喷射器是一种用途广泛的机械装置，具有结构简单、初投资低、维护容易、运行可靠等优点，广泛应用于制冷、海水淡化、化工、燃料电池、航空航天等领域。喷射器不直接消耗机械能，可实现节能的目的，在我国“双碳”背景下备受关注。机器学习方法作为一种基于数据的自动化分析方法，可以用于喷射器内部流动特性的分析及喷射器性能的优化。近年来，已有部分学者将机器学习方法应用于喷射器的研究中，以提升喷射器性能和系统性能。但是目前文献中的研究方向较为分散，研究现状和研究水平尚不明晰。本文对采用机器学习方法对喷射器进行研究的文献进行了全面的梳理，分析现状、总结方法，并指出未来可以将机器学习方法应用于喷射器内部流动特征的研究中，为提升喷射器效率和性能提供依据和指导；将机器学习方法应用于喷射器变工况性能研究中，构建喷射器从自动化设计到真实应用的通路；构建更加合适的算法，提出一系列具有针对性的解决方案。

流化床内的多级几何结构影响其内流体的动力学、热力学以及化学反应等参数，对于流化床内流场的数值模拟研究有助于理解其内复杂的流动特性，建立流化床的几何结构和操作条件优化的理论基础，从而提高流化床的传质效率和性能。以计算流体力学理论为基础建立了气固流化床内流场的数值模拟方法，研究了风帽的几何结构、筒径和帽檐长度对工业气固流化床内流场的影响规律。在此基础上，结合群体平衡方程矩方法，构建了计算流体力学-群体平衡模型（computational fluid dynamics-population balance model，CFD-PBM），利用该模型建立了工业气固流化床中纳米颗粒流化状态和团聚行为的数值模拟方法，进一步验证了筒径对流化床内纳米颗粒流化状态的影响规律。研究表明，筒径为260mm时，风帽四周气速分布均匀且风帽下端气流死区面积最小；帽檐长度为风帽出风口尺寸的1/2时，流化床内气速分布更均匀。

间歇蒸馏过程是一种重要的分离提纯工艺过程，其工况预测对保障间歇蒸馏过程平稳运行、优化间歇蒸馏生产质量和产量具有重要作用。本文对精细化学品D1间歇蒸馏过程的模型建立、工况预测算法以及仿真软件设计进行了深入研究。首先，利用历史生产运行数据，结合长短期记忆神经网络（long short term memory, LSTM）和反向传播（back propagation，BP）神经网络特点建立D1间歇蒸馏过程的数据驱动模型，实现了上升气温度、转馏分温度、蒸馏终点时间以及最终产品纯度的预测；然后，通过Matlab图形用户界面（graphical user interface，GUI）将上述工作结合起来，开发了D1间歇蒸馏过程仿真GUI，实现了从数据处理到最终工况参数预测以及控制仿真。仿真测试结果表明，间歇蒸馏工况预测快速、准确，对指导实际工艺操作具有重要参考价值。

在煤热解过程中，侧喷嘴下行床内气固流动及热量传递行为对其反应性能有着至关重要的作用。本文通过计算流体动力学CFD模拟，采用半焦为热载体，构建了考虑气体-煤、气体-半焦对流传热及煤-半焦碰撞导热三种传热机制的传热模型。详细考察了操作参数半焦密度、颗粒粒径和气速对床内流动行为和热量传递特性的影响，以期为下行床的推广及优化提供一些定性指导。结果表明：降低半焦密度、颗粒直径及气速有利于提高煤颗粒固含率。对煤升温过程影响敏感度由高到低的顺序是：半焦密度＞气速＞颗粒直径。在热传递过程中，当半焦密度为900kg/m³、颗粒直径为0.4mm及气速为10m/s时最有利于气-固相间对流传热及固-固碰撞导热。其中气体-半焦对流传热占主导，其次为气体-煤对流传热，煤-半焦碰撞导热占比较小。

根据甲醇制烯烃（MTO）工艺特点，在甲醇制烯烃反应产物中，约56%（质量分数）是水，是全厂水平衡的重要环节，也是全厂污水处理单元的主要来源，现阶段国内MTO装置产水均排至污水处理单元进行处理。若能回收利用这部分水，能极大降低煤化工的单位产品水耗。传统的单一分离技术无法满足对水中无机催化剂颗粒及反应副产有机物的协同去除，随着环保要求的日益提高，多物理分离技术协同越来越多地应用于废水处理中。本文工作以现场实验为基础，提出了一种微通道耦合反渗透膜串联处理甲醇制烯烃废水工艺，实现废水的深度处理及回用。长周期实验表明，MTO净化水经处理后的水样平均浊度由24.55NTU降低至0.57NTU，平均COD由进口的521mg/L降低至58.7mg/L，分离净化效果明显；MTO外排净化水使用串联工艺处理后，单套MTO装置预计每年废水减排111.5万吨，节省电耗1.79×10⁵kW·h，节约生产费用1706.4万元。该工艺具有投资少、耗能低、处理效率高及操作简便、吸附介质及膜可反洗再生、运行平稳等特点，有效解决了甲醇制烯烃工艺中净化水回用难、排放难的问题，对改善水资源、实现绿色化工的目标有重要意义。

