在过去的几十年里，由于许多工业问题和相关新技术的发展，颗粒和颗粒流的静电学得到了越来越多的关注。颗粒-颗粒和颗粒-壁面之间发生碰撞从而产生静电。静电的发生会受多种因素的影响，随着颗粒与壁面之间的接触会在它们的表面产生静电荷的积累，静电量可以达到饱和状态。本文分别综述了气力输送颗粒系统中的静电发生及静电平衡，着重分析了颗粒与壁面之间接触带电的两种方式（碰撞带电和摩擦带电）、颗粒流模式及受力情况，讨论了颗粒带电过程所受的影响因素，包括外界条件（温度、相对湿度）、颗粒几何条件（尺寸、形状、接触面积、粗糙度）以及受力条件（摩擦力、常压）等。此外，对气力输送颗粒系统中静电的数值计算作了简单介绍。最后，为澄清气力输送颗粒系统中静电发生的机理，对单颗粒发生静电的物理机制进行了分析。根据对相关研究结果的总结，发现由于碰撞或摩擦造成的电荷转移的工作机制尚未完全明了，这些问题将在未来逐步得到解决。

微小液体被广泛应用于微反应器中，具有传热传质效率高、高通量、集成化、方便控制等优势，微小液体流量计可以实现对样品的精确控制，但在极低流量下（μL/min乃至nL/min），微小液体流量计存在计量基标准不完善、校准难度大等问题。本文综述了目前在微小液体流量计量领域所采用的几种校准技术，主要包括质量法和体积法，并根据现有的研究给出了这些技术目前所能达到的校准范围和不确定度。分析表明，现有的质量法微小液体流量校准技术在应用于微小液体时仍具有不足，需要进一步研究多种作用机制的影响；体积法微小液体流量校准技术有多种实现方式，虽然目前仍处于探索阶段，但在未来有望成为更具有研究前景的一种方法。最后，结合微小液体流量计量技术的发展和先进测量体系的建设，展望了微小液体流量计量的发展前景。

图像法颗粒在线分析技术可以获得稀疏颗粒两相流中颗粒相的速度、粒度以及数目浓度等参数及其三维分布，具有非侵入、系统操作简便、结果直观等优点，但由于成像系统景深有限，易导致成像的离焦模糊，阻碍了其在颗粒在线测量方面的应用。然而颗粒图像的离焦模糊程度其实蕴含了颗粒的深度位置等信息，利用离焦模糊进行颗粒关键参数测量的技术逐渐得到研究人员重视。本文回顾了离焦图像法颗粒多参数测量的发展历史，简述了三种典型的离焦法（基于单相机的特殊光阑法和像散法，以及基于双相机的异像距法）颗粒深度位置测量原理，分析了不同方法的优劣势，指出在深度学习等先进图像处理算法的加持下，离焦图像法有望在颗粒在线测量领域得到更加广泛应用。

近年来颗粒粒径测量问题受到了国内外的广泛研究，其中高浓度两相流的在线测量越来越成为关注的焦点。为测量石灰石浆液在流动过程中的颗粒粒径分布，由超声在线测量装置获得质量分数10%~40%浆液在不同时间的超声衰减谱。根据Harker & Temple和BLBL散射叠加模型预测，结合基于最优正则化的加权非负最小二乘算法（ORT-WTLS）计算浆液粒径分布。结果表明：由不同粒径理论衰减谱和10dB含噪衰减谱计算的颗粒直径与设定值的相对误差均小于5%。衰减系数并非随浆液浓度线性递增，表明Harker & Temple和BLBL非线性模型适用于高浓度浆液体系的理论预测。使用ORT-WTLS算法对浆液实验衰减谱中的测量误差作加权处理并计算颗粒粒径分布，其测量结果与图像法基本吻合，动态测量误差小于7%。因此结合实验超声衰减谱、颗粒测量的非线性声学理论模型及ORT-WTLS反演算法可准确计算高浓度浆液的颗粒粒径分布。

为探究微尺度条件下蒸汽直接接触间歇凝结瞬时压力振荡特性，开展了T型微细通道内间歇凝结压力测量实验及频谱分析等。研究发现，在蒸汽温度100℃、蒸汽质量流量0.45g/min、过冷水温度40℃以及过冷水质量流量12.65g/min工况下，间歇凝结压力时域信号在-29.5～8.8kPa之间波动，压力值在2.5kPa附近的概率密度最大。此外，通过频谱分析发现压力频域信号的第一主频为10Hz，与1s内间歇凝结经历的周期数量相近。

环雾状流广泛存在于天然气等工业环境中，深入探究扰动波特性对了解环雾状流的演化规律有着重要意义。本文在内径为15mm的垂直管路中进行了不同工况条件下的环雾状流实验，分别利用电导环传感器和液膜收集系统测量了液膜厚度和夹带率，并通过双阈值方法从液膜时序信号中提取了扰动波高数据。探究了扰动波高和夹带率随气、液相流量和工况压力的变化规律，发现两者均随着液相流量的增大而增大，而随着气相流量和工况压力的增大，扰动波高呈下降趋势，夹带率呈上升趋势，验证了两者之间存在密切关联。然后分析了影响扰动波高的尺度参数，建立了基于Kelvin-Helmholtz不稳定性和界面剪切作用的扰动波高预测模型，相对均方根误差rRMSE为4.05%，且98.7%的数据点都在±10.0%的误差以内，预测效果良好。最后，将新模型与现有的扰动波高关系式进行比较，预测精度和可扩展性都有了较大提高。

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备，搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟，通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果，剖析不同构型挡板对含钒页岩搅拌槽内固液两相流的影响。结果表明：安装挡板对搅拌过程中钒页岩颗粒充分扩散有利。分段挡板条件下整体流速约为0.65m/s，相较于标准挡板更快，增幅约为15.00%。分段挡板与标准挡板对钒页岩颗粒在搅拌槽内的扩散优化效果相似，两种挡板均能缩小钒页岩颗粒的死区区域，其中标准挡板低浓度区域减少约99.14%，分段挡板沉积区域减少约91.21%。此外，分段挡板相较于标准挡板能够节省20.00%的搅拌功率。分段挡板在能获得与标准挡板相同搅拌效果的同时更加节能，具有较高的应用推广价值。

石油管道内的多相流流型识别主要集中在气液两相流和油水两相流方向且准确识别流型范围有限，为了解决油气水段塞流流型识别问题，本文提出一种基于RBF神经网络和超声传播规律的油气水段塞流流型识别方法。根据油气水段塞流的相分布特点，建立了流型识别超声测试仿真模型。采用超声透射衰减技术和反射回波技术研究水平管道油气水三相段塞流超声响应特性，提取透射衰减信号区分段塞流液膜区、气泡夹带区和稳定液塞区。利用反射信号时间序列数据中的回波能量等统计特征，通过RBF神经网络对油气水段塞流进行流型识别。结果表明，基于超声传播机理以及RBF神经网络三相段塞流流型识别率为95.7%。基于RBF神经网络的流型识别算法研究为超声技术实现水平管油气水段塞流流型识别提供了理论基础。

