桃壳产量多，固定碳含量极高且灰分少。选取核桃壳作为研究对象，对其炭化过程的热动力学参数进行分析，探究其炭化进程及原理，最终通过实验和响应面模拟分析得到核桃壳炭化的最佳工艺。研究发现，综合炭化特性指数随着升温速率的增大呈先增大后减小的趋势，且在10℃/min左右时指数达到峰值，此升温速率下炭化反应更剧烈。核桃壳的炭化过程是一个多阶段的复杂反应过程，其分阶段进行半纤维素、纤维素和木质素的分解，该过程活化能总体逐渐升高。最后通过模拟和实验分析得出最佳工况为：升温时间为14.8min，最终温度为324.7℃，保温时间为60min，材料粒径为5mm左右，最佳炭保留率为69.4%。

吸收式制冷可用于回收利用工业、建筑余热。然而，吸收式制冷系统的低性能制约了其工程应用。为开发适用于余热回收的吸收式制冷技术，本文建立了吸收式制冷系统的数学模型，分别以55%溴化锂（LiBr）水溶液和35%氯化锂（LiCl）水溶液为工质，分析了不同制冷工质冷却水、冷冻水及热源参数对单效吸收式制冷系统热力性能、系统能效和效的影响。结果表明，冷却水的入口温度、流量，冷冻水的入口温度，热源进口温度是吸收式制冷系统热力性能和效率的主要影响因素；系统制冷系数（COP）随冷却水流量、冷冻水入口温度增加而增大，随冷却水进水温度增加而降低，在一定温度范围内，随热源温度升高而增大；效率（ECOP）随冷却水进水温度、冷却水流量和冷冻水入口温度增加而增大，随热源温度增加而降低。LiBr水溶液和LiCl水溶液单效吸收式制冷系统的COP最高分别为0.789和0.779；ECOP最高分别为0.694和0.684。

聚乙烯醇（PVA）是一种性能优良的聚合物材料，其回收工段的主要目的是对上游产生的富含醋酸甲酯（MeOAC）、甲醇（MeOH）等化工原料的醇解废液进行回收处理。其中回收工段第三精馏塔和第四精馏塔（以下简称TQ-603和TQ-604）主要分离任务是同时处理来自回收二塔TQ-602的塔釜液、来自回收一塔TQ-601的塔釜液及聚合工段第三精馏塔TQ-302的塔釜液，其物料的主要组成均为甲醇与水的混合物。本文采用Aspen Plus化工流程模拟软件对10万吨/年 PVA回收工段中回收三塔和四塔进行模拟优化，针对所分离的主要体系MeOH-H₂O体系进行了热力学方法的选择及参数回归，最终选用NRTL模型进行了模拟与优化。优化后得到单塔的最佳操作参数。在此基础上将双效精馏技术用于原工艺流程的节能改造并开展模拟优化，构建多塔供热流程，实现深度节能。

针对某装置的乙烯-丙烯复叠式制冷系统和循环水冷却系统耦合而成的复杂换热系统（水冷式复叠制冷系统），使用Unisim建立了严格的动态机理模型，并利用OPC技术实现了现场数据的实时获取，从而建立了在线动态模拟系统。通过在线动态模拟实现了模型与现场装置的同步跟随，在线动态模型可反映现场装置的当前运行状态，从而得到了一个高精度的数字孪生模型。此外，为解决系统能耗高的问题，以系统总功耗最小为目标函数，循环上水温度为决策变量，进行了全局模拟优化。其中，对于风机功率的计算，通过利用工厂一年的历史数据回归得到了风机功率的预测模型，从而解决了优化过程中功率计算的问题。最后，将优化结果在数字孪生模型进行了在线验证计算，并预测了优化效果。优化后系统总计节省功耗772.69MW，合计每年节省费用56.4万元，为企业带来了显著的经济效益。

深入研究外加电场作用下气泡的动力学特性，有助于了解电场强化沸腾换热的机理。鉴于此，采用VOSET界面追踪技术并耦合电场力模型数值模拟研究了交流电场中贴壁气泡的动态变形过程，分析了电压变化频率、电场强度、液体介电常数的影响机理。研究结果表明，电场力作用于气液界面，且指向气泡内部，通过挤压作用促使气泡变形；电压周期性变化导致电场力随之改变，促使气泡沿竖直方向的变形具有周期性，且气泡变形周期与电压变化频率紧密相关。电压变化频率较小时，气泡形变能够跟随电压变化，随着电压变化频率逐渐增大，气泡形变的跟随性逐渐减弱。电场强度与液体介电常数是影响电场力的重要因素，随着电场强度与液体介电常数的增加，电场力的挤压作用明显增强，气泡变形程度明显增加，峰值高度也随之增加，但是气泡变形周期无明显变化。同时，随着液体介电常数增大，气液界面周围电势与电场线的扭曲程度明显增加，气泡内部电场线密度也随之降低。

中石化炼化工程（集团）股份有限公司洛阳技术研发中心开发了微气泡和微液滴双强化脱硫反应器。该脱硫反应器采用微气泡和微液滴双强化手段改进吸收方式，将过去脱硫塔内毫米级的大气泡变为200µm以下的微气泡，将液体流动方式由溢流式变为喷淋式，提高了醇胺法脱硫的气液传质效率，并采用新型内构件代替塔板，简化了脱硫塔的复杂程度，相比板式吸收塔具有更小的高度。试验探究了新型脱硫反应器运行时，溶剂液位高度、吸收温度及溶剂循环量对净化效率的影响情况，并考察了不同溶剂液位高度下的压力降。结果表明：该脱硫反应器的压力降较小，脱硫效率较高，能够满足净化气H₂S质量浓度≤50mg/m³的要求；当原料气处理量为50m³/h时，最佳操作条件为溶剂液位高度800mm、吸收温度40℃、溶剂循环量0.8m³/h。

