采用固态电解质代替有机电解液的全固态锂电池具有高安全性和高能量密度等优点，有望成为下一代能量存储设备的解决方案之一。虽然行业内对全固态锂电池发展的趋势普遍持有共识，但目前全固态锂电池产业化仍面临很多挑战，如硫化物电解质的水氧稳定性差和阴极与固态电解质界面问题、氧化物电解质的界面阻抗高和加工性能差以及聚合物电解质室温离子电导率低和电化学窗口窄等关键问题尚未解决，制约全固态锂电池的规模化应用。本文通过调查研究，综述了国内外全固态锂电池的技术发展现状，剖析提出了全固态锂电池技术难点和解决方案，最后，对全固态锂电池未来攻关方向进行了展望。

环烯烃聚合物是一类性能优良的热塑性工程塑料，其单体降冰片烯的制备工艺复杂且存在工程安全问题，长期被少数企业垄断，价格昂贵。关于降冰片烯合成的报道多为专利，年代跨度大且缺乏系统性综述。本文围绕降冰片烯的制备过程，首先对双环戊二烯裂解制备环戊二烯工艺进行了总结，按照液相法、气相法进行分类和比较，分析了两种方法在反应温度、停留时间、反应设备、稀释剂和阻聚剂等方面的区别，探讨了两种方法的优劣势。之后总结了液相法、气相法或超临界法下加成反应制备降冰片烯的工艺特点，分析了不同制备方法在温度、压力、反应器形式、稀释剂等方面的区别和优劣势，为降冰片烯制备工艺的设计与优化提供了参考借鉴。最后，对多环降冰片烯衍生物的制备工艺进行了介绍。

本研究开发的煤气化专有模块集成了煤气化的热解过程与气化过程模型。根据热解模型计算得到煤热解后的组成，基于吉布斯自由能最小化的原理构建平衡模型，采用Rand法将有平衡约束的最优化问题转换为无约束的最优化问题，简化煤气化过程模型的求解方法，得到煤气化反应产物的组成，并以煤气化工业数据为例，检验开发的煤气化模型的准确性。基于开发的煤气化反应器模型，考察了煤浆浓度和氧煤比对气化产品组成的影响。结果表明，当煤浆体积分数为52.5%~65.5%时，有效气体体积分数由71.6%增加至81.2%；当氧煤比由491增大到560时，有效气体体积分数增大至最大值77.75%后又逐渐减小。有效气体体积分数随着煤浆浓度增大而增大，随着氧煤比浓度增大呈先增大后减小趋势。开发的煤气化专有模块对煤气化过程的模拟结果准确可靠，具有重要的实用价值。

对质子交换膜燃料电池催化剂浆料制备工艺中浆料的混合过程进行了深入研究。通过实验测量获得了浆料流变特性、密度与铂-碳颗粒体积分数之间的关联关系，并建立了浆料混合过程的“液-固-气”三相流动模型。在此基础上，结合桨叶搅拌和高速剪切分散作用，对浆料混合过程中混浆装置内部的流场结构和铂-碳颗粒分散特性进行了数值模拟。结果表明，在搅拌桨叶作用下，混浆装置内形成的大尺度流动结构未能有效抑制铂-碳颗粒的沉降现象。然而，引入高速剪切分散装置后，不仅能够通过抽吸作用缓解铂-碳颗粒的沉降，还能通过狭缝喷射流动增强混合效果，从而显著改善铂-碳颗粒在流场中的分散特性。上述结果为混浆装置结构设计与改进提供了重要的指导，为质子交换膜燃料电池催化剂浆料的高效制备提供有力的理论支撑。

根据原油常减压蒸馏装置用能特点，本文利用夹点分析方法对原油常减压蒸馏装置热集成方案进行分析评价，借助提出的热集成有效值评价指数，探讨基于夹点分析的常减压装置热集成优化策略，并研究该指标在夹点之下热集成、跨夹点热集成及夹点之上热集成等不同的热集成方案中的应用，所提出方法可用于判断常减压装置热集成方案是否切实有效，能够有效指导炼油企业常减压装置间的热集成。案例研究表明，跨夹点高温热水热集成方案中，热集成有效值仅为7%；夹点之上相同温度，不同热量催化油浆A与催化油浆B热集成方案中，热集成有效值分别为100%与60%，分别降低了装置热公用工程负荷约25%与30%。

解决化学反应动力学建模的正问题和反问题研究有助于更深地理解反应机理，降低实验成本。本研究以一维填充床甲烷无氧芳构化（MDA）反应为案例，利用物理信息神经网络（PINN）将化学反应机理方程耦合到损失函数中，以此构建动力学建模和参数反演的求解框架。首先，通过正问题求解确定最佳神经网络超参数方案，结果表明构建的正问题模型在求解MDA反应动力学方程上有良好的预测性能，训练和外推的L₂误差分别为0.19%和0.95%。在此基础上，在0、0.1%、0.3%高斯噪声下，利用标签数据反演反应速率常数，训练得到的预测值与真实值相对误差均在0.5%内，体现出了反问题模型在低质量数据下进行未知动力学参数反演的能力。

管壳式换热器作为应用最广泛的换热器，对其进行优化设计是一个十分重要的研究主题。现有的设计方法多数是基于启发式方法求解或调用商业求解器，其运算速度较慢且不能保证设计解的质量。本文将集合修剪算法应用于管壳式换热器的自动设计，将管外径、管长、壳程直径、管程数、扭曲片节距、扭曲片厚度等定义为离散变量后输入，程序自动输出设计结果与方案。对采用扭曲片内插件的管壳式换热器进行自动设计优化，分别以最小化换热面积、年度总费用、净现值作为优化目标进行单目标优化。对比发现集合修剪算法可以保证设计解的全局最优，同时降低优化求解时间，可在0.5~2s内给出结果。以换热面积最小化为目标函数的优化结果显示，集合修剪算法可得到更小的换热面积，比文献值减少了0.7%，同时采用强化传热可减少换热面积。热流分配在管程时，强化技术降低了7.7%的换热面积，管程侧的压降则提高了16.9%；热流分配在壳程时，则降低14.6%的换热面积，管程压降提高了98.7%。以最小化年度总费用和净现值为目标的优化结果显示，强化传热的费用低于未强化情况，热流分配在管程时费用降低13.1%，分配在壳程时则降低0.57%。此外，换热器的费用也会受到成本参数的影响。

基于数据驱动的故障诊断技术可以帮助操作人员及时有效发现和检测异常情况，是当前工业与大数据融合的热点领域之一。深度卷积神经网络（deep convolutional neural networks，DCNN）是最常用的基于数据驱动的故障诊断模型，但其激活过程存在正负值计算不匹配以及信息流通效率低导致的参数冗余问题。本文提出一种基于最大平滑单元（maximum smoothing unit，MSF）函数的新激活机制克服传统激活函数的缺点，并且引入注意力机制 （attention mechanism）结合门控循环单元 （gated recurrent unit，GRU）提升DCNN的信息流通效率克服参数冗余问题，以综合提升传统DCNN模型的故障诊断性能。强化深度卷积神经网络（enhanced deep convolutional neural networks，EDCNN）的现有模型表现出显著提高的故障诊断性能，这在工业致动器控制系统和工业酸性气体吸收过程中的应用得到了验证。两个过程的平均故障诊断率均超过99.0%。