回顾了国外和国内挤出机发展过程，介绍了挤出造粒机组的重要组成元件以及工艺流程，通过对国产聚丙烯挤出造粒机组进行考察、技术交流、试车过程中工艺技术分析，阐述了华亭挤出造粒机组切粒水开车筛网、离心干燥器大块捕集器、切粒水管线、主电机空载联锁和“三同时”设定值在制造、设计和试车方面存在的不足，对进刀刀压和切粒机转速、熔融指数和筒体温度进行了模拟分析。研究了同行业装置建设、试车和运行经验，对切粒水开车筛网优化设计观察粒型管线、离心干燥器大块捕集器料门与筛网之间间隙优化改造挡板、切粒水管线优化改造破真空支路管线、主电机空载联锁优化空载联锁触发时间、“三同时”中优化开车阀接收到切直通信号延迟时间，使用软件对进刀刀压和切粒机转速、熔融指数和筒体温度进行拟合，将拟合数据应用于挤出机实际运行。通过上述工艺优化国产大型挤出造粒机组实现了长周期安全稳定运行目标，生产的聚丙烯粒型规则，结果说明了上述工艺优化的实施较为理想地解决了华亭挤出机在制造、安装和运行方面存在的问题，在一定程度上促进了国产挤出造粒机组技术发展。

氢气是一种可靠的清洁能源，开展氢气体积分数10%～20%的天然气掺氢输送是目前国内外氢气经济高效输送研究的热点。然而，掺氢后天然气的密度、热值、阻力等发生改变，打破管网的动态平衡。不同掺氢比例对管道的相容性、安全事故、完整性等均产生影响，将增大管道的失效风险。因此，本文开展掺氢天然气管道失效风险分析，通过识别掺氢过程中可能出现的各种风险因素，建立以掺氢天然气管道泄漏失效为顶上事件的事故树，再依据事故树与贝叶斯网络的映射关系转化为对应的贝叶斯网络。将时间因素纳入分析中，进行掺氢天然气管道失效的动态贝叶斯网络分析，得出导致管道失效的关键因素以及随时间变化的变化趋势。考虑到不同的掺氢比例会对管道部分基本事件的先验概率产生影响，在掺氢比例5%～30%工况下，对失效概率进行更新，获得管道失效概率随掺氢比例变化的变化趋势，为天然气管道掺氢技术的风险管理及控制提供了新的思路与方法。

准确的分子重构组成预测，为反应动力学模型的构建和实际炼油过程模拟提供基础数据，有助于提高原料利用率和产品品质。目前油品分子重构技术主要关注宏观物性的模拟精度，较少关注分子组成的预测准确性。本文利用核心结构叠加同源序列的方法，构造了层次清晰、复杂程度适中的分子库。探索油品中的分子结构分布规律，增加分子组成方面的约束条件，提出基于分子结构分布的油品组成分子重构模型。对减压蜡油进行分子重构，与仅关注宏观物性的模型相比，本研究重构得到的分子结构和组分含量更接近实际油品组成，同时宏观物性的平均相对误差为1.08%。研究结果表明，以分子结构分布规律为约束条件，可有效提高分子组成的模拟精度，同时保证宏观物性的误差较小。

沼气是由生物质发酵转化而来的燃气。目前，常见沼气燃烧器主要是扩散式和大气式燃烧器，普遍存在热强度较低、易吹熄等问题。本文基于全预混水冷燃烧技术发明了一种可更换燃烧头的全预混低氮水冷沼气燃烧器，探究沼气中CO₂含量、过量空气系数、热负荷和水冷温度对燃烧器燃烧特性的影响，结果表明所设计的燃烧器对于甲烷浓度在55%~80%的沼气有良好的适应性。随着CO₂含量的增加，燃烧温度降低，出口NO _x 和CO含量降低，但是火焰长度增长；随着过量空气系数降低，燃烧热强度得到改善，但是烟气中NO _x 和CO含量增加；燃烧器热负荷对燃烧温度有较大影响，研究结果表明燃烧器在35%低负荷工况下仍可以稳定运行。

热交换器作为化工中重要的换能设备，管束的流致振动（FIV）成为诱发管束振动破裂的重要因素，其安全可靠性变得尤为重要。工程上计算FIV导致的振动响应时，需先确定流体力的功率谱密度（PSD），而这需要大量的流体力的测试数据。本文设计特殊结构换热管，利用电子压力扫描阀在两相流振动测试系统中进行了实验，并利用可靠的加速度传感器测试进行验证。结果表明，本文测试方法能够对两相流条件下管束受到的流体压力进行准确测量，并且不会对管周流场产生影响。含气率较低时存在旋涡脱落现象，含气率的升高会破坏旋涡的形成，加剧管束湍流抖振时的振动损伤。利用两种转化方法得到的量纲为1参考等效功率谱密度高度一致，并将实验获得的功率谱密度与其他学者确定的量纲为1参考等效功率谱密度进行了对比，多组实验数据与本文转化的功率谱密度重叠，数据整体趋势相同，验证了本文测试方法的合理性。本文测试方法能够为蒸汽发生器的设计、运行、维护、结构改进以及安全性评估提供基础数据支撑。

中温热管在核反应堆二次换热、中温恒温控制及飞行器热防护等领域中均有潜在应用，利用数值模拟开展贵金属热管研究并对其进行全参数优化设计具有重要意义。首先，通过UDF在自适应相变模型基础上添加多孔回流模型，并对比实验数据及基础模型结论，验证了模型的准确性。其次，引入正交试验法研究全因素相互作用下各因素对热管性能影响的重要性顺序，结果证明在选取工况范围内各因素的影响显著性顺序为倾角＞长径比＞充液率＞丝网目数，获得最优设计工况为长径比17.18、充液率15%、倾角δ=45°、丝网50目，此时整体热阻仅为较差工况的15.6%，传热性能显著增强。最后，通过对比分析饱和启动伊始至准稳态过程中，热管及多孔结构内部的相态分布、温度分布、干烧现象等，证明最优设计参数下热管壁面多孔结构内冷凝液分布能够维持均匀且连续，有效避免了壁面的局部过热，显著提高了热管的温度均匀性。同时，长径比和充液率等参数的匹配使得热管换热有效长度可达100%。