针对水平管道气液两相流，提出一种仅采用单模态电导传感器实现流型准确辨识和流速、含率准确测量的综合性测试方法。首先，采用由6个电极环组成的电导传感器在线获取不同流动状态下含率和速度的相关信息。其次，在信号波动分析基础上，揭示了不同流型下的流动特性，进而提取了量纲为1电压序列的均值和方差及互相关速度作为流型表征的特征向量；采用适用于小样本的支持向量机方法，以“一对一”策略构建了15个以径向基为核函数的二分类器用于分层流、波状流、泡状流、塞状流、弹状流和环状流的划分，采用交叉验证方法对模型参数进行了优化选取，实现了6种流型的准确识别，平均识别率为93.1%。最后，在流型划分基础上，针对性地提出利用量纲为1电压和互相关速度获取不同流型下分相含率和平均速度的计算模型，并与入口参考含率和参考流速进行了对比。动态实验表明，含水率和含气率的均方根误差分别为2.56%和2.73%，平均流速的均方根误差为0.69m/s。

添加金属骨架的多孔介质复合相变材料可以改善纯相变材料的低导热性能，进一步提高复合相变材料的传热速率，具有重要研究意义。本研究采用数值模拟，提出构建主干-分支两级分级结构金属骨架并与石蜡方腔相结合，形成传热效果更好的复合相变传热材料，并在此基础上添加翅片管结构来进一步优化复合相变材料的传热性能。结果表明，翅片管结构对相变传热过程影响显著，在横向主干附近产生的流速突进现象可使熔化前沿更加倾斜，腔内环状流动传热快速向方腔下部移动。优化后的复合相变材料相较于均匀骨架复合相变材料固液相变时间可缩短37.4%，熔化初期瞬时液化速率曲线的波谷提高了1.88倍并且使熔化后期800s时的最大温差减小了20.9%，提高了温度均匀性。本研究在定孔隙率情况下对骨架结构进行了改变，通过更合理的金属骨架体积分布提高了复合相变材料的储热速率。

光场成像技术可以同时记录入射光线的空间分布信息和传播方向信息，结合相关反演算法，可以进行火焰三维温度场的重建。最小二乘QR分解算法（least squares via QR factorization，LSQR）可以有效求解基于大型稀疏矩阵的线性问题，但是在对火焰辐射强度求解的过程中，难以保证求解的非负性和准确性。非负最小二乘算法（non-negative least squares，NNLS）可以保证求解的非负性，但是计算效率太低。本文提出将最小二乘残差方法（least square minimal residual，LSMR）用于火焰光场成像三维温度场重建，并研究其重建精度、计算效率、抗噪性能等指标。仿真实验表明，LSMR和NNLS算法可以在不同噪声水平下保证求解火焰辐射强度的非负性。在噪声为5%、10%、15%和20%的情况下，LSMR和NNLS算法对辐射强度的求解精度均比LSQR提高了10%以上，且LSMR算法的求解时间比LSQR和NNLS分别降低了一个数量级和四个数量级。可见，LSMR算法可以在保证求解精度的情况下大幅提高运算效率。最后用LSMR算法对模拟光场火焰进行温度场重建，在不同噪声水平下，平均相对误差都保持在1.2%以内，验证了LSMR算法在重建时的准确性和可靠性。

超音速旋流分离技术作为一种新型的多相流分离技术，在天然气脱水脱烃领域有较好的应用前景。超音速分离器内液膜特性与分离性能息息相关，本文以其湿气出口段液膜特征为研究对象，开发了一套FPC电导式液膜厚度测量系统，设计了标定装置获取传感器实际输出特性。搭建实验管段展开气液两相分离实验，研究了入口含液量与背压比对液膜特征的影响。实验显示液膜厚度低于500μm时传感器灵敏度较高，拟合曲线误差在±5%以内。时域上统计学分析表明液膜厚度呈双峰分布，基层厚度约为70µm。频域上小波包分解后第2、第3频段与其他频段能量分布变化趋势有明显差异，据此对原始信号依次进行重构、局部均值分解、求近似熵和聚类，结果表明含液量增大，液膜波动加剧，近似熵可聚类为三类，对应三种流形。采用互相关算法分析液膜扰动波速度，含液量增大其流向分量与周向分量均呈指数增长趋势，流向分量及其RMSE范围分别为84.7~339.0mm/s、1.15~4.51mm/s，周向分量及其RMSE范围分别为54.8~186.4mm/s、1.20~3.38mm/s。

碱性电解水（AWE）制氢是目前应用最广、商业化规模最大的电解水制氢技术，在碱性电解水系统中，突破析氧反应（OER）的性能瓶颈对提升电解水性能有着巨大意义。析气反应中气泡的行为会造成电极电阻的增加、反应时运输阻力的增加及电极电化学活性表面积（ECSA）的减少等影响，特别是在高电流密度下气泡对于析气反应的传质传荷阻力增加十分巨大。在碱性电解水系统中对于电极内部气泡行为的观测研究目前暂有空白。本工作通过电火花放电技术（EDM）制作出了镍基有序多孔电极，实验观测到该结构电极对析气反应中的气泡合并、对通道表面的黏附及排除过程中的禁锢有所抑制。同时，该结构电极在碱性电解水析氧反应中表现出了优异的性能，其在相同高电位下的OER几何电流密度是普通工业用泡沫镍电极的三倍之多，ECSA归一化电流密度能达到11倍之多。本文阐释了在碱性电解水系统中电极内部气泡行为，以及镍基有序孔电极是如何影响电解水性能，为工业上电解水电极设计提供了一个高效可行的方案。

基于卷积神经网络重建火焰温度场的方法近年来已被广泛采用，但是传统卷积神经网络模型随着其网络层数的增加极易出现过拟合或者模型退化的现象，导致重建误差较大。本文提出一种改进的方法，使用ResNet18网络进行火焰温度场重建，并引入注意力机制和局部重要性池化，优化提取内容，实现已知信息的充分利用，减少重建误差。实验结果表明，同时引入局部重要性池化和注意力机制后，温度场重建的平均相对误差为0.13%，最大相对误差为0.75%；相较于初始ResNet18网络，平均相对误差减少了31.58%，最大相对误差减少了34.21%。通过消融实验验证了两种因素对重建精度的影响，结果表明：同时加入两个改进模块后的温度场重建精度要优于加入单个改进模块后的精度，局部重要性池化模块对精度提升的作用更大。