深层/超深层油气资源是我国未来油气勘探开发和增储上产的重点突破领域。压裂是实现超深层油气高效开发的重要手段，但超深层压裂面临的苛刻条件对压裂液提出了新的挑战。现从增稠剂、交联剂和延迟交联技术三方面对超深层耐高温压裂液研究进展进行综述。回顾国内外常用稠化剂和交联剂对于提升压裂液耐温性能的发展历程，明确现有深层/超深层压裂液的耐温界限。目前在压裂液延迟交联的技术方法中依靠环境响应的延迟交联技术最具有应用潜力，但耐温压裂液仍然存在“用剂浓度高、分子结构复杂、井筒摩阻高”的问题。研发具有低伤害、高减阻、低成本的耐高温延迟交联压裂液将是超深层压裂液未来的发展方向，可为进一步完善我国深层/超深层油气高效开发压裂工作液技术提供借鉴。

全钒液流电池（VFB）具有功率大、容量大、效率高、安全性能高的特点，近年来在储能应用方面受到广泛关注。离子导电膜作为VFB的关键组件，存在严重的钒离子交叉污染问题，易造成电池容量损失，降低电池使用寿命，因此深入了解VFB离子导电膜的选择性和质子传导对电池性能具有重要意义。本文综述了VFB中阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜以及多孔膜等的研究进展，分析了离子导电膜上钒离子的渗透和质子的传输，重点总结了离子导电膜的改性、超薄复合膜设计、膜内微观结构优化及离子基团功能化对提高离子导电膜选择性和电导率的影响，较为全面地阐述了当前VFB离子导电膜选择性和电导率之间的平衡问题，为开发高性能、低成本、长寿命的离子导电膜，促进其商业化发展提供了参考依据，并展望了基于质子传导机制的氢键网络结构、多孔导电膜、低成本的超薄复合膜以及利用分子动力学模拟离子跨膜来提高VFB离子导电膜选择性的研究方向。

为解决传统燃气锅炉污染物排放量高、体积大等问题，研发了一种全预混冷凝式燃气锅炉，采用并排的水冷板翅插合形成燃烧器头部及冷凝换热段，二者之间设为炉膛，锅炉本体采用挤压铝工艺一体化成型，结构紧凑、换热能力强、耐腐蚀、工艺简单、成本低。由于模型对称，对其基础单元的流场、温度场、火焰长度及污染物排放特性进行数值模拟研究，并通过燃烧实验对模拟结果进行验证。结果表明，该燃气锅炉在12~24kW的热负荷范围内流场均匀，易于点火和稳定燃烧。钝体与火孔出口之间的距离为4mm、钝体宽度为1.0mm、过量空气系数为1.2、燃烧室长度为120mm，满负荷24kW燃烧时，锅炉排放的NO _x <95mg/m³，CO<50mg/m³，锅炉本体尺寸仅为229mm×251mm×60mm，实现了燃气锅炉的超紧凑低排放，对全预混水冷燃气锅炉的节能减排及低碳设计、改造具有重要的现实指导意义。

水和能源短缺严重制约沿海以及海岛经济的发展。将可再生能源与水电联产系统耦合，可有效解决这一问题。本文建立了风光储一体化水电联产系统的优化和调度模型。首先，建立了各单元的数学和经济模型，以系统的总年费最低为目标。然后运用遗传算法（GA）求解，优化得到春、夏、秋、冬4个典型日的系统最佳结构及容量配置。系统中水电的满足率大于99%，并且弃风、弃光率小于2%。最后确立了各典型日的最佳运行方案，包括风力、光伏、反渗透单元的生产负荷，供需匹配关系及各单元设备运行状态。结果表明：各典型日中风光互补供给功率均比较平稳，反渗透单元的运行负荷变化较大，但额定功率运行的时长均为50%左右。抽水储能单元也充分发挥其削峰填谷的作用，在各典型日的运行时长占比均超过75%。本文设计的系统为水电联产系统工业化运行提供指导。

电解碳酸氢盐体系可避免CO₂解吸过程中的能量密集型步骤，更具经济性及技术可行性。但目前阴极存在原位产生CO₂快速逃逸现象，CO₂不能充分参与反应并导致CO₂利用率低等问题，本文将活性炭（activated carbon，AC）作为吸附层修饰电极，与CO₂催化材料Ag均匀混合以构建吸附催化一体化电极，有效调控气体扩散电极孔隙结构，同时探究了不同炭材料的CO₂吸附特性对电解碳酸氢盐性能的影响。在Ag∶AC = 4∶1、Ag纳米颗粒载量为2mg/cm²、全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物（Nafion）质量分数为3.04%时，AC修饰Ag电极具有最高的CO法拉第效率，在100mA/cm²和200mA/cm²电流密度时分别达到59.02%和53.79%。稳定性测试表明该电极能够保持11h的高效运行，CO₂利用率达68.61%。证明了AC修饰的催化吸附一体化电极在电解碳酸氢盐体系中可有效吸附CO₂，提高电化学性能。

我国不同地区的垃圾含水率有很大差异，为了探究垃圾含水率对气化特性的影响，更进一步地实现生活垃圾资源化利用，本文基于Aspen Plus建立了垃圾气化的工艺流程模型，分析了不同含水率下的温度对气化合成气组分、碳转化率（CCE）、低位热值（LHV）、气体产率的影响，气化温度提高促进CCE、LHV先降低后升高。结果表明升温和增加含水率可提高CCE、降低LHV，温度小于650℃时，增加含水率可促进气体产率，温度大于650℃时，增加含水率会降低气体产率；通过诸多气化指标得出垃圾含水率为25%、气化温度为850℃时为最优工况，在此基础上，40.63%的产气燃烧比例放热可以为干燥、热解、气化阶段提供热量，实现系统的热量自给。当气化温度和产气燃烧比例不变时，随着垃圾含水率的提高，气化系统对外界放出的热量先增加后减小。

与两步法制航煤相比，一步法生产过程具有成本低、反应步骤简单、能源消耗低等优点。一步法高效制航空煤油的关键是催化剂的选择，催化剂需要同时具有加氢脱氧、异构和选择性裂化等性能。本文阐述了近年来植物油一步加氢制航煤双功能催化剂的选择与制备，并介绍了双功能催化剂中酸中心与金属中心对反应的贡献。具有十元环孔道的微孔分子筛具有独特的异构烃选择性，但与介孔分子筛相比，反应物与产物分子扩散阻力较大，因此合成分级孔分子筛或介微孔复合分子筛是未来催化剂载体的较优选择。同时探讨了活性金属对催化反应活性的影响，与贵金属催化剂相比，双金属、过渡金属、过渡金属硫化物与过渡金属磷化物表现出优异性能的同时可以降低成本。最后探讨了催化剂的制备方法对活性物种分散度的影响，高分散的过渡金属催化剂在反应过程中显示出更高的反应活性。