城市固废焚烧（municipal solid waste incineration，MSWI）过程产生的副产品颗粒物会造成大气污染和促使雾霾形成，从生成根源上探究其在焚烧炉内的形成机制与影响因素对降污减排极为关键。本文提出了基于耦合数值仿真的基准工况下焚烧炉内颗粒物浓度建模与分析。首先，进行面向颗粒物生成的工艺流程分析以确定影响颗粒物浓度的多个主要因素；其次，面向真实基准工况构建耦合流体动力焚烧炉代码（fluid dynamic incinerator code，FLIC）与Fluent软件的炉内颗粒物数值仿真模型；然后，利用单因素法分析上述主要因素对颗粒物浓度的影响；最后，基于正交实验和极差分析获取多个因素的最佳参数组合（颗粒喷射速度0.15m/s，60μm，射流）。采用北京某MSWI厂提供的实际数据验证了所提方法的有效性，结果表明在颗粒粒径为35~55μm之间时，颗粒物浓度随颗粒粒径的增大而逐渐增大，该结果能够为从工艺改进和优化控制的角度降低颗粒物浓度提供数据支撑。

干摩擦釜类设备的机械密封散热及润滑条件较差，其密封端面存在较大热力变形和磨损问题，对密封端面进行沉积类金刚石（diamond-like carbon，DLC）涂层强化，可有效降低摩擦系数并抑制端面热力变形以延长密封寿命。基于反应釜的密封结构和密封环的基体材料以及DLC特性，使用摩擦磨损试验机测试了不同厚度DLC涂层在变工况条件下与浸树脂石墨形成摩擦副时的摩擦系数和磨损率；采用实验获得的摩擦系数，利用有限元软件建立釜用机械密封热-结构耦合分析模型，分析了典型DLC涂层厚度下的端面温度场和变形场，结合实验结果针对DLC涂层的减磨效果进行了分析。分析结果表明，与无DLC涂层的摩擦副相比，DLC涂层具有优异的减磨效果，在不同p_cv值下DLC涂层最大能够使摩擦系数降低43.9%，使磨损率降低67.53%，稳态温度和变形分别平均降低18％和25％左右；6μm DLC涂层相较于2μm 涂层形成的摩擦副性能更优，最大能够使峰值温度和变形进一步降低2.23%和2.52%。DLC涂层的使用令端面磨损率、稳态温度、变形量均得到降低，可为干摩擦釜用机械密封延长服役年限和提高密封稳定性提供借鉴。

全球变暖日趋严重，新型环保型制冷剂研究迫在眉睫，制冷行业需要对现有的制冷剂工质进行替换并进一步强化换热器的传热效率。本文在不同肋结构的水平管内进行R513A的流动沸腾实验研究，探究了不同肋结构、质量流速[300~500kg/(m²·s)]、蒸发温度（5~10℃）对传热系数及压降变化的机理。结果表明，R513A在内螺纹管的管内沸腾传热系数相比光管有23%~120%的提高，但其在内螺纹管内的压降均高于光管；对比肋结构对换热的影响，发现较大的螺旋角可以加剧管内二次流的产生，较大的齿条数可以增加沸腾传热的有效传热面积，使得换热增强；R513A沸腾传热系数和压降随着质量流速的增大而增大；随着蒸发温度升高，沸腾传热系数增大，而压降减小；通过比较单位压降传热系数可知4^#螺纹管综合换热性能最优，肋结构参数对内螺纹管综合性能的影响集中在低、中干度区域，在高干度区域影响较小。在本实验工况下，Kaew-on关联式和Chisholm关联式分别对R513A在光管内传热系数和压降的预测精度最高，平均相对误差分别为-4.74%和7%；Yu关联式和Miller-Steinhagen关联式分别对内螺纹管内传热系数和压降的预测效果更好，平均相对误差分别为14.16%和3.66%。

为满足当前小型化、高性能电子器件的散热需求，流体在纳米通道内的流动传热成为研究焦点。本文采用分子动力学方法，模拟了不同热源温度下，水分子在非对称通道内的流动换热性能。结果表明，下部增设凹槽结构及改变热源温度对流体的流动及传热过程均会有所影响。凹槽结构增多会增强水分子在结构处的聚集能力，而热源温度升高会分散已形成的高质量密度区域；增设凹槽结构会削弱流体在通道内的整体流动速度，减小下壁面处的滑移速度，增大流动阻力系数，而升高热源温度与之作用相反，会改善水分子的流动过程；同一热源温度下，下部粗糙壁面附近的水分子温度要高于上壁面附近处，增设凹槽结构会增大固液之间的传热面积，减小固-液界面的温度跳跃长度，增大努塞尔特数，而升高热源温度会增大界面处的温度跳跃长度，削弱固液间的换热，拉大流体与加热壁面间的温差，降低努塞尔特数。

微混合技术以其样品体积小、消耗少、混合效率高、利于集成化等特点，在微化工、生物医药以及新能源等领域有着广阔的应用前景。目前研究中所采用的微混合器，通常无法兼顾设计复杂度与混合效率，并且基于应用导向缺乏相关的机理研究。采用数值模拟的方法能够细化混合过程，有助于对结果的机理性分析。本文建立了一种互生-轮生内向复合叶序微通道模型，通过对微通道内流速场、压力场与粒子分布的模拟结果研究，分析结构元件的引流与阻流效应，并讨论其角度、间距以及循环密度对微通道中流体流型与混合效果的影响。结果表明，流体速度矢量对不同流体的流型以及相互扩散起到关键作用，是混合效果的决定性判据。其中元件角度主要影响流体速度矢量的方向差，元件间距决定了相邻作用区域的流场耦合程度，元件循环密度则主要影响流体速度矢量方向的变化幅度，最终得出当夹角为45°、间距为2mm、循环密度为4时，混合效果能够达到98％。