利用信号分析考察密相气力输送两相流系统内子系统之间的相互联系和作用。首先，基于经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）将密相气力输送两相流系统的静电波动信号分解成若干信号分量，即固有模态函数（intrinsic mode function，IMF），再结合各IMF分量的能量比重确定出IMF1~IMF4为主干分量。之后，结合静电信号EMD分解结果、输送管道中颗粒的分布状况及颗粒运动机理的差异性三者，明确气固两相流系统内的子系统。最后，利用IMF1~IMF4的主频和方差的变化规律，分别考察了子系统之间的联系和作用。实验结果表明：水平输送管道中的气固两相流系统可分成4个子系统，分别是稀相区、交界区、浓相区以及贴壁区内的颗粒流体组织；子系统之间依靠颗粒在彼此间游走而进行联系；同时，子系统之间也存在竞争作用，该竞争是颗粒主导和气流主导两种机制之间的竞争，当颗粒悬浮性较弱时竞争激烈，当颗粒悬浮性变好时竞争减弱。

三元锂电池在电动汽车领域得到了越来越广泛的应用。对电池发生热失控时的喷阀射流速度场开展研究，将有助于反推热失控过程中电池内部的临界压力及压力变化，对辅助优化电池设计、准确预测火焰传播等具有重要意义。但是，锂电池在热失控过程中往往存在两次喷射，喷射产物不仅包括电池内的化学反应产气、电解液蒸发等，还包含部分颗粒和电池内部各部件的碎片等；此外，蒸发后的电解液也会在遇冷后凝结，使整个喷阀射流过程呈现气-液-固三相混合状态，提高了速度场辨识与测试的难度。因此，为实现在高温情况下喷阀射流的可视化及速度场辨识计算，本研究搭建了主要由高速相机、激光系统和电池防爆箱组成的实验台架，采用高速相机对电池热失控射流过程进行拍摄及处理。首先对流场流态开展初步分析；然后通过自适应滤波算法，有效降低成像时噪声的影响，并增强液滴的边缘细节信息；同时利用直方图均衡化进一步提高图像的对比度；最后，采用基于亚像素精度插值的互相关算法对喷射流场的速度场进行分析计算，得到了不同时刻的二维平面下的速度场数据，并进一步对不同时刻不同区域的速度特性进行了分析，为后续电池热失控机理研究和电池安全性能提升工作提供了基础。

湍流射流是气固快速反应过程中气相原料与固体颗粒的理想混合形式，采取有效的测试技术与分析方法获得射流与气固两相流的混合行为对研究反应过程具有重要意义。本文采用光纤探针技术获得了颗粒浓度动态数据，以提升管内颗粒聚团的传统分析方法为基础，结合小波分析，提出了射流与气固两相流混合过程中颗粒聚团的确定方法，并将射流影响区内气固间的瞬时接触状态分为颗粒聚团相、散式颗粒相以及未与颗粒充分混合的射流相。结合附壁射流理论，利用气体示踪技术获得的射流特征浓度分布结果，对理想条件下的射流中心线方程进行了修正，所得结果可预测气固两相流中射流的发展趋势。利用臭氧分解示踪技术，获得了原料射流与气固两相流混合过程中的局部反应结果，将其与气固动态混合特征及射流轨迹模型相结合，可分析流动参数对反应的影响。

能源转型使得天然气产量保持快速增长、进入高质量发展阶段，目前天然气产业体系结构也日渐完善。传统天然气流量计难以满足对现有测量精度和实时性的需求，湿天然气中液相组分影响了测量结果，这将极大地增加湿气计量的难度与成本，因此亟需一种简单便捷、高精度的在线测量方法。本研究旨在探索湿气流量的双参数测量方法，并采用叶片式旋流器将难以测量的液滴或分层流形成为气柱-液环的管内相分隔状态，来减少流型对实验的误差影响，通过采用文丘里管测量轴向压差、径向压差双参数，得出了湿气双参数测量方法。针对在高压的天然气密闭输送条件下，通过分析管内相分隔状态下相分布、压力场和速度场等因素对双压差的影响，建立了具有良好适用性的多因素相关性测量模型，并在TH油田湿气实验平台进行了现场试验验证及校准，试验效果良好并且气相与液相质量流量的误差范围为±5%和±9%。

针对天然气管道内液滴杂质难以直接检测，常规离线检测方法滞后性严重的问题。本文研究了基于微波谐振原理的液滴浓度双参数在线测量方法，利用COMSOL数值模拟建立了微波谐振测量传感器模型，通过参数化扫描确定了当谐振探针直径R_C=6mm时，传感器测量管道中心区域的电场强度最大值可达14100V/m，电流密度平均值 j_avg(x)为1015.48，电流密度最大偏差 I_max(x)为0.95，表明微波谐振测量传感器达到最优结构参数。开展了液滴浓度变化对微波谐振测量传感器影响的实验。实验结果表明，该方法与离线称重法具有良好的一致性。传感器谐振频率偏移变化量和响应幅值有效增量对液滴浓度变化敏感，并呈线性相关趋势。传感器重复率在0.25%左右波动，展现了微波谐振方法良好的稳定性。这将为高压天然气管道内液滴浓度在线测量提供一种新的指导和研究思路。

测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术，通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理，研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明，三角形液膜厚度范围为0.98~9.37μm，矩形液膜厚度范围为0.1~13μm。受重力影响，液膜厚度从顶部到底部逐渐增大，而在水平方向上液膜厚度分布均匀。随着时间的推移，重力排液导致液膜整体厚度逐步减小，顶部最薄弱处厚度率先到达最小值0.08μm后液膜整体破裂。进一步对矩形液膜进行分析，整个排液过程中液膜最大体积为2.66mm³，最大体积流量为0.28mm³/s。此外，通过干涉条纹的分布变化可实现液膜表面流场可视化，为液膜微观表面流场研究提供了新的研究方法。

螺旋输送机广泛应用于化工、冶金、粮食和运输等领域，其螺旋叶片的运动对输送状态有直接的影响。多采用封闭运输，且运行环境恶劣，经过较长时间工作后，易出现螺旋叶片变形甚至断轴等事故。通过实时检测螺旋叶片的运动速度，可及时获得螺旋输送机的运行状态。针对缺少有效的螺旋叶片运动速度检测手段的问题，本文设计了静电传感器，针对静电信号噪声干扰严重的问题，提出了基于经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）的静电信号滤波处理方法，对滤波处理后的信号通过互相关计算，可以获得螺旋叶片的上升速度。实验结果表明：螺旋输送过程中，管壁处检测到的静电信号具有周期性，且与螺旋叶片经过电极的频次一致，经基于EMD的滤波处理和螺旋转速修正，螺旋转速测量相对误差为0.67%。

燃煤电厂炉膛火焰的实时监测关系到发电经济性和锅炉的安全运行，而基于光能、热能和辐射能等能量信号的传统火检技术仅能探测火焰的有无，已无法满足日益迫切的火力发电精细化“调峰”需求。本文以实际电厂燃烧器火焰图像为研究对象，应用基于改进的Inception深度卷积神经网络（deep convolutional neural network, DCNN）的火焰状态分类方法，通过深入分析燃烧器火焰图像特点，对火焰多维度特征进行提取并制作数据集，同时将预处理后的不同类别火焰图像制作成火焰图像数据集，构建Inception DCNN，实现自动特征提取的火焰状态分类，并提出基于孪生Inception DCNN对燃烧器火焰状态进行分类。结果表明，改进的孪生Inception DCNN网络模型将火焰的状态分类问题转化为评价状态相似度问题，间接实现分类目标，识别准确率达到99.86%。