二氧化碳（CO₂）作为一种来源丰富的C₁资源，如何实现其资源化利用是当前研究的热点之一。多孔离子聚合物（porous ionic polymers，PIPs）由于结合了多孔聚合物和离子液体的优点，从而对CO₂吸附和转化表现出了巨大的潜力。本文从PIPs的合成方法、结构性质以及催化活性的角度出发，系统综述了近年来聚离子液体（自由基聚合）、超交联离子聚合物和金属有机骨架（MOFs）基离子聚合物等多孔离子聚合物催化剂在CO₂环加成反应的应用，总结了各类催化剂制备方法的优缺点和结构特征，分析了PIPs在CO₂环加成反应中的构效关系以及催化反应机理。最后，对PIPs用于催化CO₂环加成反应的应用前景进行了展望，主要包括如何提高PIPs的催化活性、稳定性和应用范围以及降低其工业应用的成本。

H₂O₂低温催化氧化法脱硫脱硝技术在燃煤电站深度调峰过程中可以应用于低温烟气。本文搭建中试热态实验系统，选取工业蜂窝状TiO₂催化剂，通过X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）和扫描电子显微镜（SEM）等对其进行表征，进行脱硫脱硝一体化实验研究，探究各因素对H₂O₂低温催化氧化脱硝效率的影响规律。结果表明：微观下纳米TiO₂颗粒分布均匀、分散性好、纯度高。在单独脱硝实验中，温度对NO氧化和脱除效率影响较小；不采用催化剂时，NO的氧化脱除主要依靠H₂O₂自身的氧化性以及少量H₂O₂分解生成的‧HO₂，效果较差。采用催化剂后，随着H₂O₂/NO摩尔比增加，NO氧化及脱除效率与无催化剂时相比大幅提升。在脱硫脱硝实验中，无催化剂条件下SO₂对NO的氧化和脱除效率有明显促进作用；有催化剂条件下，当H₂O₂/(NO+SO₂)摩尔比为0.5时，NO与SO₂对‧OH的利用存在竞争效应，随着SO₂浓度的增加，NO氧化及脱除效率逐渐提升，SO₂脱除效率逐渐降低。采用蜂窝TiO₂催化剂，当H₂O₂/NO摩尔比为8时，NO氧化效率达90.4%，NO _x 脱除效率达63.7%，SO₂脱除效率可达到100%。

烃类化合物选择性催化还原氮氧化物（SCR-HC）是一种很有发展前景的脱硝技术。催化剂有效的氧化-还原能力是影响其活性的关键因素。利用水热法制备了新型有机金属骨架MIL-100(Fe)，通过超声浸渍法合成不同Cu含量的mCu-MIL-100(Fe)催化剂，在固定床微反应器中对其催化C₃H₆选择性还原NO的特性进行了实验研究。结果表明Cu的引入使MIL-100(Fe)催化活性得到改善。2.3Cu-MIL-100(Fe)的NO转化率在275℃下可达到100%，275~400℃范围内可维持85%以上NO转化率及90%以上N₂选择性，且具有较好抗SO₂的能力。通过各种技术手段对催化剂的微观结构及物化性质进行了表征，并对反应机理作了进一步讨论。N₂吸附-脱附结果表明，加入适量Cu可以增大催化剂的比表面积，并增强催化剂表面对反应气体的吸附能力；XPS研究结果表明，Cu可以提高催化剂表面的氧空位数目。Cu与Fe之间具有协同作用，二者之间存在电子转移现象。H₂-TPR曲线表明Cu使催化剂的还原特征峰向低温方向移动，增强了其还原性能。

能源环境问题日益严重，亟需发展节能环保的降温技术。辐射冷却材料及技术具有无需消耗能源即可辐射降温的特点，成为近年来备受关注的研究领域。辐射冷却涂料具有制备简单、成本低廉、应用方便等优点，展示出重要的科学研究价值和巨大的工程应用前景。本文归纳了辐射冷却涂料的制冷原理与研究现状，包括无机涂料、有机涂料和有机-无机复合涂料，阐述了辐射冷却涂料在建筑节能、人体热管理和航空航天的应用。最后，从辐射制冷涂料的性能与实际应用相结合的角度，提出了提高辐射冷却涂料的耐候性、开发涂料新应用与动态制冷涂料是未来发展趋势。辐射冷却涂料的研究对于解决能源问题、建立环境友好型社会有重要意义。

激光诱导石墨烯（LIG）是通过激光直接照射碳前体得到的一种三维多孔石墨烯材料。凭借制备过程简单、可任意图案化、价廉质优等优势，LIG在柔性应变传感器领域受到极大关注，已广泛应用于医疗健康、运动监测、人机交互等领域。本文着重介绍了LIG的制备工艺，激光参数、碳前体及掺杂改性等影响其结构-性能的因素，以及LIG在柔性应变传感器应用的最新进展，其中激光参数包括激光功率和扫描速率、图像密度、焦距及气氛环境；碳前体包括芳香族聚合物和天然材料；掺杂改性包括原位掺杂和后处理掺杂。指出开发生物兼容性高、可降解的碳前体是电子产品可再生性和可持续性的重要需求，大变形、快响应是LIG基柔性可穿戴传感器的探索目标，多功能传感集成是LIG基柔性可穿戴传感器的发展趋势。

纳米氢氧化镁因其绿色、高效等优势在塑料、橡胶等高分子材料的阻燃方面有广泛的应用前景。随着研究的深入，沉淀法、水热/溶剂热法和微波辅助法等制备方法已在纳米氢氧化镁的制备中占据主导。本文首先从纳米氢氧化镁形貌与粒径的控制方面介绍了这3种主流制备方法，对部分制备过程中的作用机理进行了探究，对每种制备方法的优劣进行了阐述，进而对制备方法进行对比总结。其次讨论了纳米氢氧化镁在应用领域存在的问题及解决办法，概述了其在多种高分子材料阻燃领域的应用，并以理论结合实例从多个角度探究了纳米氢氧化镁的阻燃机理。最后对目前纳米氢氧化镁制备方法和应用方面遇到的机遇和挑战进行了展望，希望能为纳米氢氧化镁的进一步深入研究提供有益的启发和参考。

膜技术在二氧化碳捕集和分离过程中以高效、节能、经济等优势成为当前研究的热潮。聚合物膜由于可加工性强、成本低廉等优点已被广泛商业化，但聚合物膜存在渗透性和选择性的“trade-off”效应问题，即高渗透性膜选择性反而低，反之亦然。将多孔材料加入聚合物基质中制备的混合基质膜能够实现气体渗透性和选择性的同时提升，成为气体分离膜领域的研究趋势。本文综述了聚醚嵌段聚酰胺（Pebax）为聚合物基质、多孔材料为填料所制备的混合基质膜在二氧化碳分离稳定性方面的研究进展。概述了沸石、金属有机骨架和共价有机骨架三类多孔材料在水、酸、碱和有机溶剂等存在下的化学稳定性并对其机理进行解释。重点介绍了以Pebax为基质的混合基质膜在CO₂分离过程中抗湿性和长期稳定性的研究现状。最后，针对膜稳定性在气体分离领域的发展，提出了多孔材料和膜在基础研究中的研究重点，指出了理论交叉实验以及多样化手段评估膜稳定性的研究方向。此外，从填料和聚合物的设计制备角度提出了改善膜稳定性的策略，旨在进一步提升Pebax混合基质膜对CO₂混合气体的分离稳定性。