基于过氧甲酸催化脂肪酸甲酯环氧化反应，本文提出一种新型液-液撞击流旋流反应器，采用Eulerian双流体模型和湍流雷诺应力模型（RSM）对反应器内脂肪酸甲酯与过氧酸的冷态混合进行研究，并利用分散相的分散均匀度量化反应器撞击流接触腔内两相的混合水平。研究了两相入口角度、入口上升角度和入口相对位置对混合效果的影响。通过结果可知，撞击流接触腔内两相液体受撞击流的作用在流向导流腔的过程中逐渐混合均匀。以分散均匀度为衡量标准，当两相入口角度为60°、入口上升角度为10°、入口相对位置为5mm时，反应器的混合效果最好。

燃气是一种高效、稳定、低碳的清洁能源，在“碳达峰、碳中和”目标背景下，大力推进城市燃气发展可有效提高能源利用效率，既是满足城市高品质用能需求的有效路径，又是推动节能降碳，实现城市绿色低碳转型的重要举措。由于燃气具有易燃、易爆、易扩散等特点，随着城市燃气的快速发展，燃气安全问题愈发突出，相关事故时有发生。为有效防范化解燃气安全风险与隐患，坚决遏制重特大事故发生，更好推动燃气行业高质量发展，本文坚持目标性、系统性、可行性、科学性、本土性五大导向，首次将韧性评估的方法论与燃气安全评估工作相结合，应用层次分析法建立了城市燃气安全韧性量化评估体系，对城市燃气安全相关指标进行全面梳理、摸排与评估，为推进城市燃气本质安全提供有力支撑。

随着可再生能源技术的飞速发展，电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今，电解制氢合成氨已经有100多年的历史，历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程，深入剖析化石能源合成氨、风光发电制氢合成氨和网电制氢合成氨的技术发展和特点。在此基础上，细致分析了国内电解制氢合成氨的当前态势，预测了我国未来合成氨的产业规模，预计2030年国内合成氨行业产值达到3173亿元，预计2050年达到7900亿元。针对合成氨行业的发展路径，本文提出了深刻的思考与策略建议，指出两条可行的发展路线：其一，在可再生能源资源丰富且电价相对低廉的地区，氨可作为有效的电力储存与消纳手段，促进能源体系的灵活性与可持续性；其二，对现有合成氨装置实施绿色转型，通过部分采用绿氢替代化石原料，逐步释放并扩大合成氨的产能与环保效益。

有机液态储氢载体（liquid organic hydrogen carriers, LOHC）技术是一种应用前景广阔的液态储氢技术，但LOHC脱氢过程中动力学缓慢等问题制约了该技术发展，基于动力学和传热传质强化的反应器设计是必然选择。本文分析了有机液态储氢载体脱氢反应动力学性能强化机制，指出催化剂表面高反应物浓度和高温是高反应速率的关键，且需减少副产物和催化剂失活。提出了传热强化、传质强化策略，以固定床反应器为例介绍了强化传热的目标和措施，指出了强化传质应提高外扩散速率并避免内扩散的影响。简述了多种类型LOHC“气液固”三相反应器的研究进展及其强化策略，最后总结了这些反应器的特点并提出了可能的新型反应器设计方向。可为针对有机液态储氢材料脱氢过程的新型反应器开发提供理论思路和参考依据。

应用金属-稀土元素掺杂氧化铈阳极是固体氧化物燃料电池（SOFC）中低温化的重要策略之一。掺杂氧化铈自身的混合离子电子导体（MIEC）特性拓展了反应界面，也使得反应机理更为复杂。本文综述了金属-掺杂氧化铈体系H₂和CO的电化学氧化反应机理，指出在H₂电化学反应中类Ni/YSZ型H溢出机理占主导地位；对于CO电化学反应，结合在CO催化反应中主要的Marse-van Krevelen（MvK）机制和CO₂电化学还原反应逆过程，预测其电荷转移步骤主要发生在氧空位形成和CO₂形成反应。在MIEC型反应机理中，H₂氧化反应路径的主要区别在于H₂解离吸附位点的不同；而CO氧化反应路径根据吸附位点可分为与CeO₂晶格氧反应直接生成CO₂或者生成碳酸盐中间体，电荷转移步骤为碳酸盐形成和CO₂形成反应。综上，H₂电化学氧化以H溢出为主，CO电化学氧化的主导反应机理尚不明确，亟待深入研究。本文工作对明晰H₂和CO乃至H₂/CO混合燃料体系类Ni/YSZ型和MIEC型反应机理具有一定的指导意义。

烃基生物液体燃料在生物质应用中扮演重要角色。传统第一代生物柴油即脂肪酸甲酯存在含氧量高、热值低并且与化石能源混合比例有限等不足，因此采用光热催化生物质加氢脱氧异构工艺制备的第二代烃基生物柴油备受关注，其中催化剂的开发至关重要。催化剂主要由金属活性组分和载体组成，由于贵金属催化剂成本高、不易大规模应用于工业化生产，因此在生产第二代烃基生物柴油时着重研发既具有高转化率、高选择性又兼备良好稳定性的非贵金属催化剂。本文围绕生物质催化加氢脱氧工艺，重点阐述了非贵金属（Ni、Mo、W、Co等）催化剂催化生物质制备烃基燃料过程中催化活性、转化机理及失活原因等，同时对后续非贵金属催化剂在油脂加氢脱氧催化方面的研究进行了展望。