为研究超声衰减法测量油水环状流截面相含率问题，采用COMSOL仿真软件建立油水环状流模型，选择超声传感器结构尺寸6mm和超声发射频率1MHz进行研究，通过分析油水环状流超声衰减特性，确定油水环状流的超声衰减系数与截面含油率关系，并获得线性关系的测量范围。在此基础上进一步研究非理想环状流相关参数对超声衰减特性的影响，并提出将非理想环状流差别阈限用于定量评价非理想环状流因素对于理想环状流超声衰减法的影响，获得非理想环状流差别阈限±10%以内同心度和椭圆度的变化范围。最后开展了油水环状流静态验证实验。研究结果表明：油水环状流截面相含率在5%~30%范围内，与超声衰减系数呈线性关系，同时在此范围内，非理想环状流差别阈限在±10%以内的同心度和椭圆度变化范围分别为0.75~1和0~5%，实验结果和仿真模拟结果具有近似的上升趋势。

弹状流是一种典型的气液两相间歇流动形态，气弹特性参数的测量对于弹状流摩擦压降和截面含气率等流动参数测量具有重要意义。本文设计了基于声发射原理的气弹参数测量传感器，并对不同流动条件下的水平管弹状流噪声信号进行了测量。利用鲸鱼优化算法（WOA）变分模态分解（VMD）对噪声信号进行处理，结合原始信号从能量和熵的角度进行分析，完成了对水平管弹状流噪声信号的解耦。将噪声信号分解为高频的气固噪声、中频的气液噪声与低频的液固噪声。通过对声发射时域信号分析实现了弹状流频率与气弹长度参数的测量。利用CatBoost算法选取8个特征值构建了弹状流气弹频率和气弹长度的预测模型。实验结果表明，弹状流频率预测模型平均绝对百分比误差（MAPE）为5.12％，95.25％实验点的相对偏差都在±15％范围内，气弹长度预测模型MAPE为7.77％，90.48％实验点的相对偏差都在±15％范围内。

油气水多相流广泛存在于油气工业过程。针对现有油气水多相流相含率模型对超声换能器测量信息利用有限这一问题，提出了一种水基分散分层流相含率超声测试模型的优化方法。利用最大粒径模型，研究了水基分散分层流中分散相粒径变化规律，确定粒径-波长比的范围处于中波长区。根据超声脉冲回波法，采用“一发三收”超声换能器测试系统，提出了水基分散分层流中超声扩散衰减的测试方法。在此基础上，结合Faran弹性散射理论，建立了油水分散流含油率超声测试模型。利用换能器渡越时间测量信息，提出了声程波动修正参数，改进了油水分散流中混合声速测试模型，并进一步优化了含气率测试模型。仿真结果表明，水基分散分层流含气率预测平均相对误差和均方根误差分别为0.43%和0.23%，含油率预测平均相对误差和均方根误差分别为3.30%和0.28%，验证了所提出的基于混合声速的相含率测试优化模型的有效性和准确性，为油气水多相流超声测试方法提供理论依据。

双波长透射法是一种高精度的多相流相分布参数检测方法，为了进一步提高相分布测量的精度，本文提出用梯度提升决策树（GBDT）算法建立相分布测量模型。利用光学仿真，模拟气泡在不同相分布下波长为445nm和635nm的光线在气液两相流中的传播过程，采集检测平面的光强分布，分析不同相分布情况下气泡中心位置和气泡半径对光强分布曲线的影响；用GBDT建立测量模型，以光强缺失宽度和缺失偏移为特征参数，建立特征参数与气泡相分布之间的对应数据库，利用数据库对GBDT模型进行训练；用训练好的模型预测气泡的相分布。建立的测量模型对气泡相分布预测的均方误差小于0.0008mm，均方误差减小了33.33%，证明了测量模型更适用于相分布的测量。搭建了实验平台，对竖直上升气泡流相分布参数进行预测，实现了对气泡中心位置运动轨迹的追踪。

气液两相流广泛应用于多种工业领域当中，测量气泡特征参数并进行统计分析可以探究气泡的运动及生长规律，这对相关物理规律和过程控制研究具有重要意义。然而气泡在运动中会发生融合、破碎等现象，导致图像中气泡的重叠粘连，以及拍摄背景的不均匀性均会对气泡特征数据提取造成较大误差。本文采用高速摄像技术获得了不同液体流速与通气量下的气泡图像，通过对距离变换图像的极值点进行抑制与融合，改进了分水岭算法的前景标记提取方法，实现了气泡的准确分割，进而对分割气泡进行最小二乘椭圆拟合重构，获取了气泡参数。对比分析发现，相较于腐蚀运算和阈值分割提取标记的方法，本文方法准确率分别提高了22.7%与13.6%。通过对气泡特征进行统计分析，发现随着通气量的增加，气泡数量略微增多而平均尺寸显著增大，表明通气量对气泡尺寸有着重要影响。通气量相同，随着来流速度的增加，气泡破碎，气泡的数量增加且平均尺寸减小。

紫外差分吸收光谱技术已被广泛用于工业污染源废气排放浓度监测。光谱仪作为紫外烟气分析仪的核心器件，易受到温度变化而产生波长漂移，进而影响监测结果的准确性。本文提出了一种光谱仪波长“软”标定方法，通过实验建立标准SO₂吸收谱线极值波长数据库，利用SO₂吸光度极值像素点和标准SO₂吸收光谱极值波长，对光谱仪像素点与波长的对应函数进行重新拟合，以实现光谱仪波长实时校准。搭建了实验系统，并开展了光谱仪波长标定方法验证研究。结果表明，当光谱仪所处环境温度变化范围为10℃时，采用本文方法可以使993mg/m³ NO标气的测量误差从115.2mg/m³降低至21.4mg/m³，绝对误差减小了93.8mg/m³；当被测SO₂为1430mg/m³时，测量系统信噪比较高，波长校准效果最佳；针对低浓度测量现场，可通过增加光谱平均次数来增强光谱信号的信噪比，提高波长在线校准方法的效果。

近年来，利用深度学习的方法从光场火焰图像中重建三维温度分布已成为辐射测温研究领域的一个新方向。传统的温度场重建网络仍沿用平面图像的特征提取方法，不仅忽略了光场图像中记录的三维光线信息，而且没有充分考虑追迹光线的分类问题，致使先验信息的缺失和不同类型特征的杂糅，对温度场的重建精度产生负面影响。本文对网络中的特征提取过程进行了优化，首先将子孔径图像的视角信息添加到网络输入端，然后使用双分支卷积方法分别提取光场的空间特征和角度特征，最后利用注意力机制对特征在不同尺度上的重要性进行建模。本文通过正交实验验证了上述因素对重建精度的影响。仿真结果表明，与传统网络相比，优化方法重建的温度场平均相对误差降低了44.82%，最大相对误差降低了34.76%。