基于传统储存介质的信息常常以静态形式显现，无法面对当下伪造、仿制技术带来的挑战。因此，荧光水凝胶——一类具有优异的刺激响应发光特性，结构和功能易于设计和调控的智能响应类“软材料”，由于其能够在特定的外界刺激下呈现颜色的变化或者形状的改变，因而在信息安全和防伪领域引起了广泛的研究兴趣。本文概述了荧光水凝胶基信息储存材料的构筑历程，详细归纳了信息加密与保护模式从单级加密到多级加密（三维加密平台和迷惑信息加密）模式，再到具有时变效应的动态加密模式的阶段性演变。最后，就荧光水凝胶的构筑方法和信息加密应用方面，深入讨论了其面临的挑战、机遇和未来发展前景。本综述旨在促进荧光水凝胶基信息储存材料及其加密性能的进一步发展，为未来更智能、安全型信息加密体系的研发提供思路。

银具有广谱抗菌、低毒无耐药性的特点，是一种可应用于长期载人航天任务水处理系统的优选抗菌剂。本文首先介绍了银的抗菌机理，分别从抗菌剂和载体材料两个角度对载银抗菌材料进行了分类，重点关注载银抗菌材料的缓释性能，并从银离子负载优化、载体材料预处理和负载制备工艺优化三个角度总结了现阶段增强载银抗菌材料缓释性能的途径。结合地面水处理工程中载银抗菌材料的应用实际，现有载银抗菌材料的缓释效果有限，且银离子释放浓度低。基于长期载人航天任务中水处理系统杀菌抑菌的应用工况，要求载银抗菌材料能够实现长效稳定缓慢释放，基材性能稳定且无次生污染物溶出，并可耐受航天发射上行力学要求。如能实现，不仅是对现有空间站洁净水电解加银技术的补充，更对我国长期载人航天任务的多场景抑菌杀菌具有重要应用意义。

随着对石油资源需求不断上升和开采难度不断增加，提高采收率的技术需要不断创新，纳米材料作为一种新型材料，由于具有纳米尺寸和独特晶界结构，导致其具有独特的性质，在提高采收率方面具有很大的潜力。本文系统综述了纳米材料在提高采收率方面的作用机理，包括降低表/界面张力，增加毛细管数；结构分离压力作用，微观展示石油从岩石上剥离；改变润湿性，加强水渗吸作用；增强乳液和泡沫稳定性从而增强体系稳定性；改善流度比增加体积波及效率；抑制沥青沉积，催化沥青分解，防止孔隙堵塞和减少地层伤害；抑制颗粒运移、减少地层伤害等。列举了纳米材料在低渗透油藏、稠油油藏和高含水油藏等条件下提高采收率的矿场案例，指出了纳米材料的油田规模化应用所面临的挑战。

固态电解质界面膜（SEI）是电解液与电极在固/液相界面上发生电化学反应后，覆盖在电极表面的钝化层，其通常形成于电池的化成阶段，具有传导离子、隔绝电子的特征。优良的SEI膜对于提高锂离子电池（LIBs）的循环寿命、安全性等具有重要意义。不同电解液体系形成的SEI膜形貌和结构各不相同，对LIBs性能具有不同程度的影响。因此，深入分析SEI膜形貌和结构与电池性能之间的构效关系很重要。本文首先综述了影响SEI膜结构和性质的因素；然后阐述了原位/非原位表征SEI膜形貌和结构的主要方法，并介绍了一种新型的电化学阻抗表征技术；最后总结了SEI膜结构对LIBs离子传输、锂沉积和界面脱溶剂化等方面的影响。通过总结SEI膜的结构与LIBs性能之间的关系，以期靶向调控SEI膜结构提升锂离子电池性能。

硅基介孔材料是一类具有“里程碑式”意义的新兴材料，其具有可调孔径、高比表面积、有序孔体系、易于功能化的稳定骨架等独特的结构和性能。发展至今，这些材料应用领域仍在不断扩展，尤其在吸附废水中的污染物和金属分离方面有着显著的优势。本文首先简要介绍了硅基介孔材料的研究工作，其中M41S和SBA系列介孔材料的研究最为广泛；综述了硅基介孔材料的制备要素，包括模板剂、硅源、合成条件，以及三者之间的相互作用对材料合成的影响；材料改性是研究的热点，对无机、有机和其他改性三个部分的研究工作做了总结，阐述了功能化修饰在材料的结构和性能方面的作用；最后探讨了这些材料在金属吸附方面的应用及其对金属的吸附特性和机理，并展望了硅基介孔材料在合成和应用方面的发展方向，为其在实际中的工程应用提供理论依据。

高镍三元正极材料因其高的充放电比容量（270mA·h/g），被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备，其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体的过程中，氨含量、pH、反应温度、固含量、搅拌速率、杂质等诸多因素共同影响着产物的物理化学性质，增加了合成特定指标三元正极材料的难度。本文探究了具有不同粒径分布，镍含量（镍在镍钴锰三元素中的摩尔分数）分别为88%、90%、92%、94%的高镍三元前体的制备工艺与基本性质。进一步地，选择镍摩尔分数为94%的前体材料，从氨含量、pH及搅拌速率三个方面探究了合成参数对前体产物的影响，发现在相对较低的氨含量、pH以及搅拌速率条件下，更容易制备得到粒径分布均匀、形貌完好的前体，并且得到的三元材料具有更高的放电容量以及首圈库仑效率。

尖晶石型镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）正极材料的工作电压平台为4.7V（vs. Li/Li⁺），是目前输出电压最高、成本较低且环保的锂离子电池正极材料。本文采用水热法制备了铝掺杂的镍锰酸锂（LiNi_0.45Al_0.05Mn_1.5O₄，简称Al@LNMO）样品，并通过密度泛函理论计算研究了掺铝对镍锰酸锂电化学特性的影响。DFT计算结果表明，铝掺杂可以降低镍锰酸锂的带隙，提高其电导率。XRD和FTIR表征证明，合成的Al@LNMO的晶体结构为\mathrm{F}\overline{\mathrm{3}}dm。此外，电化学循环测试表明，Al@LNMO在25℃和50℃温度下、1C倍率下的初始比放电容量分别为137.1mAh/g、138.0mAh/g；经过100次循环后，其容量保持率分别为82.9%和79.1%；并且，Al@LNMO在50℃下的容量保持率与在25℃下的容量保持率相近。这表明Al@LNMO具有良好的高温稳定性。