设计了相变蓄热储能系统，创新性地采用了正六边形砖和复合相变材料（composite phase change materials，CPCM），利用ANSYS Fluent进行相变蓄热储能系统蓄放热过程特性数值模拟对蓄放热过程进行研究，探究相变蓄热砖的形状、相变蓄热砖的材料以及加热功率对所设计相变蓄热储能系统蓄热过程的影响，以及CPCM蓄热温度、空气入口流速以及空气入口温度对其放热过程的影响。模拟结果表明，在每根加热棒的加热功率为0.7kW的加热条件下，蓄热过程所需的充电时间约为7.7h，蓄热体平均温度可达870℃，模拟结果符合设计要求；正六边形砖展现出更好的加热均匀性，采用CPCM后的蓄热体具有更好的蓄热性能，加热功率的增加可以很大程度上加快蓄热过程；放热过程采用1m/s空气入口流速较为合适，此时所需的放电时间为14.6h，空气入口流速越快、温度越低、CPCM蓄热温度越低的情况下系统的放热速率越高。系统总的蓄放热时间约为22.3h，能够较好实现谷电利用。

油田开发初期，井口采出液含水率较低，管流在集输过程中极易形成W/O乳状液，当集油温度降低时，蜡分子析出，凝油大量黏附积聚在管道内壁，导致井口回压升高，严重时可能会发生堵管等事故，对降温输送产生了巨大阻碍。因此针对低含水阶段含蜡原油开展不加热集油温度下限研究，本文提出不加热集输温度边界条件判定方法，对于开发初期油田不加热集输工艺的开展具有重要意义。利用室内可承压模拟罐装置进行了低含水含蜡原油粘壁实验，对低含水阶段含蜡原油的粘壁规律进行了分析，确定了凝点、含水率、剪切速率是影响粘壁温度的主要因素，建立了低含水阶段含蜡原油不加热集输粘壁温度预测模型，利用油田现场环道实验装置进行了验证，误差在2℃范围内，满足工程运用需求。

运用加压反应装置和分子动力学等方法模拟富油煤地下原位热解的气体压力环境，探索富油煤在不同压力下的热解特征。在实验室选用粒度1mm的富油煤为原料，利用加压热重仪和高压反应釜模拟富油煤的原位热解，采用分段法对富油煤不同压力下的热解活化能进行了计算并使用ReaxFF数值模拟分析不同压力下的富油煤分子的热解过程。讨论了不同压力、温度、焦油收率和焦油成分特征之间的关系。研究发现，热解压力的变化对富油煤的热解活化能影响有限，而对产物特性有显著影响。富油煤热解形成半焦的反应中热解第一阶段活化能随热解压力的增大而略微降低，在热解第二阶段活化能随压力增大而增加，增幅亦不大。在模拟富油煤原位热解条件下，600℃时的最大产油率为9.54%。在2MPa时，随着压力的增加，最大产油率降至5.42%，焦油中多环芳烃含量随压力的增大而增加。通过对富油煤在不同温度压力下进行分子动力学模拟，得到与实验相近的热解趋势。分子动力学模拟中产焦油总量在2000K以内随温度上升而增加，在每个温度点焦油产量随压力增加呈现下降趋势，在2000K、3MPa工况下产焦油量达到最大值23.67%，对应实验条件600℃常压下的焦油产出最大值。ReaxFF数值模拟结果表明，温度越高压力的影响越明显，在2300K下产生气体量与压力成反比，产焦油量相较2000K开始下降。本研究完成加压状态下富油煤的热解相关实验，并用分子动力学模拟的方法得到的加压状态下富油煤热解结果相佐证，为富油煤原位热解方面研究提供数据支持。

蓄热体广泛应用于瓦斯余热回收，其结构决定了余热回收效率。因此本研究旨在通过对比数值模拟分析，提出了一种改进的新型多层板式蓄热体设计方案，系统性地对其结构优化与性能特征进行了深入探讨。采用流固热耦合的方法对蓄热体的传热过程进行了数值模拟，重点分析了不同开孔形式（如通孔、双孔、双半孔）对蓄热体内气体流动、温度分布和压力分布的影响。研究结果显示，合理增加开孔不仅有助于改善蓄热体内部温度的均匀性，还能有效增强整体热性能。双孔结构的蓄热效果显著优于其他形式，其设计在减少沿程压力损失、提高蓄热效率以及增强热量传递能力方面具有突出的优势。此外，本文还为新型蓄热体结构优化设计提供了一种高效且可行的技术路径。

传统均相Pt催化剂因难以分离和回收等缺点，严重限制了其工业应用。通过浸渍、共沉淀、离子交换等手段将Pt负载于载体上制成非均相催化剂，不仅实现了催化剂的高效回收，降低了应用成本，还能根据不同载体改变配位环境，进而有效提高催化剂的选择性。文章从无机材料（沸石分子筛、碳纳米材料、二氧化硅、金属氧化物）和有机高分子材料等载体出发，回顾了近年来Pt负载型非均相催化剂的研制及其在催化氧化、催化加氢、硅氢加成等反应中的应用现状，并分析了不同催化剂载体的优缺点。结果表明，调整载体的制作工艺、尺寸规格、空间结构，或将其制成复合载体、引入多活性中心等方法，是提高Pt负载型非均相催化剂活性、选择性与稳定性的主要发展趋势。

催化剂载体是负载型催化剂的重要组成部分之一，对催化剂的稳定性和性能起着至关重要的作用。本文围绕纯碳基载体催化剂和碳-无机氧化物复合载体催化剂两个方面系统介绍了碳材料在加氢脱硫催化剂中的研究进展，总结了碳基载体的种类、性质以及应用情况，详述了不同碳基载体对催化剂活性相和催化活性等方面的增益作用。最后，结合碳基载体加氢脱硫催化剂的研究现况，展望了碳基载体未来的研究方向：一方面可聚焦设计开发新型碳基载体，拓展可制备复合载体的碳材料类型，充分发挥碳材料的形貌结构优势；另一方面应深入考察碳基载体的孔隙结构和形貌结构等性质对催化剂活性组分以及催化剂催化性能的影响，并进一步解析不同类型碳基载体制备的加氢催化剂上的加氢脱硫反应机理。