高效、紧凑的换热方式需求日益增大，具有高度方向速度梯度大的窄缝通道成为最有前景的方式之一。本文以质量分数为55%的乙二醇水溶液为工质，针对钛窄缝通道在负压工况进行流动沸腾换热实验。实验在质量流率750~2000kg/(m²·s)、饱和温度为80~90℃、入口温度60~70℃的条件下进行。结果表明，钛需要更高的热流密度激活大量成核点，从而其过冷沸腾起始点（ONB）前后平均换热系数h基本不变；质量流量对于ONB和沸腾充分发展阶段的平均换热系数影响很大；在高过冷度时，沸腾充分发展阶段，钛窄缝通道换热性能对于入口温度不敏感；提高进口温度降低过冷度可以极大提高平均换热系数，70℃条件下平均换热系数在沸腾充分发展阶段可以提高65%；背压对于换热性能的影响主要在沸腾充分发展阶段，背压越低平均换热系数越大。

液化天然气在输送过程中会将低温状态传递到管壁上，导致管道冷缩产生位移应力，需要在栈桥上设置补偿平台以解决此类问题。而建设一个补偿平台需要大量资源，投资至少在千万元以上，目前国内暂没有针对补偿平台跨距的系统性分析成果。本文通过理论分析和有限元软件模拟，将栈桥划分为多个大跨距补偿平台的设计方案，比较分析得出补偿平台最大跨距的可行性方案。该研究成果将能一定程度上填补大跨距补偿平台实现领域的空白，为后续液化天然气长栈桥输送设计提供参考。

针对某压力容器法兰内开孔金属O形环在高压工况下，因法兰结构设计不合理导致O形环过度变形而引起的密封失效问题，建立了三维周期非线性弹塑性模型，分析了法兰侧壁间隙和压缩率对O形环接触应力周向分布和环体变形的影响。试验测试了工作压力下的O形环在不同法兰侧壁间隙和压缩率时的泄漏率，分析了O形环的变形特征，探讨了O形环在高压大侧壁间隙下的变形失效原因。结果表明：建立的有限元模型能准确地模拟O形环的力学行为和变形，计算曲线与试验曲线吻合程度良好；O形环的接触应力对法兰侧壁间隙更敏感，减小法兰侧壁间隙和增加压缩率都能提高O形环密封的可靠性；O形环在高压工况下容易产生颈缩变形，造成接触应力在周向不连续导致泄漏，控制O形环的预紧间隙并发挥法兰侧壁的约束作用能够改善此类变形。研究结果可为高压内开孔金属O形环密封的法兰结构设计提供参考。

针对级间安装导流筒的三级环流反应器的气液流动与传质过程开展实验研究。通过冷模实验获得不同表观气速下（0.015~0.1m/s）以及安装不同级间内构件时环流反应器内的气含率、混合时间、停留时间以及体积氧传质系数。结果表明，随着表观气速的增加，反应器各级内的气含率增加，混合时间减少，平均停留时间减小，同时氧传质系数增加。通过对反应器内气液流型的变化的观察，进一步分析了级间内构件对三级环流反应器性能的影响，发现内构件上截面较宽时（3^#内构件），反应器的混合效果更好，而内构件的上截面较小时（1^#内构件），反应器可以更好地抑制返混。

目前对于液硫固化成型机理的认识并不是很完善，而且实验方法也很难观测到颗粒内部，冷却水流场分布等情况，为了解决这一问题，在实验研究的基础上采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）模拟方法对硫黄湿法造粒过程进行数值模拟，对冷却成型设备进行数理建模，对比分析了不同下落高度、冷却水温度以及冷却水进口流速下的硫黄颗粒粒径分布与形貌，通过调整以上参数，得到硫黄湿法造粒过程的最佳参数组合并深入分析了硫黄湿法冷却成型规律。在实验结果的基础上，进一步验证及完善了成型罐模型和模拟工艺参数。研究结果表明，随下落高度增大，细粉硫占比增多，但硫黄颗粒粘连情况减少，得到硫黄湿法造粒过程中最佳参数组合为下落高度为30mm、冷却水温度为55℃、冷却水进口流速为2.5m/s。

微气泡型下向流管式气液接触器是一种下行并流气液接触传质设备，通过射流气泡发生器产生的高密度微气泡来强化传质，具有结构紧凑、气液接触面积大和传质效率高等优点。基于微气泡型下向流管式气液接触器性能实验测试平台和CO₂-N₂混合气体体系，首先考察了泵入液量对压降和最大自然吸气量的影响，在此基础上探究了不同操作参数和结构参数对其脱碳性能的影响。结果表明，微气泡型下向流管式气液接触器采用高速液体射流负压吸气，压降和最大自然吸气量都随着泵入液量的增大而增大，当泵入液量为14L/min时，最大自然吸气量随着柱体长度的增加而在12.5~14L/min范围内波动；泵入液量在从4L/min增大到14L/min过程中，压降由20kPa增大到300kPa；传质段长度变化对CO₂脱除率的影响较小，液气比和鼔入气量对其影响较大，CO₂脱除率随着鼔入气量的增大而逐渐减小，随着液气比的增大而逐渐升高；CO₂脱除率随MDEA溶液浓度的增大而增大，且MDEA溶液浓度随循环次数增加而减小，在循环使用三次后吸收能力显著降低。自主设计的微气泡型下向流管式气液接触器脱碳性能较好，CO₂脱除率最高可达99%以上。

化学反应的选择与设计在药物合成、材料合成领域中起到了关键性的作用，选择一条合适的化学反应能极大地优化反应条件，降低产品的合成时间，提升目标产物的合成产率。为能更好地分辨出化学反应的优劣程度，本文提出了一种用于评价化学反应优劣的图神经网络模型，通过采用基于反应前后原子映射关系构建的反应图描述符提取化学反应特征评估化学反应的优劣程度。首先，利用USPTO中反应数据建立包含反应映射关系的化学反应优劣数据集。然后，利用图神经网络方法建立起化学反应中各分子、原子特征与反应难易程度概率值的映射关系。最后，本文以阿司匹林合成反应为例，利用该模型对药品不同合成反应进行对比评估，并通过相关实验信息进行验证，证明当前评价指标的可行性与优越性。