近年来斜叶桉（Eucalyptus obliqua）木材广受国内市场欢迎，需求量大，但尚无高效可行的常规干燥工艺，需对其吸湿性及热力学性质进行深入研究。本文利用恒温恒湿箱法研究了斜叶桉在不同温度下（30℃、45℃、60℃、75℃）的等温吸湿、解吸特性，并通过GAB和H-H模型对吸湿和解吸等温线进行拟合，对吸湿滞后现象，以及有效比表面积S、净等量吸湿热Q_st、总润湿热W₀、微分熵ΔS、吉布斯自由能变ΔG、扩张压力Φ、焓熵补偿等热力学性质进行了分析。结果表明，斜叶桉木材的吸湿和解吸等温线为Ⅱ型，且GAB和H-H模型均适用于木材-水分体系（R²大于0.999）。恒定温度下，试样平衡含水率（EMC）随水分活度的增加而增加。恒定水分活度下，EMC和吸湿滞后程度均随温度的升高而降低。有效比表面积随着温度升高而降低。总体上，吸湿过程净等量吸湿热和微分熵为负值，而解吸过程为正值，净等量吸湿热和微分熵的大小均随EMC先增大后减小，直至趋近于0。解吸过程总润湿热绝对值为83.7kJ/mol，远大于吸湿过程的32.2kJ/mol。等速温度和平均调和温度不一致，焓熵补偿理论成立。吸湿、解吸过程均为焓驱动，不同的是吸湿为自发过程，解吸为非自发过程。扩张压力会随着水分活度的升高而升高，吸湿过程中，温度对于扩张压力的影响无明显规律，而在解吸过程中，扩张压力随温度的升高而升高。

为了提高气液分离用聚丙烯（PP）微孔膜的疏水性能，本研究将聚硅氧烷-二氧化硅纳米粒子和聚丙烯树脂熔融共混，采用熔融-拉伸法制备疏水聚丙烯中空纤维膜，进行了差示扫描量热仪、综合热分析仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、孔隙率、水接触角、气体/纯水通量等测试与表征，研究了不同含量的聚硅氧烷-二氧化硅对中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明，随着聚硅氧烷-二氧化硅质量分数的增加，膜的水接触角逐渐增大，平均孔径、纯水通量和气体通量均呈现先增大后减小的趋势。当聚硅氧烷-二氧化硅质量分数为2%时，膜的水接触角从108.6°增加到127.6°，表明PP微孔膜的疏水性能得到明显改善。膜孔隙率为59.4%，气体通量为61.76L/(m²∙s)，是纯PP膜的2.16倍。同时聚硅氧烷-二氧化硅可以起到异相成核的作用，改善聚丙烯PP微孔膜的退火效果，使主片层结构变得稳定，孔结构依然由分离的片晶组成。

采用单片层MXene、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯腈（PAN）粉末为原料制备不同纺丝液，经过同轴湿法纺丝成型、高温炭化制备出一系列不同壳芯组分同轴纤维电极；分析不同壳层、芯层材料对纤维电极微观结构以及力学、电学、电化学等性能的影响规律。结果表明，当以PAN/MXene为壳层、PAN/PMMA为芯层时，可以实现电极材料力学性能与电化学性能的平衡，拉伸强度、电导率和比电容分别为可达到14.4MPa、322.7S/m和113.18F/g，经过1000次恒电流充放电测试（GCD）循环后，比电容保持率可达到95.7%。

超疏水材料因其卓越的防腐蚀、防覆冰和自清洁等性能，在日用纺织、生物医学和建筑涂料等领域具有巨大的发展前景。为了满足实际应用的需求，开发低成本的超疏水表面结构显得尤为重要。本文采用聚合松香（PR）作为辅助材料与聚丙烯（PP）进行熔喷纺丝，然后去除PR组分，得到多孔纤维膜，并进行十八烷基三氯硅烷改性，获得具有耐久性的超疏水材料。结果表明，PR的辅助加入可以诱导纤维变细、增加纤维膜的孔隙率，制备出的7PP/3PR纤维膜比10PP/0PR纤维膜的接触角提高了20°左右，疏水物质溶液的均匀分散增加了纤维膜的耐磨损和自清洁性能。7PP/3PR纤维膜的超疏水材料性能最佳，接触角为159.8°，历经5次摩擦循环后的接触角仍有152.6°，保留率在95.27%，而10PP/0PR纤维膜的超疏水材料的接触角保留率仅在87.46%。

受沙漠甲虫启发，本文引入单宁酸金属络合物（TA-Fe³⁺）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）对无纺布（NFc）进行润湿性改性。通过浸渍喷涂法制备了表面图案化单宁酸-铁离子/聚二甲基硅氧烷Janus无纺布（p-TA-Fe³⁺/PDMS Janus NFc），利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等研究了其微观结构，并搭建水雾收集器测试其雾收集性能，进一步考察表面单向水传输性能，探讨集雾行为机制。结果表明，p-Janus NFc具有甲虫状图案化表面和不对称润湿性Janus结构，亲-疏交替的润湿表面和Janus结构产生的协同效应使其表现出良好的单向水传输性能和优异的水雾收集能力。在3.0h集雾实验中，p-Janus NFc集水率可高达193.31mg/（cm²·h），为相应超亲水材料的约16倍。这种生物启发性Janus无纺布材料为构建环保高效的集雾系统、缓解干旱半干旱地区水资源短缺现状提供了一条有力途径。

为了实现环氧树脂（EP）的高性能化，将插层法得到的二维云母纳米片（MNs）与增韧型阻燃剂甲基膦酸-癸二胺离子络合物（MPA-DAD）复合，制备了一种环氧树脂多功能改性材料MNs@MPA-DAD。通过力学、UL-94、极限氧指数（LOI）、热重、锥形量热以及摩擦磨损等测试研究了MNs@MPA-DAD对环氧树脂复合材料的性能影响。结果表明：MPA-DAD中的离子键可充当牺牲键，耗散能量提升韧性。相较于纯EP，添加质量分数8%的MNs@MPA-DAD，环氧树脂复合材料的拉伸和弯曲韧性分别提高了302%和268%。二维的MNs可以作为物理屏障，抑制材料燃烧过程中热量和氧气的传递过程，与MPA-DAD协同发挥阻燃机制。EP/8%MNs@MPA-DAD的极限氧指数由纯EP的20.4%提高至28.9%，残炭率由8.9%提升至14.3%，UL-94测试通过了V-0级别，热释放速率峰值（PHRR）和总热释放（THR）分别降低了34.0%和19.7%。MNs@MPA-DAD能够产生均匀的润滑转移层，减少摩擦热的产生，避免熔化磨损，进而提高环氧树脂的耐磨性。EP/8%MNs@MPA-DAD的磨损面积较纯EP降低了76.6%。