生物质是化石能源的潜在替代资源，木质素是自然界第二大生物质资源，将木质素催化转化为高附加值化学品对国家“双碳”战略实施具有重要的意义。催化剂和溶剂是影响木质素催化转化反应过程的关键因素，本文概述了催化氢解木质素过程中常用的金属、分子筛和金属氧化物催化剂的作用机理以及性能调控规律，并对不同溶剂分散和供氢作用进行了对比分析，通过溶剂效应原位表征、溶剂反应路径模拟，探究催化剂结构和性能间的构效关系，明晰催化剂与溶剂对木质素催化氢解的协同作用机制，为木质素的资源化和高值化利用提供了理论基础。

3-氯丙烯直接环氧化合成环氧氯丙烷是一种符合绿色化学理念的制备工艺，其关键在于高效的环氧化催化剂。当前已开发的环氧化催化剂主要包括磷钨杂多酸盐和金属配合物等均相催化剂，以及钛硅分子筛为代表的非均相催化剂。在均相催化剂中，具有相转移特性的磷钨杂多酸盐催化剂反应性能优越，本文介绍了磷钨杂多酸盐催化剂的合成方法及其在环氧化工艺上的研究现状。在非均相催化剂方面，总结了钛硅分子筛催化3-氯丙烯环氧化的反应机理和催化剂改性的研究进展，分析了该催化剂在环氧化工艺上的应用现状，对其在工业化应用背景下的催化剂研究方向提出了建议。本文还讨论了以分子氧为氧化剂的3-氯丙烯直接环氧化方案，开发适用于此反应的双功能催化剂，以期降低3-氯丙烯直接环氧化工艺的生产成本。

光催化二氧化碳（CO₂）转化为增值化学品和燃料是缓解全球变暖、实现“碳中和”目标的有前途的策略之一。为了推进该领域的发展，高效光催化剂的设计合成至关重要。相比于前期研究，近五年研究学者集中在低浓度CO₂光还原的研究上。基于此，本文综述了低浓度二氧化碳还原光催化剂结构设计的研究进展。首先介绍了光催化CO₂还原的机理、路径及其影响因素；其次总结了基于金属有机骨架材料、共价有机框架材料、金属氧化物、单原子这四类光催化剂的结构特征和调控策略；深入探讨了催化剂的CO₂吸附和富集能力、电子-空穴分离迁移能力及表面位点活性等重要因素对低浓度CO₂光催化还原效率和选择性的影响；最后，针对低浓度CO₂还原光催化剂在产物选择性、转化效率、高值C₂产品合成方面存在的挑战，本文从催化剂结构设计方向提供了相关的解决思路和策略。

与石化柴油相比，通过油脂加氢脱氧产生的绿色柴油在生物可降解性、环保性和低毒性方面具有多重优势。在绿色柴油的研究中，催化剂的研发至关重要。本文介绍了油脂加氢脱氧生产绿色柴油的反应机理、各类加氢脱氧催化剂以及催化剂失活与再生三个方面。贵金属催化剂储量稀少、价格昂贵，其工业化应用规模受到限制；而金属硫化物催化剂加氢后可能导致硫浸出，从而使催化剂失活并导致产品被污染；还原态非贵金属、金属碳化物、氮化物、磷化物催化剂由于成本效益高且无污染而受到广泛青睐，但制备工艺复杂，催化剂寿命低。因此，对非贵金属催化剂添加助剂进行改性以及使用不同载体，开发价廉、高效、环保的绿色催化剂是今后的发展方向。

采用离子交换法制备了一系列不同负载量的Ca-ZSM-5催化剂，通过固定床反应器考察了催化剂催化尿素脱水制备单氰胺的反应性能。利用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-IR）等表征手段分析了催化剂改性前后物理结构、微观形貌以及酸性质的变化。研究结果表明，改性前后催化剂的物理结构基本保持一致，但比表面积随着钙负载量的增加而降低；改性后催化剂的弱酸与中强酸位点的强度无明显变化，但强酸位点的强度减弱，并且弱酸与中强酸的酸量大幅增加；此外，催化剂中L酸的比例明显提升，B酸量略微减少，B/L的值有所降低。当反应温度为550℃、尿素进料速度为0.2g/min、氨气空速为3000h^-1、冷凝水温度为0℃、使用“0.1Ca-ZSM-5”为催化剂反应30min时，尿素转化率为91.1%，单氰胺的选择性为40.5%，单氰胺的收率为36.9%。

利用不同浓度的硝酸对HY分子筛进行脱铝处理，脱铝后的HY分子筛具有不同的比表面积和孔径。以脱铝后的分子筛作为载体，利用浸渍法制备了Sn掺杂的双功能催化剂，并将其用于葡萄糖转化为5-HMF的反应。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附/解吸、X射线光电子能谱（XPS）和酸碱滴定等手段对催化剂进行表征。结果表明：合成的0.5mol/L-10%Sn-HY具有介孔结构、八面体形貌和适宜的B/L酸位比等。以甲基异丁基酮（MIBK）和NaCl-H₂O作为反应体系，在0.2g催化剂、165℃、60min的优化条件下，5-羟甲基糠醛的得率为67.3%。经过5次循环后，5-HMF得率仍旧可以达到49%，说明催化剂具有良好的稳定性。同时，初步探究葡萄糖转化为5-HMF的反应机理。总的来说，这项工作建立了一个高效的多相催化系统，展示了将生物质转化为平台化合物的巨大潜力。