针对不同流动方向上超临界CO₂流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明，不同流动（水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动）方向上，实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小，而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而，在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大，但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时，不同流动方向上超临界CO₂流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大，而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知，超临界CO₂流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致，并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降，从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。

光场粒子跟踪测速（PTV）技术能够在单视角条件下重建气液两相流中气泡的三维空间位置，实现气泡运动轨迹的跟踪，为受限空间条件下气泡参数测量提供了解决方案。然而，在气泡浓度较高以及位移量较大的条件下，光场PTV气泡匹配准确率较低，由此导致气泡运动速度场测量结果出现明显的错误矢量。为解决该问题，本文提出了基于全局位置迭代以及极坐标系统相似技术的气泡匹配方法（GPPI-PCSS），通过PCSS匹配方法所获得的气泡三维速度场对单帧图像内所有气泡的位置进行迭代更新，使两帧图像中的气泡位置逐渐重合，由此获得高准确度的气泡匹配结果。通过开展鼓泡床内气泡运动行为光场PTV实验研究，对GPPI-PCSS方法的准确性进行了评价。结果表明：在采样间隔0.5~7ms、空气流量0.15~0.35L/min工况范围内，GPPI-PCSS方法的气泡匹配准确率的平均值为92.65%，分别高于传统PCSS方法的81.38%和松弛方法的84.12%。此外，通过GPPI-PCSS方法所测量得到的气泡最大运动速度范围为38.34~49.87cm/s，与理论计算值一致，由此证明了所提出的GPPI-PCSS方法可以用于光场PTV技术中，在高气泡浓度、大气泡位移条件下获得准确的气泡速度测量结果。

基于虚拟电容层析成像（electrical capacitance tomography，ECT）传感器和流电耦合仿真方法，本文动态模拟了4种典型的油气两相流流型及其相应的测量信号，并采用基于小波变换的多分辨率分析（multi-resolution analysis，MRA）和时频分析方法对压力和电容的时间序列信号进行分析。连续小波变换显示了时频二维平面中的能量分布，并在时间上有效定位了瞬时流量波动。而基于小波MRA方法对流型变化下的原始测量信号进行不同频带的分解后，压力和电容测量信号的主导频率均呈现出由中频到低频再到高频的迁移规律，为流型识别提供了有效的量化判据。在间歇流实验测量中应用信号时频分析方法，有效解析了不同流量下段塞频率、流量波动和液塞形态的变化。本文的研究方法和研究结果有望为实际过程中的流型识别和过程监测提供可靠手段。

喷雾技术在气体净化、粉尘控制、化学合成等领域应用广泛，其中液滴尺寸控制及提高喷雾均匀性是该技术面临的挑战。为此，本文拟利用表面活性剂对水雾的雾化特性进行调控，以提高喷雾均匀性，并进一步探究其对细颗粒物去除的促进作用。本文采用实验研究，首先对三种不同性质表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80）溶液的雾化特性进行了分析，探究了表面活性剂的种类和浓度对于雾化特性的影响。结果表明，与去离子水相比，表面活性剂的加入可以显著提升喷雾的均匀性，喷雾总体粒径减小，并且非离子型表面活性剂吐温80雾化形成的小液滴数量占比最高。当表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，三种类型表面活性剂溶液的液滴数达到峰值，以此作为最佳雾化浓度。此外，通过喷雾去除细颗粒物实验表明，含表面活性剂溶液喷雾可以加快细颗粒物去除速率。

现有热流密度场测量技术主要局限在分辨率低、瞬态响应慢、成本高等方面。为解决这一问题，本文提出了一种测量热流密度场的新技术。量子点是一种纳米级的光致发光半导体材料，其光致荧光光谱强度随温度的变化呈现线性变化趋势。基于该效应，设计并制作了双膜量子点试片，搭建了量子点热流密度场测量实验系统，开展了标定与测量实验。结果表明：在本研究实验范围内，量子点膜的平均光致荧光强度随温度的升高呈现线性下降趋势；测得在本研究实验条件下10s内纯水液滴受热蒸发过程中底层平均热流密度约为3.4×10⁴W/m²，测量不确定度为0.14；本研究测量方法的空间分辨率可达30μm级，响应时间为秒级，实现了对表面热流密度场的高分辨率、低延迟测量。基于分辨率高、延迟低的优势，本研究可以有效应用于旋转叶片、高速飞行器、微纳米元件等传统测量方法难以开展的测试环境。

碳达峰、碳中和战略的提出为我国各行业绿色低碳转型指明了方向，绿色氢能源有望在交通、化工、发电等多个领域发挥重要作用，推动氢产业发展可成为我国实现双碳目标的有效途径。本文在对美国、欧盟、日本和中国近年来氢产业发展情况进行比较与分析的前提下，提出了中国氢产业链的发展路径。文中指出，我国需要在借鉴发达国家氢产业发展政策的基础上，立足本国国情，统筹谋划构建从制氢、储运、加氢站建设到多场景应用的产业链。综合考虑我国的资源分布情况，加大绿氢产业布局，依据绿氢的绿色能源、绿色材料以及绿色原料的多元属性，推动氢能在交通、化工、冶金、发电等多场景的高效利用，同时我国要加强国际合作，联合研发相关新型技术与基础设施，制定涉氢国际标准，统筹兼顾氢产业经济发展与应对全球气候变暖的双重目标。

智能工厂是石化工业发展智能制造、实现绿色可持续转型的重要途径。本文从业务和技术两个方面出发，重点探讨了未来石化智能工厂建设中边缘云平台规划和需要构建的关键业务场景，并结合数据解析与人工智能提出了各场景的关键技术方法，主要包括基于数据与机理融合建模的石化生产计划与调度优化、石化生产过程多目标进化学习建模与操作优化和石化生产设备智能运行监测与故障诊断。本文的研究成果对于推动石化智能工厂建设，实现石化生产管控智能化、质量管控智能化、设备管控智能化的核心能力提升具有重要意义。

进入21世纪，随着我国化工生产装置的不断投产，有更多化工过程产生了含氧有机气体，脱氧以实现其本质安全化处置成为一项重点课题。然而，由于场景多变、组成复杂以及脱氧深度需求不一等因素，脱氧技术发展仍有诸多问题。本文立足作者长期脱氧技术研究工作经验，概述了当前化工过程含氧有机气体化学脱氧技术的应用情况以及最新研究进展。基于不同场景下的脱氧需求，分析了各类化学脱氧技术适用性及技术竞争力。针对化工生产过程形成的高含氧、大通量、连续化含氧气体脱氧，指出催化脱氧具有流程简单、可操作性强、脱氧效果好等特点，在当前实际工业应用中更具竞争力，并从工艺、催化剂等方面进行了综合分析。基于当前各化学脱氧方式特点，指出含氧有机气体深度脱氧、高含氧有机气体脱氧以及温和脱氧等技术具有广阔市场需求，是未来脱氧技术发展的重要方向。