为提高维生素U收率和最终产品纯度，并减少其热分解产物对最终产品质量的影响，对维生素U生产工艺优化和热分解产物分析。首先，通过对维生素U合成、脱色和浓缩等3个工序的优化，得到最佳维生素U生产条件为：合成温度为54℃，蛋氨酸与氯甲烷的投料摩尔比为1∶2.6，脱色时活性炭用量为2g/L，脱色时间为8min，浓缩温度控制在55℃，浓缩时间为8h。然后再对维生素U的热解产物进行高效液相色谱-质谱联用和气相色谱-质谱联用分析，确定了维生素U在水溶液中的主要热分解产物组成和可能的降解路径。最后，通过分子模拟计算印证甲醇可作为精制溶剂去除维生素U生产过程中产生的热解产物。优化后的工艺平均收率提高了8.5百分点，平均纯度提高了0.8百分点，平均误差分别减少了5.1百分点和0.33百分点，平均熔程减小了0.8℃，工艺稳定性显著提升，所得维生素U的纯度在满足国家标准的基础上进一步提高。该工作对进一步优化维生素U生产工艺具有借鉴意义。

微乳液常被用来制备纳米材料，而对微液滴尺寸的有效调控对于纳米材料制备至关重要。本文研究了在Triton X-100微乳液体系中，以Cu(Ac)₂-Zn(Ac)₂电解质水溶液为水相时，微液滴尺度的变化情况。实验结果表明：在4~12nm的范围内，可以通过改变微乳液中水含量和电解质溶液种类来调节液滴的大小。在一定范围内，无论是水体系还是电解质溶液体系中，微液滴的平均粒径都随着水含量的增加而增大。电解质溶液中金属离子与水分子之间的作用力不同，导致微液滴的粒径分布呈现出不同的变化。需要注意的是，电解质的加入对于微乳液的外观和稳定性没有影响。在以链状烷烃作为油相形成的Cu(Ac)₂-Zn(Ac)₂电解质微乳液体系中，微液滴的粒径分布更加均匀。最后，本文采用所述的微乳液方法成功制备了CuO-ZnO纳米颗粒。本研究结果对于实现微乳液液滴尺度的可控调节和纳米材料的制备具有重要意义。

为了解决短氟碳链泡沫稳定性差的缺点，采用硬脂酸对氧化镁纳米颗粒（MNPs）疏水改性得到不同水接触角的G-MNPs，研究疏水改性MNPs对短氟碳链泡沫性能和灭火性能的影响。采用硬脂酸对MNPs分别改性60min、90min、120min和150min，测试了G-MNPs表面形态、粒径分布、疏水性、热稳定性以及溶液分散度，研究了疏水改性对泡沫稳定性、发泡能力、泡沫粗化、灭火性能和抗烧性能等的影响。结果表明，硬脂酸疏水改性时间为120min时，改性MNPs水接触角最大，达到138.4°；G-MNPs表面形貌粗糙度增加，颗粒粒径增大，高温下热稳定性良好；疏水改性对泡沫溶液表面张力和黏度几乎没有影响；疏水角为90.0°时，G-MNPs泡沫溶液发泡性能、稳定性能、灭火性能、抗烧性能达到最佳。

利用硝酸铟和酰胺三酸配体H₃L，以硝酸作为模板剂，采用溶剂热法制备出三种朝向的链基有机骨架材料——3W-ROD-1。该材料具有永久孔隙结构，表现出较高比表面积达2742m²/g，孔体积为1.11cm³/g。由于其独特的结构特征，在298K、1bar条件下，研究了3W-ROD-1对丙烷、乙烷、甲烷的气体吸附。其中，3W-ROD-1对丙烷、乙烷、甲烷吸附量分别为8.74mmol/g、3.62mmol/g、0.44mmol/g，丙烷吸附量在同类材料中位居前列。通过理想吸附溶液理论（IAST）选择性计算得出，在298K、1bar条件下，C₃H₈/CH₄和C₂H₆/CH₄的吸附选择性分别为87.0（C₃H₈∶CH₄=15∶85）和9.5（C₂H₆∶CH₄=15∶85）。动态穿透分离实验进一步验证了其对丙烷/甲烷、乙烷/甲烷、丙烷/乙烷/甲烷混合体系具有良好的分离性能，在丙烷/乙烷/甲烷（体积比5∶10∶85）三组分分离中，丙烷、乙烷和甲烷的突破时间分别为50min、11.5min和3min。结果表明该材料在天然气纯化方面具有潜在的应用价值。

随着我国实施碳达峰、碳中和战略，电动汽车和储能成为实施该战略的重要抓手。锂离子电池作为电动汽车和储能的核心技术，近年来取得极大发展。目前的锂离子电池主要采用液态电解质，其安全性及能量密度面临瓶颈，难以满足电动汽车和储能的应用需求。硫化物全固态锂电池采用无机硫化物固态电解质取代目前广泛应用的液态电解质，有望回避液态电解质易燃易爆的安全问题。同时，基于硫化物电解质的高离子电导率，使硫化物全固态锂电池表现出优异的倍率性能。本文从硫化物电解质的分类与结构入手，首先介绍了硫化物电解质的发展历史，然后讨论了玻璃态、晶体硫化物电解质的结构特点、离子传输机制与电化学性能，接着介绍了硫化物电解质的三种不同合成方法以及其获得的硫化物电解质的电化学性能，最后总结了硫化物电解质的空气稳定性、界面稳定性等决定其产业化应用的关键性能。本文拟为硫化物电解质下一步的研究方向提供建议，有利于促进全固态锂电池产业化应用及我国“双碳”战略目标实现。

随着锂离子电池（LIBs）需求量的急剧增长，必将产生大量废旧LIBs，如若处置不当，将带来严重的环境污染问题。废旧LIBs的正极材料中含有大量稀缺有价金属，对这些金属进行回收会产生环境和经济的双重效益。相较于传统的正极材料中金属组分的分离纯化回收技术，正极材料直接再生的策略因其具有工艺简单、能耗低、回收周期短、产品附加值高等优势而备受关注。本文综述了共沉淀法、溶胶-凝胶法、固相烧结法、水热法、离子热/熔盐法和电化学修复法6种废旧LIBs正极材料直接再生技术及其优缺点。其中共沉淀法和溶胶-凝胶法因其相对复杂的步骤、较高的设备要求和试剂成本，在工业化应用中具有一定的局限性；固相烧结法、水热法、离子热/熔盐法和电化学修复法因其便捷性和经济性，具有巨大的发展机会。同时展望了废旧LIBs正极材料直接再利用的前景和发展趋势，旨在为废旧LIBs回收领域研究提供参考。

群体感应是广泛存在于微生物间的信息交流机制，autoinducer-2（AI-2）作为一种“种间通讯”的群体感应信号分子，因其在调节细菌基因表达和聚集中的作用而受到越来越多的关注。颗粒污泥作为一种微生物聚集体，因其具有微生物量多、沉降性好、抗负荷冲击能力强等优点而得到广泛的关注和研究。大量的研究表明AI-2介导的群体感应在污泥颗粒化过程中发挥着重要调控作用。本文综述了AI-2信号分子的形成和介导的群体感应作用机制、AI-2的检测方法、AI-2形成中的影响因素与在颗粒污泥中的分布，总结了AI-2在颗粒化过程中的调控作用，最后对AI-2介导群体感应在颗粒污泥中的研究进行了展望，旨在为深入理解群体感应对污泥颗粒化的调控作用以及推进污泥颗粒化的工程应用提供理论参考。