针对300kt/a丙烯环氧化生产环氧丙烷工艺中四级串联反应工段，采用Aspen Plus软件对双氧水转化率和环氧丙烷选择性进行灵敏度分析，在反应压力1.8MPa、反应温度55℃、丙烯质量空速0.6h^-1、双氧水质量分数20%的优化条件下，双氧水转化率为97.39%，环氧丙烷选择性为96.69%，通过改变反应器之间切换方式，丙烯消耗减少89.84t/a，双氧水减少73.28t/a，折算减少二氧化碳排放量820.20t/a。该研究结果对丙烯环氧化生产环氧丙烷反应工段实际工业操作运行具有一定的指导意义。

在“碳达峰、碳中和”背景下，中国新能源汽车数量激增，锂离子电池大规模应用导致其报废带来的问题不容小觑，如战略金属资源的浪费，对环境、人体健康的影响等。因此，废旧锂离子电池资源再利用是十分必要的，特别是正极材料的回收。目前正极材料的回收方法主要包含火法冶金、湿法冶金、微生物冶金和低共熔溶剂浸出等，本文着重介绍了新兴的低共熔溶剂浸出法，根据氢键供体和受体的不同以及有无外场辅助将低共熔溶剂分为5类，总结了低共熔溶剂浸出法的最新进展，概述了DES浸出正极材料的还原作用，通过缩核模型解释了DES浸出的化学反应动力学原理和作用机制，同时对低共熔溶剂回收废旧电池的发展提出了面临的问题并进行了展望。该工作为低共熔溶剂浸出正极材料的进一步深入研究与规模化应用提供了可行性的指导与参考。

基于变电吸附的碳捕集技术，通过“通电-断电”实现摆荡模式，利用电能焦耳效应产生热能，驱动吸附剂实现连续地吸附与再生。相对于变温吸附，其输入高品位电能，因此可驱动碳源、碳汇之间的大浓度差富集，近年来备受关注。然而，目前限制变电吸附碳捕集技术应用的主要问题是较高的能耗与较低的产率。据此，本文总结了近年来国内外变电吸附碳捕集技术的研究进展并提出了技术展望。首先讨论了变电吸附碳捕集的基本原理，其次综述了近十年变电吸附碳捕集技术中吸附剂、循环结构的研究进展及发展趋势，应用热力学第二定律效率对变电吸附碳捕集系统展开评价。最后，对变电吸附碳捕集技术发展趋势进行展望，变电吸附技术具备规模化竞争力的关键为：在改善吸附剂导电和捕集性能的基础上，改进吸附剂制备工艺，关注吸附剂的加热形式以及吸附腔体内的电阻分配，尝试与其他碳捕集技术耦合进行分级捕集，与可再生能源进行集成。

气体扩散层（GDL）在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中起到支撑催化层、传输反应气体和排出反应过程中产生的水的作用，设计和优化GDL的结构对提升燃料电池的性能有重要作用。本文首先介绍了氢燃料电池应用前景，简述了PEMFC的结构和工作原理，指出了目前GDL的气液传输能力不足的问题，分析了孔结构、碳材料、微孔层微观结构、润湿性和耐久性五个因素对GDL性能的影响，并归纳了当前的研究进展，同时还涵盖了与GDL内传质过程相关的建模方法。最后总结了影响GDL性能的各种因素，并对质子交换膜燃料电池内的GDL发展进行了展望，指出用新型金属泡沫材料代替传统碳材料构建气体扩散层-双极板集成结构从而缩短传质路径并降低传质阻力，提出利用新兴的3D打印技术去构建高精度具有复杂结构的气体扩散层。本综述对未来优化GDL结构、提高燃料电池性能具有一定的指导意义。

先进的分离技术对于提升生产效率、制备高端产品、节能减排有着重要的意义。本文总结了炼油领域中蒸馏、吸附、膜分离、萃取、结晶等常用分离技术的进料相态、基本原理、应用场景、优势及存在的问题。由于对原油本质组成的认识不清晰，使得分离过程耗能低效。针对现状，提出对原油及二次加工原料进行分子层面的认知，发挥先进分离技术的作用及开发新的分离工艺技术有着重要的意义。基于此，阐述了分子管理理念的提出、目前的发展及应用，重点分析了分子管理在分离领域的应用。文中并总结了一些最新分离技术包括分子蒸馏、分子印迹、膜蒸馏、摸萃取、双水相萃取、熔融结晶等。最后，提出了未来基于分子管理的分离技术发展趋势将逐步智能化、集成化、绿色化。

通过1.3MW级工业燃烧器实验验证商用CFD软件计算天然气湍流扩散火焰长度的有效性。以天然气（含有95%CH₄和5%N₂）为燃料，以直径为300mm、长度为1200mm的圆筒形燃烧室中、燃气孔径基本尺寸2mm的同轴射流扩散火焰为研究对象。采用数值计算的方法研究了燃气流量、喷孔孔径、助燃风特性等多种因素对火焰长度的影响规律。研究结果表明：在天然气湍流扩散火焰中，当孔径不变燃气流量增加一倍，火焰长度由652mm增加到782mm，增长19.9%。当燃气流量不变孔径增加一倍，652mm增加到1012mm，增长55.2%。改变燃气孔径是控制湍流扩散火焰长度的有效手段；在一定氧含量范围内，与助燃风氧含量相比，湍流火焰长度对助燃风速度的变化更加敏感。该研究对评估天然气燃烧装备性能和优化燃烧室设计具有重要的应用价值。