界面浓度梯度导致的Rayleigh对流现象能够显著提高CO₂吸收过程的传质速率，然而目前该过程的传质强化机制尚未清晰。为探究Rayleigh对流传质过程的强化机制，本文以水吸收CO₂过程为研究对象，基于粒子图像测速技术（PIV）和激光诱导荧光技术（LIF）实现了不同气相CO₂分压条件下界面对流的可视化与定量测量。实验发现，界面平均浓度在对流发生的临界时刻会瞬间下降并在有序的自组织结构形成后上升，最终的界面平均浓度会随着气相CO₂分压减小而减小；对流发生后，系统传质能力的提高分为两个阶段，涡量场在有序的自组织结构形成前起主导作用，有序的自组织结构形成后，系统传质能力的提高则是由涡量场与界面浓度共同作用的结果；有序的自组织结构形成后，不同系统的平均瞬时传质系数与平均涡量具有很强的相关性，表明浓度场与速度场相互作用形成的涡量场在对流传质强化过程中发挥着重要作用。

随着可再生能源大规模并网，传统火电机组作为调配能源的地位显著增强，这对锅炉灵活调峰运行的安全稳定性提出了更高要求。本文耦合烟气侧与工质侧传热，结合管壁温计算，形成水冷壁壁温分布耦合计算方法。同时，建立了用于确定还原性气氛下的燃料硫释放以及含硫组分的相互转化过程的SO _x 生成模型。综合炉膛数值模拟、水冷壁壁温耦合计算以及包含时间维度的管壁高温腐蚀模型，提出了一种适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型并基于Matlab GUI开发了对应软件。选取一台超临界600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象，结果表明：采用壁温耦合计算模型和SO _x 生成模型得到水冷壁的壁温分布和近壁面H₂S浓度分布准确度高，为水冷壁高温腐蚀的准确预测提供了良好基础。不同负荷下水冷壁高温腐蚀特征存在差异，壁面腐蚀程度整体上随负荷降低而降低。100%BMCR与75%THA负荷下前墙水冷壁燃烧器与SOFA之间的区域腐蚀最为严重，最大年腐蚀深度分别为276μm和233μm；50%THA与35%BMCR负荷下高温腐蚀深度在燃烧器区域的上部迅速增加至最大值，分别为224μm和256μm。多工况运行水冷壁高温腐蚀状态表现为各工况腐蚀状态的时空叠加。运用水冷壁高温腐蚀预测模型可实现通过锅炉运行参数和运行时间预测多工况下水冷壁高温腐蚀状态程度的时空分布。

利用已有的流动传热实验数据，对不同湍流模型预测超临界CO₂（S-CO₂）传热能力进行了评价及选取，确定了SST k-ω 湍流模型为最优模型。分析了入口温度、热流密度、质量流速、浮升力和流动加速效应对内径为10mm的垂直加热管内S-CO₂的对流传热特性的影响。结果表明：在一些工况条件下Bu<10^-5、Bu*<5.6×10^-7和K_v<3×10^-6并不满足，表明浮升力和流动加速度效应并不能解释高质量流速下的数值模拟结果。基于超临界类沸腾理论，建立了垂直加热管内S-CO₂类沸腾传热模型，并阐述了S-CO₂传热恶化现象，径向方向上S-CO₂热物性和湍流的详细分布表明超临界传热受类气膜的厚度、类气膜的热性质和近壁区湍流动能的影响很大，成功解释了S-CO₂在高质量流速下的传热机理。最后引入超临界沸腾数SBO，提出了适用高质量流速的传热关联式。

加氢脱硫催化剂是加氢脱硫技术中不可或缺的部分，其中氧化铝负载的硫化态催化剂作为典型的加氢脱硫催化剂在工业生产中应用十分广泛。本文系统介绍了氧化铝基硫化态催化剂的研究进展，包括硫化态加氢脱硫催化剂活性相模型以及各种类型的助剂对加氢脱硫催化剂构效关系的影响。着重探讨了包括5种经典模型在内的活性相模型研究进展情况以及差异性和关联性；同时对各种类型（过渡金属以及包括ⅠA、ⅡA、ⅢA等在内的主族元素等）的助剂对加氢脱硫催化剂构效关系的影响进行了探讨。最后对加氢脱硫催化剂的未来发展方向进行了展望，指出从原子尺度上洞察催化剂的活性相结构、形态及其复杂的催化机理，结合对催化机理以及活性相的深刻认识，可控创制性能可调的高活性及选择性的多功能催化剂是未来加氢脱硫催化剂的重要方向。

采用不同浓度的盐酸对棉纤维进行预处理，并以其为生物模板，制备具有纤维条状的仿生Ru/Ba-MgO氨合成催化剂。通过XRD、FTIR、FE-SEM、EDS、BET、H₂-TPR和TG等表征技术，分别对棉纤维、Ba-MgO载体和Ru/Ba-MgO催化剂进行分析，探讨了棉纤维中纤维素氢键对Ru/Ba-MgO催化剂的影响机理。结果表明，盐酸溶液中的H⁺会破坏棉纤维中纤维素分子内氢键，使得纤维素内大量高反应性的羟基暴露出来，增强了棉纤维对Mg²⁺，尤其是对Ba²⁺的吸附，以其为模板制备的Ba-MgO载体比表面积明显增加，孔径明显减小；棉纤维经过适宜浓度的盐酸预处理可以有效调控催化剂中活性组分Ru的颗粒尺寸及其分散度；助催化剂Ba的掺入抑制了RuO _x 的产生，改善了Ru/Ba-MgO催化剂的还原性能，最终使得Ru/Ba-MgO催化剂氨合成活性和热稳定性提高。当棉纤维经过3mol/L盐酸溶液预处理时，以其为模板制备的Ru/Ba-MgO-3催化剂在425℃、10MPa和10000h^-1反应条件下具有最佳的活性，其出口氨体积分数为18.37％。

电化学储能技术的发展与电动汽车的大规模应用可有效降低碳排放；锂离子电池能量密度高，循环寿命长，是锂电储能技术与电动汽车的核心部件，其容量的提升主要受到正极材料的限制；锂离子电池三元正极材料具有污染小、成本低、性能高、容量大等方面的优点。传统液相法和高温固相法制备三元正极材料步骤烦琐、耗时长，不利于工业放大；火焰喷雾热解方法（flame spray pyrolysis，FSP）可一步制备三元正极材料，合成效率高，合成过程中无废液产生，对环境友好且易于工业化放大生产，近年来受到广泛关注。本文综述了近几年FSP方法制备三元正极材料的研究进展，首先简要介绍了FSP的发展简史、基本原理、典型装置和主要优势，其次展开分析了前体溶液组成、温度条件以及退火条件等制备条件对三元正极材料组成、结构、微观形貌以及电化学性能的影响，然后简述了FSP在三元正极材料改性和沉积技术方面的最新研究进展，最后展望了FSP制备三元正极材料的未来发展趋势。