以NaY分子筛为载体，通过KNO₃溶液对NaY分子筛进行预处理，记为K-NaY。之后采用过量浸渍的方法，制备了一系列不同Ru含量的Ru-K-NaY催化剂。并首次将其用于草酸二甲酯（DMO）脱羰基制备碳酸二甲酯（DMC）的反应中。研究了Ru负载量和催化剂碱量对反应的影响。采用X射线光电子能谱（XPS）、BET和CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）等测试对Ru-K-NaY催化剂的表面、结构性能以及碱性性能进行了表征，确定了增加催化剂弱碱活性位点数量以及Ru⁰物种数量可以提高催化剂的催化活性，促进碳酸二甲酯的生成。以Ru-K-NaY作为催化剂，对反应条件进行了优化，在最佳反应条件下，DMO转化率和DMC选择性分别为83%和69%。最后研究了催化剂的稳定性，Ru-K-NaY催化剂循环使用5次后催化活性基本不变。

聚小分子受体（PSMAs）由于其既保留了稠环小分子受体（SMAs）的优点，又具有聚合物良好的成膜性能和光辐照稳定性而受到越来越多的关注。但目前大多数PSMAs是区域无规的，这不仅对PSMAs的批间重复性产生负面影响，还会扰乱了分子构型和电子结构，从而影响了分子间的π堆积，进一步导致其迁移率显著降低。近年来，研究者们通过核心工程、端基工程、连接单元调整和侧链工程等策略设计合成了许多区域规整的PSMAs，光电转换效率（PCEs）得到明显提升。本文综述了用于高性能全聚合物太阳能电池（all-PSCs）的区域规整的PSMAs的最新研究进展。未来通过核心工程、端基工程、连接单元调整和侧链工程等策略进行合理的分子结构设计，合成新的区域规整的PSMAs，搭配合适的给体材料并通过器件工艺优化可以实现更高的PCEs。

ZIF-8膜是一种新型的金属有机框架材料纳米多孔材料。由于其独特的蜂窝状多孔结构以及优良的热稳定性和化学稳定性，近年来在气体分离领域得到了广泛应用。ZIF-8膜的孔径介于氢气和其他气体（如氮气、甲烷等）的动力学直径之间，使其特别适合用于氢气的分离。本文综述了连续ZIF-8膜的制备方法，重点介绍了近十年来有代表性的原位生长法、二次晶种法、表面修饰法和一些特殊的制备方法。整理并比较了这些方法所制备的连续ZIF-8膜的氢气分离性能以及各方法的优缺点。同时，对原位生长法、二次晶种法和表面修饰法的合成机理进行了详细总结。此外，还简要讨论了未来的研究方向和挑战。

沥青路面在极端温度下会产生高温车辙、低温开裂等问题，发展复合相变材料对提高沥青的调温性能具有重要意义。为进一步推进沥青路面调温技术的发展，延长相变材料在沥青中的生命周期。首先，本文对路用复合相变材料的组成成分进行介绍。其次，对复合相变材料的制备工艺进行对比。在此基础上，主要从沥青路面的调温性能以及复合相变材料掺入对沥青路面造成的影响展开讨论。梳理发现，载体是决定复合相变材料导热能力和耐久性的关键因素。因此，确定复合相变材料载体后针对不同的载体材料选择相应的制备方法至关重要。在载体中使用具有高导热性的碳基材料，不仅可以提高复合相变材料的抗渗漏性能，还能提高复合相变材料的导热能力。目前，复合相变材料在沥青中虽具有一定的调温性能，但仍然存在储热能力低和抗渗漏性能不足的缺点，未来研究可以在明确复合相变材料与沥青相容的基础上，研发更具有针对性的路用复合相变材料，进而制定统一的相变评价标准和方法。

沸石咪唑酯骨架（ZIF）因其结构可调、制备简单以及稳定性优异，被认为是突破膜材料上限的最佳材料之一。本文通过在聚乙烯亚胺（PEI）基涂层原位生长ZIF-L粒子，然后与均苯三甲酰氯（TMC）界面聚合，得到了性能良好的染料脱盐混合基质疏松纳滤膜。利用PEI与Zn²⁺的配位作用，保证Zn(Ⅱ)离子的均匀分布，还建立了原位生成ZIF-L纳米粒子与聚酰胺之间的界面连接，避免了界面缺陷的形成。ZIF-L粒子的原位生成增加了膜表面粗糙度，改善了膜表面亲水性能，提供了分离层的水通道，缩短了水运输路径。对于刚果红（CR）/盐混合溶液，与未负载ZIF粒子的PEI/TMC膜相比，PEI(ZIF)/TMC膜在截留率维持不变的情况下，渗透系数提高近17倍，达到68.1~71.7L/(m²·h·bar)，其刚果红染料截留率达到98%，Na₂SO₄和NaCl截留率分别为12.4%和2.7%，截留分离选择系数分别为7.8和36.1。

由于石墨具有资源丰富、比容量高和嵌锂电位低等优势，被视为重要的商业化锂离子电池（LIBs）负极材料。然而，石墨较低的理论比容量限制了LIBs能量密度的进一步提升。因此，本文将少量的氧化亚硅（SiO）添加到石墨中，再分散到少量的氧硫掺杂双壁碳纳米管（O,S-DCNTs）水系导电剂中，得到石墨/SiO复合负极。其中，O,S-DCNTs是通过将双壁碳纳米管（DCNTs）在空气中预氧化处理，再通过浸渍法与MgSO₄混合后煅烧所得的，具有纳米孔结构丰富、硫含量高和亲水性强等特性。通过电池性能测试发现，引入O,S-DCNTs后石墨/SiO复合负极的比容量、倍率和循环性能得到显著提升。此外，其循环性能是纯硫掺杂碳纳米管（S-DCNTs）石墨/SiO负极的4倍，这主要归因于高分散的O,S-DCNTs能够构筑大量的导电网络，提供丰富的锂离子存储空间和活性位点，解决SiO导电性差和体积膨胀系数大问题，从而显著提高石墨负极的电化学性能。本文为高性能负极材料的制备与储能应用提供了新的思路和方向。