基于氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的锌空气电池空气阴极动力学缓慢，制约了锌空气电池的进一步发展。贵金属催化剂具有高催化活性，但成本高、稳定性差等问题限制了其进一步应用。通过开发高活性、低成本非贵金属双功能催化剂能够有效解决上述问题。本文在介绍锌空气电池的结构和性质的基础上，系统介绍了不同种类的非贵金属催化剂在锌空气电池中的研究进展，如MOF衍生的双功能催化剂、非金属双功能催化剂、过渡金属双功能催化剂等，介绍了不同种类催化剂的优缺点，并对催化剂的催化活性中心和电化学性质进行阐述。最后，进一步指出对特定催化剂金属活性位点的增加和形貌结构的调控是该领域的研究重点，并提出了锌空气电池在表征方式、性能调控和优化电池中应采取的措施。

二氧化碳加氢制甲醇反应研究对解决能源紧缺和环境问题具有重要意义。以Cu/ZnO/Al₂O₃为代表的铜基催化剂因其反应活性高、成本低廉而备受关注，受限于催化剂中Cu物种的电子结构多样性与表征技术的发展水平，铜基催化剂的真实活性位点、反应机理尚不清楚。本文综述了二氧化碳加氢制甲醇过程中铜基催化剂活性位点的研究进展，并结合原位表征技术的研究进展对其反应机理进行综述。研究人员结合多种先进表征手段确定了活性位点的结构和组成，同时揭示了不同催化剂结构对反应性能的影响。通过原位表征技术的应用，可以实时观察反应过程中催化剂的结构变化，揭示了反应关键步骤和催化剂的作用方式。未来可以结合更多原位表征技术和计算模拟方法，探索催化剂微观结构和反应机理，以更高的反应性能制备绿色甲醇。

综述了铂基SO₂去极化电解（SDE）阳极催化剂的研究进展。SDE阳极反应条件苛刻，铂基催化剂因具备良好的导电性、抗腐蚀性，并能够有效抵抗H₂S等硫物质的毒化，成为SDE阳极催化剂的首选。通过引入Al、Cr、Ni等非贵金属元素，可有效提高铂基催化剂性能并减少Pt的用量。在载体方面，综述和讨论了活性炭、石墨、炭黑、石墨烯以及SiC/TiC等对铂基催化剂性能的影响，此外分析了催化剂制备工艺对催化剂结构参数和性能的影响。尽管已经取得了很多研究成果，但当前对铂基SDE阳极催化剂的长期稳定性、多金属催化剂各金属元素间的相互作用等方面的研究尚较少，进一步优化催化剂设计、加强载体筛选及其改性，开发新的制备工艺，提高Pt利用率及催化剂的活性和稳定性，是未来相关研究的关键所在。

采用水热合成法，在制备MIL-101(Fe)的过程中加入熔铁催化剂，使熔铁催化剂表面涂覆MIL-101(Fe)，通过碳化温度和碳化气氛的调变，制备了具有不同活性相组成（θ-Fe₃C和χ-Fe₅C₂）的熔铁催化剂，同时将其在340℃、1MPa和GHSV=12000h^-1反应条件下，进行费托合成反应性能评价，并运用XRD、SEM、CO-TPD、N₂-物理吸附等表征手段进行表征分析。结果表明，当催化剂中含有θ-Fe₃C时，具有更高的C₅₊选择性；在不同碳化气氛下，催化剂产生的活性相不同，且随碳化温度的升高，2种气氛下产生的活性相都可相互转化，但催化剂的反应性能相差显著。CO气氛下，当θ-Fe₃C部分转化为χ-Fe₅C₂，催化剂具有较高的活性，这是由于θ-Fe₃C和 χ-Fe₅C₂的协同作用更利于CO的解离吸附，提高了催化剂的活性；混合气氛（H₂+CO）下，当χ-Fe₅C₂部分转化为θ-Fe₃C，转变过程中由于χ-Fe₅C₂发生晶格畸变，抑制了CO的解离吸附，导致催化剂活性大幅下降。在CO气氛下，700℃碳化温度下所制得的催化剂具有最佳的催化反应性能，其CO转化率为74.4%，同时具有较高的C₅₊选择性，为65.6%。

采用溶胶-凝胶法合成不同铈含量的ZrO₂催化剂，用于光热协同催化CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯（DMC）。实验发现，光热催化的DMC产率明显高于热催化，且Ce_0.25Zr_0.75O₂具有最高DMC产率3.084mmol/g，是纯ZrO₂的1.9倍。XRD和TEM分析表明：Ce原子掺入ZrO₂晶格形成铈锆固溶体同时增加其表面氧空位浓度，提高吸附CO₂能力；固溶体的纳米尺寸减小、比表面积增大和介孔结构丰富，有利于CO₂扩散。能带结构和光吸收光谱表明：铈锆固溶体光响应范围拓宽且有效利用率提高；氧空位辅助窄带隙特征可促使光生载流子有效分离，允许更多光生电子和空穴参与CO₂及甲醇的活化，加之固溶体表面酸碱位点的协同作用，最终实现高效率高选择性合成DMC。最后，提出了铈锆固溶体光热催化CO₂与甲醇合成DMC的反应机理，为光协同热催化合成DMC的研究提供良好的理论基础和实验数据。