海上溢油和工业油污泄漏频发，导致水体受到严重的污染破坏。随着生态文明建设的不断推进，为使受油污染的水体得到高效的清洁保护，各种油水分离材料和方法应运而生。其中，三聚氰胺海绵具有独特的三维柔性结构以及其他优异的特性，使用不同的方法对其进行疏水改性后被广泛应用于油水分离领域。本文概述了超润湿性表面油水分离的机理，讨论了三聚氰胺海绵在油水分离领域的研究进展，总结了近几年三聚氰胺海绵疏水改性的材料与方法以及改性后的一些特殊性质，如磁性、耐腐蚀性等。同时对各种材料与方法进行了分析评价，并对疏水改性三聚氰胺海绵在油水分离领域的发展方向进行了展望，为推动低成本、高性能三聚氰胺海绵疏水改性技术在含油废水处理中的应用提供了参考。

随着我国航空航天和电子等行业的快速发展，高性能沥青基碳纤维因其高模量和高导热等优异性能而受到广泛关注。其中，中间相沥青的制备是高性能沥青基碳纤维制备的首要环节，但因沥青组成结构复杂、杂原子较多、合成的中间相沥青产品性能不均一等因素限制，我国纺丝级中间相沥青量产化仍未实现，严重制约了相关产业的发展。本文综述了中间相沥青的形成过程和性质，对比了煤、石油、萘三种沥青原料的组成和分子结构，阐述了原料沥青中复杂成分对中间相沥青形成过程的影响以及常见的预处理方法，并对预处理方法的优缺点进行了比较，分析了直接热缩聚法、溶剂分离法、加氢改性法、催化改性法、共碳法以及其他方法的制备过程及其优缺点，并对中间相沥青形成过程中的影响因素进行了归纳总结。最后展望了中间相沥青的发展前景，针对目前的瓶颈问题提出了建议。研究者应从沥青原料出发，探究原料分子结构和工艺条件对中间相沥青结构的影响规律并阐明其机理。

由于生物质具有来源广泛、成本低廉、可再生等优点，近年来生物质基多孔炭作为电极材料在超级电容器方面的应用被广泛研究。本文以麦草生物质分离得到的纳米木质素（lignin nanoparticles, LNP）为炭前体，经碳酸锌活化预处理后在不同热解温度（600~800℃）下制备LNP基分级多孔炭（LPC）。并通过溶液反应法将δ-MnO₂纳米晶原位负载于LPC上，成功合成具有三维（3D）纳米片状结构的炭基复合材料（MnO₂/LPC）。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪等手段耦合电化学性能测试技术，对MnO₂/LPC的微观形貌、结构组成及电化学性能等进行表征。研究结果显示，LNP衍生LPC的热解温度对δ-MnO₂原位生长行为有着重要影响。当LPC的热解温度从600℃升高到800℃时，原位生长的MnO₂从纳米簇状颗粒逐渐演变成3D交联的多孔纳米片层结构。此外，以MnO₂/LPC制备的工作电极表现出优异的电化学性能。当电流密度为1A/g时，在800℃下的MnO₂/LPC具有最高的质量比电容（145F/g）；当电流密度增大至5A/g时，其比电容量仍保持为110F/g，并具有良好的倍率性能（75.9%）；同时，该复合材料组装成的对称超级电容器在二电极体系下具有较高的比电容（87F/g）和能量密度（3.03W·h/kg）。

现有导电凝胶材料在实际使用时存在诸多缺陷，因此设计出一种兼具高强度、高黏附性和高导电性的凝胶材料具有重要的应用意义。本文以丙烯酸（AAc）和丙烯酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯（AAc-NHS ester）为基体，聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）为交联剂，引入氧化石墨烯（GO）作为增效成分，通过光引发一步聚合法制备了复合凝胶材料（PAA-NHS/GO）。GO的引入提高了体系的交联度，增强了凝胶的稳定性并赋予了凝胶高导电特性。PAA-NHS/GO的拉伸强度、断裂伸长率、电导率分别可达0.336MPa、302.6%和0.93S/m。复合凝胶的功能基团能与组织表面产生强黏附效果，黏附强度超过40kPa，同时还具备高生物安全性和优异的生物相容性。在外力作用下，复合凝胶表现出稳定的应变传感特性。而在用于心电信号监测时，复合凝胶的灵敏度高，并可实现稳定清晰的信号传输。PAA-NHS/GO作为新型导电黏附凝胶，有望用于柔性可穿戴、生物传感、电子皮肤等领域。

生物炼制工业中得到的酶解木质素较好地保留了原有木质素的结构特性，具有丰富的醇羟基和酚羟基等活性基团，可应用于生物基酚醛树脂的制备。本文对酶解木质素进行纯度、醇羟基和酚羟基结构表征，并替代部分苯酚用于酚醛树脂（PF）的合成及应用性能的研究。受限于木质素结构的复杂程度，无法有效确定反应进程并优化，提出通过在线红外光谱仪实时记录关键峰变化来实现跟踪木质素基酚醛树脂的制备过程。以1020cm^-1附近红外吸收峰研究体系中甲醛量的变化规律，优化木质素酚醛树脂工艺条件。结果表明，采用多步反应形式添加甲醛和氢氧化钠控制反应体系pH大于10.5，有利于酚醛树脂的合成；制备过程中理想聚合温度控制在88~95℃，木质素添加量最大可达到60%，制得酚醛树脂胶黏剂用于胶合板制备，胶合强度达到0.90MPa，甲醛释放量低至0.142mg/L，均满足E0级Ⅰ类胶合板要求。

1-烯丙氧基-2,3-环硫丙烷开环聚合得到侧基带乙烯基的线型聚硫醚（P1），通过巯-烯click反应引入足够量的羧基，赋予其水溶性。修饰后的线型聚硫醚（P2）将硝酸银原位还原成银纳米颗粒（Ag NPs），将其用作抗菌剂。TEM测试表明成功制备出粒径尺寸为5~20nm的Ag NPs；且XPS分析证明了Ag NPs与P2聚合物链上的硫元素形成银-硫配位键。P2与Ag NPs通过银-硫配位作用形成复合交联剂（Ag NPs@P2），在过硫酸钾（KPS）的引发下，再与丙烯酰胺（Am）进行自由基聚合制备抗菌水凝胶。对大肠杆菌进行抗菌实验，结果表明Ag NPs@P2/PAm具有协同抗菌的能力，且负载质量分数为2%的Ag NPs@P2抑菌效果最好。该水凝胶克服了传统抗生素水凝胶的耐药性问题以及无机/有机组分相容性差的缺陷，为设计新型协同抗菌水凝胶提供了一种全新的策略。