热解残渣作为含油污泥热解的伴生物，存量日益增多，严重威胁生态环境。含油污泥热解残渣的成分与黏土矿物类似，为此，利用热解残渣代替黏土制备渗水砖，探究制备过程中残渣添加量、加水量和挤压应力对渗水砖抗压强度和透水性能的影响以及对渗水砖浸出液中重金属和多环芳烃（PAHs）浓度的影响。分析结果表明，残渣添加量、加水量和挤压应力对渗水砖的抗压强度和透水性能有较大影响，当残渣添加量为15%、加水量为13%（以上均为质量分数）、挤压应力为30MPa时，渗水砖的物理性能最佳。此时，抗压强度为32.20MPa，达到Cc30等级标准；透水系数为1.80×10^-2cm/s，高于《透水砖》（JC/T 945—2005）中所规定的1.00×10^-2cm/s。重金属和PAHs浸出实验结果表明，渗水砖浸出液中检出的金属包括Cr、Pb、Cu、Ni和Zn，且Cr、Cu和Zn的浓度均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中所规定的Ⅱ类标准限值和《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中所规定的Ⅲ类标准限值。残渣添加量、加水量和挤压应力对浸出液中Ni的影响较大，而对Cr的影响较小。渗水砖浸出液中主要检测出萘、苊、二氢苊、芴和菲这5种PAHs，总浓度范围为218.43～408.34μg/L。其中，苊是浸出液中的主要成分，其相对质量分布比例为59.80%~77.55%。本研究可为含油污泥热解残渣的无害化处理和资源化利用提供科学依据。

在当前国家“双碳”目标下，通过优化过程参数以减少化工过程能耗是节能减排的有效手段。环氧乙烷催化水合制乙二醇过程耗能高，优化其工艺参数以降低能耗是非常必要的，但由于生产流程复杂，单纯基于流程模拟很难实现多参数的同步最优化。因此本文采用流程模拟生成数据-构建代理模型-同步优化热集成的思路解决该问题。对年产30万吨环氧乙烷制乙二醇工艺进行流程模拟，根据流程中所需公用工程位点确定代理模型输出变量，通过灵敏度分析进一步确定输入变量。由Sobol随机序列生成样本点并通过模拟得到基于机理模型的可靠数据，以数据驱动方式训练神经网络得到代理模型。最后，以总公用工程费用最小为目标，采用遗传算法与D-G模型组成的同步算法对代理模型进行优化，得到最优工艺参数，总公用工程费用较优化前降低4.89%，既证明了方法的有效性，又展示了其在解决复杂全流程同步优化热集成问题方面的应用前景。

由于厌氧氨氧化菌生长速度相对缓慢，在工业上通常采用添加载体填料的方式缩短反应器启动时间。为了评估不同载体对厌氧氨氧化微生物的挂膜效果，在处理煤化工废水的实际规模固定生物膜-活性污泥（IFAS）反应池中，测试了聚氨酯（PU）、聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）3种载体的挂膜效果。结果表明，第110天时，3种载体均形成成熟的生物膜，PU、PE和PVA载体生物富集量分别为(3.84±0.36)mg VSS/(cm³填料)、(2.40±0.41)mg VSS/(cm³填料)和(1.82±0.17)mg VSS/(cm³填料)，胞外聚合物（EPS）含量分别为(0.250±0.022)mg/(cm³填料)、(0.018±0.0031)mg/(cm³填料)和(0.0096±0.0018)mg/(cm³填料)；并且，在面对水质波动和系统故障时，PU载体也表现出更强的稳定性和抗冲击能力。此外，PU载体中的微生物具有更复杂的网络拓扑结构，可为微生物的栖息提供更多可利用的底物及营养物质，同时，微生物的互作关系也更加紧密。以上结果表明，相对PE和PVA而言，PU更适合作为厌氧氨氧化工艺的生物膜载体。

厌氧消化沼气中含有的CO₂会降低沼气利用价值，高效去除CO₂是沼气利用领域的研究热点。焙烧镁铝水滑石具有良好的CO₂吸附性能，本文利用响应面法的Box-Behnken模型优化CO₂吸附条件，考察吸附剂剂量、焙烧温度和反应温度对吸附效果的影响；通过吸附材料表征、吸附过程测定分析吸附作用机制。实验结果表明，吸附剂剂量、焙烧温度和反应温度均对CO₂吸附有显著影响，最适宜的吸附条件为：投加量0.016g/mL、400℃焙烧、55℃反应。在此条件下，沼气中的CO₂体积分数从23.51%降至0，CO₂吸附容量为0.625mmol/g，CH₄回收率为94.7%，经过6次循环吸附后，吸附剂仍具有良好的再生性能。吸附过程及吸附材料的X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、比表面积、等电点及孔结构测试结果表明，焙烧镁铝水滑石的吸附过程十分迅速，表面碱性位点吸附及层间阴离子插层作用同时促进了CO₂吸附。

锂铝层状双金属氢氧化物（Li/Al-LDHs）是一种适用于高镁锂比卤水中提锂的吸附剂，但其存在吸附容量偏低、吸附机理与适用条件不够清晰等问题。本工作以铝粉、氢氧化锂为原料制备Li/Al-LDHs，考察了适用条件下溶液中阴阳离子对吸附过程的影响并进行了不同溶液组成下的提锂性能测试，结合红外光谱测试和X射线光电子能谱等表征明晰了锂脱嵌机理。结果表明，Li/Al-LDHs在卤水中的最大吸附容量为8.350mg/g，阳离子选择性顺序为Li⁺>Na⁺>Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺。Li/Al-LDHs对Li⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型，吸附过程主要是基于尺寸筛分效应进行的，Li⁺进入吸附剂层间的空位后需要等量的阴离子（Cl^-、SO₄^2-等）进行电荷平衡，其吸锂容量随溶液体系总离子浓度的增加而变大，因此更适用于从高含盐量卤水中提锂。研究结果可为后续废旧金属铝制取Li/Al-LDHs用于盐湖卤水提锂提供技术参考。

针对废锌基脱硫剂及铜锌基催化剂中金属提取工艺流程长、污染物产生量大的问题，提出了利用真空碳热还原方法将两种物料中铜和锌实现高效、清洁协同分离利用的技术思路。在对废脱硫剂、铜锌基催化剂化学成分及主要物相检测的基础上进行了真空碳热协同提取分离铜和锌的实验研究，通过调整加热温度、保温时间、配料比等获得了较优的锌挥发工艺条件，并深入分析了工艺机理。研究结果表明，以ZnS为主要物相的废脱硫剂和以CuO和ZnO为主要物相的废铜锌基催化剂协同在真空碳热还原时可有效地将两种物料中的锌充分还原挥发。铜锌基催化剂、脱硫剂及碳以C∶(ZnO+CuO)=1∶1（摩尔比）、CuO∶ZnS=2∶1（摩尔比）的配料组成混合物料，加热至1100℃保温60min，锌的还原挥发率可达到99.56%，还原渣中铜品位可达到59.46%，还原渣中铜主要为Cu_1.96S，可作为冰铜吹炼原料使用。