废旧轮胎固废作为“黑色污染”给我国生态环境带来巨大压力，将废轮胎回收处理并用作水泥混凝土集料可有效降低环境危害并减少对天然资源的开采；针对橡胶集料与水泥石之间界面性能薄弱的难题，对十余种界面改性方法进行分析，总结不同物理、化学改性方法对界面性能及橡胶混凝土力学性能、耐久性的影响规律。通过纤维增韧路径进一步提升橡胶混凝土材料性能，分析钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维等工程常用纤维材料对橡胶混凝土力学性能及抗裂特性的提升效果；研究发现，界面改性能显著改善橡胶-水泥石脆弱界面，提升界面黏结性能。引入纤维可有效提升橡胶混凝土材料的抗裂特性，其中钢纤维复合橡胶混凝土材料力学强度明显提高，改性橡胶集料和纤维复合技术可起到对水泥混凝土材料的“增韧、抗裂”协同提升作用；现有界面改性技术仍存在较多缺点，其对环境的二次污染和改性效率低的问题有待通过对改性技术的进一步优化而解决。纤维复合橡胶混凝土材料的增韧抗裂特性仍有待更深入的探究，针对两者的协同作用机理的研究将阐明纤维复合橡胶混凝土材料的性能优势，可为实际工程应用提供有效的科学依据，进一步扩大废轮胎固废在水泥混凝土材料中的“高值化”利用规模。

二硫化钨（WS₂）作为一种典型的二维过渡金属硫化物具有宽阔的层间距（6.2Å，1Å=0.1nm）和多电子转化反应储钠机制，是一种具有高理论比容量和快速钠离子反应动力的钠离子电池负极材料。但其在实际储钠过程中，2H相结构的WS₂固有的电子导电性较差，转化反应带来较大的相结构转变和体积变化，以及充放电过程中还原中间产物多硫化钠（NaS _x，0＜x＜2）存在溶解和穿梭效应，还原产物硫化钠（NaS₂）导电性低等问题，导致WS₂的实际电化学性能不太理想。针对上述问题，本文介绍了WS₂的基本结构特征，简述了目前存在的主要合成方法和改性手段，研究者们通过水热/溶剂热和高温硫化等方法来进行纳米结构设计、与碳材料复合和引入第二相构建异质结构以提升WS₂的电化学性能。最后总结了WS₂材料的主要改性手段和已取得的成果，在未来WS₂储钠材料的研究方向中，将纳米结构设计、与碳材料复合、构建异质结、掺杂异相原子和增加活性位点等多种改性策略结合来制造可以实现快速充放电且结构稳定的高倍率性能WS₂材料是研究重点。

吸附剂的孔隙结构在CO₂捕集过程中起着重要作用。本文为提高生物炭吸附性能，以木质素为前体，采用浸渍法调变了生物炭孔隙结构，并研究了其吸附CO₂特性。结果表明，木质素浸渍后生物炭的比表面积、微孔体积以及碱度分别提高了3.7倍、8.3倍与1.6倍，CO₂吸附容量从43.15mg/g提升至47.36mg/g；线性相关分析表明，比表面积、微孔体积与碱度是决定CO₂吸附容量的关键因素。Avrami模型和Langmuir模型能够较好地拟合生物炭对CO₂的吸附过程，表明该吸附由物理与化学机理共同作用，且以单层吸附为主。当吸附温度由0℃升高至25℃，吸附量降低了46.5%~52.7%，CO₂在生物炭上的吸附为放热过程。10次吸附/解吸循环后，生物炭具有高达97.3%~99.3%的重复利用率，表明浸渍生物炭具有良好的可重复使用性，是一种具有潜力的CO₂吸附剂。

在聚砜超滤支撑膜上预负载锌离子，之后由间苯二胺（MPD）和均苯三甲酰氯（TMC）在支撑膜上进行界面聚合反应过程，得到包覆锌离子的聚酰胺层，随后在咪唑配体反扩散至聚酰胺层中原位生长ZIF-8的同时，MPD和膜上残留的酰氯基团进行二次界面聚合，并与ZIF上的Zn(Ⅱ)离子桥联，得到聚酰胺混合基质RO膜（PA²/ZIF-8）。原位生长ZIF-8纳米颗粒所带来的聚酰胺界面非选择性缺陷由二次聚合修补，同时生长的ZIF-8纳米颗粒为水分子透过建立了额外的通道，从而在不牺牲截留率前提下，显著提升了水通量。本文讨论了二次界面聚合反扩散原位生长过程中预负载锌离子、二次界面聚合时间、咪唑配体及胺单体浓度对PA²/ZIF-8混合基质膜反渗透性能的影响。据测试，PA²/ZIF-8的水通量可达到63.9L/(m²·h)，可达原始TFC膜的2倍，并保持了98%以上的截盐率，并且在测试过程中拥有良好的耐酸碱性、长期稳定性以及抗污染性。

为提高电解铜箔在粗化处理后的抗剥离强度。选择添加剂聚乙二醇-8000（PEG-8000）及PEG和钨酸钠的复合添加剂对12μm电解铜箔进行电镀处理，采用扫描电子显微镜（SEM）、粗糙度检测、电化学分析、X射线衍射分析（XRD）、抗剥离强度及导电性测试来分析添加剂对铜箔表面形貌、性能及添加剂的作用机理分析。随着PEG加入基础镀液，后处理铜箔表面形貌从粗大的树枝晶逐渐转变为短小的粒状晶粒，后处理铜箔粗糙度呈上升趋势。当PEG浓度为0.09g/L时，相较不含添加剂的镀液体系，后处理铜箔抗剥离强度提升达103%，粗糙度升高，PEG的加入会起到促进铜形核和抑制沉积的双重作用。PEG和钨酸钠的复合添加剂加入基础镀液后，当PEG浓度为0.005g/L时，铜箔的抗剥离强度较单一PEG体系提升约21.35%，粗糙度降低约20.34%，由于复合添加剂抑制了铜离子的沉积和形核，并促进了(200)晶面的沉积，铜箔表面晶粒沉积均匀，但晶粒粗大化。PEG单独加入可以大幅提升铜箔的抗剥离强度，且提高粗糙度，PEG和钨酸钠的复合添加剂抗剥离强度进一步提升，且粗糙度下降，深镀能力大幅提升。