采用具有耐辐照特性的溴化聚（异丁烯-对甲基苯乙烯）（BIMS）为基体橡胶，与苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）共混，以烷基苯酚二硫化物作为硫化交联剂，并配合一种生物基增塑剂，采用动态硫化工艺，制备了一种医疗器械用耐辐照动态硫化热塑性弹性体（TPV）。通过对不同剂量辐照后TPV的基本理化性质、顶空气相色谱、红外图谱、热稳定性、动态机械性能和力学性能对比分析研究发现，在辐照灭菌（≤40 kGy）后，产品性能未发生变化，可满足常规医疗器械用弹性体制品对耐辐照性能的要求。

合成了1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐（[Emim][OMP]）和1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸乙酯盐（[Emim][OEP]）两种烷基咪唑亚磷酸酯离子液体，并使用核磁共振波谱仪和元素分析仪对产物进行了表征，在常压下测定了其热稳定性、相行为、密度和黏度（293.15~353.15K）、电导率和表面张力（293.15~343.15K）。采用自然对数方程关联离子液体的密度，根据实验值计算得到离子液体体积性质，包括热膨胀系数、分子体积、标准熵和晶格能。采用VFT方程关联离子液体黏度和电导率。采用线性方程关联表面张力，并根据实验值计算得到离子液体的表面熵和表面焓。实验结果表明，两种离子液体的分解温度（T_onset）分别为271.0℃和259.2℃，玻璃化温度（T_g）分别为 -84.87℃和 -85.00℃，离子液体的密度、黏度和表面张力随温度的升高而减小，而电导率随温度的升高而增大。Walden规则分析表明，两种烷基咪唑亚磷酸酯离子液体均符合Walden规则，且均被归类为“good ionic liquids”。

1,2,4-丁三醇（BT）是广泛应用于各领域的高附加值化合物之一，利用纤维素水解液发酵生产BT需要一株能够耐受其中抑制物的菌株。在水解液中常见抑制因子糠醛存在下，大肠杆菌的发酵严重受限。本研究首先在含有BT合成途径的大肠杆菌中过表达四种糠醛耐受相关的基因：yghA、thyA、mdtJI和pntAB。在0.4g/L糠醛压力下，所有改造菌株的生长均有不同程度的提升，其中过表达pntAB基因的菌株生长最好，同时有助于BT合成酶的酶活力或转录水平的提高，BT产量达到11.0g/L。当以玉米芯纤维素水解液为底物时，过表达yghA、thyA和pntAB均明显促进了大肠杆菌的生长与BT产量的提高，其中yghA基因表现最好，在摇瓶中获得了3.36g/L的BT，在5L发酵罐中BT产量达到15.3g/L，转化率为63.8%。该策略为玉米芯纤维素水解液发酵生产BT提供了借鉴。

除草剂已被大量使用于现代农业生产，而长期使用除草剂可能造成其在土壤中大量残留，或通过降水、淋溶和径流污染水体，因此引发环境污染问题和食品安全问题。生物炭作为一种绿色、高效的吸附剂已被广泛用于修复有机物污染水体和土壤。本文介绍了酸碱、有机物和金属盐浸渍改性，纳米零价铁和微生物负载改性等生物炭改性方法；综述了改性生物炭在除草剂污染修复中的应用情况，对比分析了生物炭改性前后的修复效果；探讨了改性生物炭自身特性、环境条件对改性生物炭修复除草剂污染的影响及机制。未来仍需对改性生物炭在除草剂污染修复过程中的稳定性、长效性和安全性等方面开展研究。

以沥青基球形活性炭为载体，采用等体积浸渍法将不同浓度的柠檬酸负载到活性炭孔隙内。通过固定床动态吸附装置评价柠檬酸改性活性炭对氨气吸附性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱和氮气吸脱附对改性前后活性炭的理化特性进行表征分析。结果表明，当柠檬酸负载量为60%（质量分数）时，改性活性炭对氨气的吸附性能最佳，氨气防护时间为194min，单位活性炭的氨气吸附容量为42.8mg/mL（66.8mg/g），是未改性活性炭吸附容量的24倍；吸附剂的总比表面积和孔体积以及pH都随着柠檬酸负载量的增加不断减小，其中微孔的比表面积和孔体积与柠檬酸负载量的相关系数R²分别为0.9944和0.9842；柠檬酸的利用率随着负载量的增加不断减少，氨气与柠檬酸反应生成柠檬酸铵，产物主要沉积在微孔内，微孔对氨气吸附至关重要。

将疏水性聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜组装成膜接触器，开发了膜接触式臭氧（O₃）传质技术。对比了气泡传质和膜接触传质的差异，通过O₃传质模型和阻力模型对该技术的主要影响因素和传质机理进行了研究。结果表明，O₃可以有效地通过疏水性PTFE膜进行传质，当搅拌速度达到1500r/min时，膜传质的表观传质系数（0.3049min^-1）与气泡传质（0.3109min^-1）相当。同时，膜表面的疏水结构将尾气的湿度降低到0.8g/m³以下，远低于气泡传质（>11.5g/m³），符合进入臭氧发生器的标准，具备回收氧气的可行性。O₃的传质通量受液体流速、pH、污染物浓度、气体流量以及进气O₃浓度的影响。在pH=11、苯酚浓度为0或pH=7、苯酚浓度为20mg/L时，传质通量达到了0.16g/(m²·h)。O₃传质过程的传质阻力主要由膜阻力和液相阻力组成，而通过液相条件控制可以有效减小液相阻力，因此进一步降低传质阻力需要膜技术的发展。

研究了低强度超声波对厌氧氨氧化EGSB反应器处理无机高氨氮废水的影响，考察了超声波处理对反应器脱氮性能、厌氧氨氧化颗粒污泥特征、胞外聚合物以及微生物菌群的变化情况。结果表明，低强度超声波可提高厌氧氨氧化反应器脱氮效能，在进水氮负荷为6.03kg N/(m³·d)时，总氮去除率提高了11.40%，抵抗氮负荷冲击能力也得到了增强。周期性超声波辐照后，颗粒污泥粒径维持在1.0~1.5mm，有利于改善传质效率，提升厌氧氨氧化颗粒污泥活性和减少颗粒漂浮。污泥EPS总量有显著增加，其中紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）增加较为明显，有助于维持颗粒污泥的结构稳定性。污泥表面官能团种类不变，但羟基、羧基、氨基等基团有所增多。颗粒污泥的比厌氧氨氧化活性提高了33.2%，通过简化的Gompertz方程模型发现超声组的厌氧氨氧化菌生长速率（0.0127d^-1）高于对照组（0.0107d^-1）。高通量测序显示，超声波促进了厌氧氨氧化菌及其共生菌，其中Candidatus Brocadia提升了22.03%。同时严重抑制了部分反硝化细菌，使厌氧氨氧化菌的底物和生存空间更加充足。