为了实现冶炼烟气的有效脱硫脱硝，采用两种次氯酸盐——NaClO和Ca(ClO)₂在串联式鼓泡反应器中对模拟冶炼烟气进行了同时去除NO和SO₂的对比性实验。考察了两种氧化剂的浓度、反应器个数、反应温度以及溶液的pH等参数对同时去除NO和SO₂效率的影响。结果表明，当使用次氯酸盐氧化剂时，SO₂均稳定在较好的去除范围内，NO的去除效率随着氧化剂浓度的升高和反应器个数的增加而提高，随着反应温度的升高和溶液pH的增大而减小。两种氧化剂的对比实验表明，相较于NaClO来说，Ca(ClO)₂具有更好的脱硫脱硝效率。在最佳反应条件下，即Ca(ClO)₂浓度为25mmol/L、反应器个数为3、反应温度为25℃、溶液pH为6时，有最佳的同时脱硫脱硝效率，分别为95.4%和88%。此外，还提出了次氯酸盐吸收剂同时脱硫脱硝的反应机理，NO与次氯酸盐氧化剂进行接触反应生成NO₂^-和NO₃^-，SO₂则与之反应生成SO₄^2-，在与Ca(ClO)₂反应时会生成部分CaSO₄沉淀，NO和SO₂在此过程中得以去除。

传统的芬顿反应因在废水处理过程中会产生大量富含金属污泥而应用受限。本研究采用悬浮固化法得到了一种低成本、易回收、绿色的多孔地质聚合物微球（GM），将其作为载体通过浸渍法制备了载铜地质聚合物微球（Cu-GM），作为类芬顿反应催化剂，催化H₂O₂降解水中的双酚S（BPS）。SEM、XRD、BET和XPS等一系列表征结果表明，Cu^+/2+被稳定固定在GM表面。进一步探究了Cu-GM用量、H₂O₂用量、BPS浓度和溶液初始pH对催化降解的影响。结果表明，在优化条件下，Cu-GM在480min内对BPS的去除率可达99.3%，催化降解过程符合一级反应动力学。通过自由基淬灭实验发现，在催化降解过程中·OH和¹O₂是主要活性物质。循环实验表明Cu-GM具有良好的重复利用性，在去除水中有机污染物方面有着极大的应用潜力。

为诠释两性表面活性剂在热活化过硫酸钠（SPS）降解染料废水过程中的作用，以C.I.活性黑5（RB5）和十二烷基甜菜碱（BS-12）为例，探究了BS-12浓度、SPS浓度及温度对RB5降解性能的影响，揭示了RB5降解效果与自由基类型的关系，阐释了RB5可能的降解路径。结果表明：BS-12在染液中的临界胶束浓度（CMC）为0.03mmol/L；BS-12浓度影响RB5初始阶段脱色速率，但不改变最终脱色程度。与不含BS-12的染液相比，脱色10min时，加入0.5CMC BS-12可将脱色率提高10.45%，而5CMC BS-12却将脱色率降低了14.72%。在热活化SPS降解RB5体系中，染料降解归因于·SO₄^-和·OH协同作用的结果，但·SO₄^-占主导地位。在自由基的协同作用下，RB5中的—N\stackrel{}{̿}N—和C－N键被打开，形成含有苯环和萘环的中间产物，自由基浓度较低时，加入BS-12不利于RB5降解。

采用表面涂覆的方法对三醋酸纤维素（CTA）正渗透膜的活性层进行改性，首先利用单宁酸（TA）与铁离子（Fe³⁺）在膜表面以自组装的形式构建金属-多酚前体层，在此基础上进一步涂覆单宁酸/二乙烯三胺（TA/DETA）亲水功能层，最后借助TA的还原性在膜表面原位形成Ag/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）抗菌功能层，制备了TA/Fe³⁺-TA/DETA-Ag/PVP改性膜。利用错流式正渗透装置探究动态污染实验中膜通量的变化情况，通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析膜污染前后表面形貌和组成，使用激光共聚焦显微镜（CLSM）对膜表面污染物微观分布进行表征，并对比CTA原膜和改性膜的清洗效能。结果表明：TA/Fe³⁺-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的水接触角由78.79°下降至33.05°，亲水性显著提升。在15天的动态污染实验结束后，CTA膜和TA/Fe³⁺-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的通量分别衰减为各自初始通量的52.14%和72.81%，且与CTA原膜相比，TA/Fe³⁺-TA/DETA-Ag/PVP改性膜表面的活细菌数量和有机污染物量大幅减少。经过水力清洗和渗透反洗后，TA/Fe³⁺-TA/DETA-Ag/PVP改性膜的通量恢复率可达80.37%，远高于CTA原膜的49.88%，具有较强的抗污染性。

高含水率电解锰渣已成为制约我国电解锰行业发展的瓶颈。本研究分析了菱锰矿浸出前后矿物组成、微观形貌等理化特性，同时考察了菱锰矿浸出前后亲水系数、润湿热、含水率以及过滤性能。研究结果表明：菱锰矿浸出后得到的电解锰渣中出现了高岭石、水钙沸石等亲水性黏土矿物，同时得到的电解锰渣中出现了结构水和结晶水的红外特征峰，含水率由菱锰矿浸出前的17.68%增加至32.67%，润湿热由0.743J/g增加至3.879J/g，亲水系数由1.117增加至2.233；此外，菱锰矿浸出后得到的电解锰渣渣浆过滤性能受黏土矿物影响，过滤速率由菱锰矿浸出前的10.318mL/min下降到5.296mL/min。本研究为电解锰渣含水率控制技术研发提供了理论支持。

太阳能界面蒸发是一种新兴的、可持续海水淡化和废水净化方法，在缓解淡水资源短缺方面具有巨大的潜力。本研究以凹凸棒和琼脂为原料，通过物理混合、冷冻干燥、交联反应等步骤制备得到凹凸棒/琼脂复合气凝胶（AACA），AACA具有分级多孔结构、优异的隔热性能以及超亲水性能。为了提高材料的光吸收性能，对AACA的表面进行聚吡咯（PPy）喷涂，制备得到了光热转换材料PPy-AACA，其在250~2500nm范围内的平均光吸收率可达到97.7%。以PPy-AACA作为太阳能界面蒸发器，在1个太阳的光照强度下（1kW/m²），PPy-AACA的蒸发速率为1.5012kg/(m²·h)，能量转换效率为88.76%。PPy-AACA在循环蒸发实验和盐水蒸发实验中表现出优异的稳定性和抗盐性能。此外，该光热转换材料还证明了海水淡化和净化染料污水的能力，其盐离子和有机染料的截留率均大于99%。