应用分子模拟中的蒙特卡洛方法研究了HKUST-1和UiO66两种金属-有机框架（MOFs）材料对O₂/He混合气体的吸附分离效果。对两种材料在150K、200K和298K三种不同温度下吸附He和O₂纯气体的吸附等温线进行了模拟计算，同时计算了相应的吸附热和吸附势能分布，然后使用理想溶液吸附理论（IAST），对三种温度下不同含氦量的O₂/He混合气体在两种MOFs材料中的吸附选择性进行了计算。结果表明：两种材料均对O₂表现出明显优先吸附的特点，对于He体积分数20%、50%和80%的三种O₂/He混合气体，三种温度下HKUST-1对O₂相对于He的选择性吸附系数总体上高于UiO66。两种材料在较低温度下表现出的选择吸附性更加明显，且对O₂相对于He的选择性吸附系数均随压力的提高而降低，同时该系数还随混合气体含氦量增加而提高。针对这些现象，对计算出的吸附热和吸附势能分布曲线进行了分析。

天然气管道传统增输方法投资高、施工复杂，在役旧管线无法增输且管道内部存在腐蚀。为达到经济可行的天然气管道低成本不增压增输和缓蚀的双重目的，应用三聚氯氰和有机胺通过亲核取代反应合成了新型添加剂双-2-二丁基胺基-4-N-吗啉-6-N-乙二胺基-1,3,5-三嗪（BDMET），采用氢核磁共振谱图（¹H NMR）和元素分析（EA）对产品进行结构表征。应用BDMET的甲醇溶液作为缓蚀型减阻剂进行现场加注试验，并评价了产品减阻增输效果和缓蚀效果。¹H NMR和EA表征证明了产品的化学结构。现场采用雾化加注5条集输管线，其减阻率在8%~13%，增输率在6%~11%，缓蚀率维持在85%~86%，有效时间大于20天，累计加剂时间大于360天。合成的BDMET兼有优异的缓蚀与减阻效果，避免了普通缓蚀剂需连续加注的问题，且气体质检证明加注BDMET后对天然气气质无影响。

双子表面活性剂癸炔二醇（S104），即2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7－二醇，是一种用途广泛的炔二醇类表面活性剂。S104由甲基异丁基酮和乙炔在碱催化下进行炔化反应合成，目前的合成工艺有两种：固体KOH催化炔化法和液氨-KOH催化炔化法，但都存在严重的环保问题等缺点。为此本研究以悬浮于溶剂二甲苯中的固体异丁醇钾为催化剂催化乙炔和甲基异丁基酮的反应合成S104。采用单因素实验探究了各工艺条件对甲基异丁基酮转化率和S104收率的影响，并以此基础进行了响应面实验优化。在优选反应条件（反应温度35℃，反应时间9h，异丁醇钾与甲基异丁基酮摩尔比1.5∶1，溶剂二甲苯与甲基异丁基酮的质量比4.5∶1）下，S104的收率为86.52%±2.02%。将反应结束后水解得到的氢氧化钾溶液返回到异丁醇钾制备阶段循环使用，甲基异丁基酮转化率和S104收率无明显变化。该工艺在常压下进行，废碱液循环使用，避免了废水排放，安全环保，具有较高的绿色价值。

固体吸附法有望显著降低CO₂捕集技术的成本，并由此推动碳捕集利用与封存技术大面积应用，为碳中和目标的高质量实现提供重要保障。高性能吸附剂是目前吸附法CO₂捕集技术的研究热点方向，受到了来自学术界和工业界的广泛关注。本文聚焦分子筛基CO₂吸附剂，围绕近年来该领域的研发工作，综述了纯硅铝分子筛、离子交换改性、胺基化功能改性、疏水化改性、“Trapdoor”吸附新策略5类分子筛基吸附剂的设计策略、合成方法、强化CO₂吸附原理等方面的研究进展，对比了其优劣势。在此基础上，结合碳捕集技术潜在的应用场景讨论了温度、压力、烟气组成的影响，并围绕分子筛基CO₂吸附剂面向规模化应用可能存在的技术问题对进一步的工作方向提出了建议。

随着我国经济高速发展，现代化和工业化不断推进，环保与可持续发展成为资源开发以及工业生产的必要条件。资源开发与工业生产过程中会产生大量重金属废水以及有机废水，电渗析技术能耗较低，对水质敏感性低，简单易操作，且具有优秀的浓缩与分离性能，因而被广泛应用于工业废水中金属与有机物的分离和提取。文章综述了工业废水中金属与有机物回收的基本原理与研究进展，介绍了多种金属在不同体系中的回收案例与有机物回收案例，分析了pH、操作电压与电流、溶液流量和离子浓度等不同工艺参数对电渗析效果的影响和作用机制，并展望了电渗析技术分离提取金属与有机物的发展方向，为电渗析技术处理重金属废水与有机物废水，实现重金属与有机物分离和提取提供理论依据。

高级氧化技术作为治理难降解污染物、污水提标改造的有效处理技术发展迅速。非均相催化臭氧氧化因氧化效率高、使用便捷等优势受到广泛关注。当前研究主要集中于对高效催化剂制备及其降解效能方面，而对非均相催化臭氧氧化机理方面的探索和总结尚不完善。本文根据非均相催化剂类型差异系统综述了催化臭氧氧化体系中重要的吸附作用机理以及催化氧化作用机理，讨论了金属氧化物材料的表面羟基、路易斯活性位点、氧化还原电偶，非金属材料的电子来源差异、表面官能团，复合材料的复合特性对臭氧的吸附与活性氧物种产生的影响。同时总结了非均相催化氧化过程中活性氧物种之间的产生、转化与鉴定以及详细的羟基自由基和超氧自由基的相互转化过程，为后续发展非均相催化臭氧氧化技术提供参考。

近年来，大规模病毒传染性疾病的频繁爆发已引起全世界关于气载致病微生物的重点关注，尤其是不同人为源病毒气溶胶的产生及逸散过程。本文通过综述近年来污水处理厂病毒气溶胶的逸散浓度、主要种群及关键逸散点源，重点分析了病毒气溶胶与生物气溶胶逸散之间的相互关系及影响因素，探究了目前污水厂病毒气溶胶研究中存在的关键问题，并对未来研究趋势及方向进行了展望。结果发现，病毒气溶胶中的主要组分为诺如病毒和人腺病毒，其浓度存在较为明显的工艺单元及季节差异。污水污泥、污水厂的处理规模、运行状况及其所处的环境条件均是影响城市污水厂病毒气溶胶逸散的主要因素。同时，通过综述已有研究发现，目前针对城市污水厂病毒气溶胶的产生机制、扩散规律以及潜在风险评估还缺乏深入研究，也缺乏针对污水厂实际应用的有效控制措施，未来应在这些方面加强关注。

六氟化硫（SF₆）的减排是电力行业服务“碳达峰、碳中和”的攻坚环节，文章总结了电力行业温室气体SF₆排放现状和主要排放源，从开源、节流、升级和降解角度出发，总结了四种SF₆减排手段，即源头替代、回收净化、设备升级以及无害化处理等，综述了各种技术存在的问题及对策。通过SF₆减排技术优先选择性分析，提出了SF₆气体减排分“两步走”战略，为构建绿色低碳新型电力系统以及实现“净零”目标提供参考。建议加强对非CO₂温室气体SF₆的政策约束力度、进一步制定针对电力行业的SF₆气体减排目标、加快SF₆气体减排技术应用进程、建立完善的SF₆全生命周期管理方法，促使我国SF₆气体管控再上新台阶。

共价有机框架（COFs）是一类新兴的多孔晶体聚合物材料，具有出色的结构规则性、高度有序的孔径大小、固有的孔隙率、巨大的比表面积、丰富的活性官能团，使其成为吸附水体中各种污染物的理想材料。本文从COFs的拓扑结构设计和孔隙结构设计角度出发，梳理了COFs结构设计要点，而后分析了侧基功能化、官能团转换和骨架功能化等COFs功能化策略，重点阐述了含N、S、O、Fe(0)、Ag(0)等活性官能团、金属/非金属节点对COFs多孔性、水稳定性、吸附性的影响，而后介绍了COFs在去除重金属离子方面的研究进展，详细介绍了COFs对水中典型重金属离子Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能，并结合密度泛函理论阐述COFs去除水中重金属离子的作用机理。最后，总结了COFs的功能化策略及功能化COFs作为高性能吸附剂的技术优势，并分析了目前存在的问题，展望未来发展方向，以期对COFs的制备与应用提供参考。

铝盐混凝剂因其形成絮体大而密实，具有较好的除浊脱色性能，在混凝领域广泛应用，但却存在处理水铝残留问题。本文为更好地促进铝盐混凝剂在水处理领域的应用，详细介绍了铝盐水解物对人体的毒性效应、对输配水管网系统和饮用水深度处理工艺的影响。总结了残留铝生成机理和形态分析方法，阐述了优势形态Al₁₃和Al₃₀的水解过程以及其发挥优势混凝作用的原因。分析了原水水质条件、化学条件、水力条件和前期预处理对残留铝含量的影响。最后，点明了未来控制残留铝的策略和技术。指出未来应结合人工智能复配合成纳米级新型混凝剂，关注混凝过程中水力条件对残留铝的影响，并开发能够精准测量分析水中各类铝形态的方法，不断创新强化净水工艺，进一步完善残留铝控制措施，保障出水水质安全。

以3种品质的废SCR脱硝催化剂粉料M1、M2和M3为原料，与原生钛钨粉M0掺加制备了不同质量掺比的脱硝催化剂，分别对其初始脱硝性能和在实际烟气中运行16000h后的脱硝性能进行跟踪检测评价。实验结果表明，在相同质量掺加比时，掺加废催化剂粉料M1和M2的新催化剂初始性能比未掺加废催化剂粉料M0-0性能降低约30%以上，且运行16000h后的活性劣化速率明显偏快。废催化剂粉料掺加比例越高，负面影响越大。废催化剂的资源化回用应使用高品质粉料，且需严格控制其掺加比。借助激光粒度仪、表面酸量吸附仪（NH₃-TPD）以及X射线荧光光谱仪（XRF）等对废催化剂粉料和所制备的催化剂进行了理化分析，废催化剂粉料微观特性无法完全恢复，杂质含量高，是造成新制备催化剂脱硝性能不佳及使用中活性劣化速率快的主要原因。要实现废催化剂粉料大比例用于新催化剂制备，需进一步提高废催化剂粉料的粒径、微观孔隙、表面酸性及降低杂质含量。

为清晰描述HBr改性飞灰（HBr-FA）对Hg⁰吸附的全过程，基于固定床动态吸附实验，在同时考虑扩散和表面吸附氧化的条件下，建立了固定床中HBr-FA对Hg⁰的吸附动力学模型，讨论了Hg⁰吸附氧化过程的关键影响因素，探究了Hg⁰在扩散区域和表面活性位上的动力学行为。结果表明：该模型综合考虑了轴向返混、内外扩散和本征动力学过程，能够较好地拟合实验穿透曲线，并可求得相应的动力学参数，对气膜扩散系数更加敏感；初始Hg⁰浓度的提高可提供更高的能量克服扩散阻力，适当提高流量和床层厚度可减小外扩散阻力，进而表现出更优越的表观吸附氧化效果；该模型还可得到床层内和颗粒内（扩散和动力学区域）的Hg⁰浓度分布，发现在吸附初期，外扩散阻力对改性飞灰吸附氧化Hg⁰的过程影响更大。

传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术，含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料，盐酸为浸出剂的酸性浸出制备三价铬盐新工艺。浸出后的氯化铬和氯化亚铁可制备出三价铬盐产品，其可作为铁铬液流电池的电解液。本文在对高碳铬铁元素含量、物相组成及形貌等分析的基础上，系统研究了反应温度、盐酸浓度、搅拌速率和反应时间对铬和铁浸出率的影响规律。结果表明，在反应温度100℃、盐酸浓度9mol/L、搅拌速率250r/min、反应时间6h的条件下，铬浸出率为92%，铁浸出率为95%。进一步研究了高碳铬铁在盐酸中浸出的动力学。高碳铬铁的浸出过程符合未反应收缩核模型，铬浸出过程受化学反应控制，表观活化能E_a=65.95kJ/mol；铁浸出过程受化学反应控制，表观活化能E_a=63.85kJ/mol。

脱硫工艺作为炼厂必不可少的一部分，随着H₂S下游加工技术的日益丰富，逐渐由杂质驱动型向资源驱动型转变，提高酸性气（解吸塔顶气）中H₂S纯度，继而提高产品附加值，成为盈利的重要方向。基于此提出胺液吸收-分步解吸脱硫工艺，以此得到部分高纯度酸性气。采用速率级精馏方法进行模拟，通过系统工程方法论对工艺进行研究，提出逐级设计和塔压、进料温度作为主副调控手段的设计策略，并建立了基于设备购买曲线的经济评价框架进行工艺对比分析。结果表明，新工艺相比于传统工艺，年固定投资费用和年操作费用分别提高了30.86%和40.82%，但由于产品附加值的提高，利润提高了65.45%。随着解吸塔数量的增多，能耗上涨幅度会越来越大，经济效益反而下降。

目前表面活性剂对电渗析系统影响的研究不够具体。本文考察了表面活性剂类型对电渗析法减量化工业含盐废水的影响。结果表明：以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基二甲基苄基氯化铵（DDBAC）为典型的阴离子型和阳离子型表面活性剂会对电渗析系统造成抑制效应，通过在膜表面形成污染层，导致膜电阻从4.72 Ω•cm²上升至30.46Ω•cm²和15.23Ω•cm²，从而降低浓缩倍数，相比纯氯化钠体系脱盐率分别下降4.54%和4.75%，通量下降了0.19mol/(m²·h)和0.2mol/(m²·h)，经济性降低，且SDBS和DDBAC的迁移率高达58.55%和90.45%。辛烷基苯酚（OP-10）和硫代甜菜碱（SB-12）为典型的非离子型和两性型表面活性剂，对电渗析系统没有明显的影响。相比纯氯化钠体系，膜电阻、脱盐率和离子通量均保持在同一水平。本实验揭示了表面活性剂对电渗析性能的影响机制，为电渗析法应用于工业含盐废水的减量化奠定了坚实的基础。

攀钢每年排放含TiO₂（20%～25%）的高炉渣300万吨，大量的高炉渣占用土地、引起灰尘污染，形成危害。为解决攀钢含钛高炉渣的利用问题，本文采用“选择性析出”技术，即在高炉排出高炉渣后加入保温措施使炉渣缓慢冷却，将钛组分富集到钙钛矿相中，晶粒长大，进一步选矿分离，可得到含TiO₂ 35%～50%的精矿。进一步对得到的以钙钛矿为主的含钛精矿进行了硫酸酸解的实验研究。研究表明酸解精矿的最优条件是使用小于76μm的精矿、90%的H₂SO₄，精矿和硫酸质量比为1∶1.21，180℃温度反应4h，在该条件下钛元素酸解率达到94.62%。酸解动力学实验表明，在精矿酸解反应初始阶段（x=0～0.3），化学反应动力学为主要特征；中间阶段（x=0.5～0.7）为化学反应和内扩散混合控速；酸解反应进入后期（x>0.7）为内扩散控速步骤。

在钒钛基催化剂上分别负载四种非贵金属（Ce、Cu、Mn、Fe），研究改性催化剂对中低温选择性催化还原（SCR）脱硝协同挥发性有机物（VOCs）催化氧化的性能。对四种负载金属（Ce、Cu、Mn、Fe）分别进行SCR脱硝和VOCs催化氧化，发现Ce改性的催化剂在低温段具有良好的SCR脱硝活性和VOCs催化氧化性能，被认为具有良好的协同催化潜力。之后对Ce掺杂改性催化剂进行协同评价研究，发现在275~300℃的温度区间内，3V-5Ce/Ti催化剂的NO转化率和VOCs转化率可达到100%。并分别比较了SCR反应协同VOC与未协同VOC时N₂的选择性和CO₂的选择性，发现在低温段时甲苯的引入会显著降低N₂选择性，而随着温度升高，N₂O副产物的产生，N₂的选择性恢复到未引入甲苯时。同时发现协同反应时CO₂的选择性有明显下降。对3V-5Ce/Ti催化剂的SEM、XRD、XPS、NH₃-TPD表征说明Ce的引入不会破坏载体形貌，可以为催化剂提高更多表面氧空位，从而提高催化剂的氧化还原性能，并提供更多弱酸位点作为反应位点。抗硫抗水及稳定性测试表明3V-5Ce/Ti催化剂具有良好的抗硫抗水性和稳定性。

挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）排放清单是推动VOCs深度治理和制定有效大气污染防治对策的基础依据。化工园区作为VOCs重点排放单元，是我国VOCs减排的重要靶点，但目前基于化工园区微观尺度的VOCs排放清单尚未形成一套成熟、规范的编制方法。本文结合当前研究及工作经验，运用ArcGIS空间分析技术，探讨了化工园区视角下VOCs排放清单及排放因子库的构建方法，从精细化、本土化、动态化、可视化四维度进行了优化，提出了“污染源识别-污染物数据获取-排放清单编制-排放因子库构建”的技术路径，从而获取具有时间、空间和化学物种分布的排放清单和因子库，并以河北省某盐化工园区为案例进行实证研究，建立了该园区VOCs排放清单编制的工作流程，为有效推动区域VOCs综合治理和大气污染物精细化治理提供技术支撑。