为改善聚乳酸（PLA）的韧性，将聚己内酯（PCL）与PLA熔融共混作为纺丝原料，使用熔体微分静电纺丝方法制备PLA/PCL纤维膜，研究了原料配比、纺丝温度、纺丝电压和收集辊转速对PLA/PCL纤维膜纤维直径、力学性能、亲疏水性和孔隙率的影响。结果表明：在PLA/PCL配比为7∶3、纺丝温度为230℃、纺丝电压为40kV、收集辊转速为2200r/min条件下制备的纤维膜纤维最小平均直径可达(2.049±0.438)μm，纤维膜的抗拉强度为13.68MPa，断裂伸长率为175%；相较于PLA纤维膜，其抗拉强度和断裂伸长率分别提高了115%和21.5%。其他纺丝条件不变，随着收集辊转速的增加，PLA/PCL纤维膜的孔隙率和水接触角呈现先升高后降低的趋势，在收集辊转速为1400r/min时，纤维膜具有强疏水性，水接触角为144.3°，孔隙率可达74.42%。本文对使用绿色方法高效制备满足不同需求的纤维膜具有重要意义。

2,2-二甲基-1,3-丙二醇（俗称新戊二醇）独特的结构赋予了其优异的化学性能，使其广泛应用于医药、纺织、涂料、石油等领域。本文简述了新戊二醇制备的方法，包括卤代醇工艺、甲醛歧化工艺和异丁醛缩合加氢工艺，并详细介绍了异丁醛缩合加氢工艺中中间体2,2-二甲基-3-羟基丙醛（俗称羟基新戊醛）和新戊二醇所需的催化剂和工艺系统。通过对比不同催化剂的性能以及催化加氢工艺，提出了新戊二醇合成工艺的发展方向：羟醛缩合反应需要碱性适中、具有相转移功能、可重复利用的固体碱性催化剂，而羟基新戊醛加氢合成新戊二醇则需要能够耐受杂质和水，同时对羟基特戊酸新戊二醇酯有加氢能力的固体催化剂；催化加氢工艺应设计强化装置以提高反应的传质传热速率，增加新戊二醇的总收率，并增设甲酸盐回收装置，以提高经济效益。

热解技术具有处理效率高、资源化产物多样、不易产生二英、碳素有效转化率高的特点，已被中国多部委推荐应用于典型有机固体废弃物的快速处理与处置中。针对传统热解系统在处理有机固体废弃物过程中不稳定、产物品质差、热能利用率低而导致的碳排放增加问题，本文综述了新型低碳热解技术和高附加值碳基材料制备方法，并明确指出通过改善传热传质过程、调控产物生成和生产高附加值产品，可以实现热解系统碳排放的削减。另外，总结了热解技术与其他有机固体废弃物处理技术相结合的案例，分析了降低耦合系统碳排放的方法。一方面通过产物交叉利用减少碳素浪费，进而降低直接碳排放；另一方面通过优化能量流路径提高系统能量利用率，降低初级能源消耗带来的间接碳排放。最后，探讨了全生命周期评价、过程模拟技术和机器学习方法在热解系统碳排放优化中的应用，梳理了利用计算机模拟和人工智能实现反应过程复杂且难以实时监测的热解系统整体优化途径，为降低热解系统碳排放提供了新的思路。

微生物电合成系统是以微生物作为生物催化剂，利用可再生能源将二氧化碳（CO₂）还原为有机化合物的可持续发展技术，可以帮助缓解大气温室气体并实现低碳循环生物经济和工业CO₂生物转化过程。本文介绍了微生物电合成系统中阴极与微生物之间的电子传递机制，包括直接电子传递和间接电子传递，其中氢气（H₂）介导的间接电子传递为研究最多的电子传递过程。本文还介绍了微生物电合成系统中阴极电化学产氢和生物产氢过程的发生机制，阐述了H₂的产生和利用以及在CO₂的还原过程中不同微生物之间的相互依存和协作机制。本文还围绕H₂介导的间接电子传递过程提出促进阴极析氢反应、投加外源介质和优化反应器设计等强化措施以促进H₂的产生和CO₂的还原过程。本文为提升微生物电合成系统的电子传递效率和目标产物产率提供了理论依据和技术支撑。

芳烃是重要的有机化工产品原料，也是汽油的重要混合组分，传统获取途径来自石油路线。石油的持续消耗与日渐枯竭迫使人们从可再生生物质资源路线获取芳烃。生物质中的木质素具有丰富的芳香结构组成，是生产芳烃的潜在原料。HZSM-5分子筛催化木质素热解转化制芳烃受到关注，然而存在产物选择性差、催化剂易积炭失活等问题。本文分析了HZSM-5理化特性、反应条件对芳烃产物分布影响；综述了金属改性、脱硅改性、复合介孔催化剂、辅助催化等改性方式，通过调变催化剂的酸性、孔道、传质扩散等提高生物油产物中单环芳烃的分布以及催化剂的稳定性。提出了该催化热解转化过程研究的未来方向，如根据目标芳烃产物选择HZSM-5改性策略、深入揭示其催化作用和积炭机理等。

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）被世界卫生组织确定为目前严重的卫生问题之一，环境中的ARGs污染会导致产生“超级细菌”，对人类和生物的健康造成了巨大威胁。因此本文系统描述了ARGs的危害及其在环境中扩散机制，综述了ARGs在地表水、地下水、土壤中的污染情况及在污水处理中的现状。分析表明，ARGs的传播机制中起关键作用的是水平基因转移；地表水中ARGs污染问题较其他水资源更为严重，且进一步引起了土壤ARGs污染并危害人体健康；就污水处理系统的处理现状进行分析，尽管对ARGs去除效果最好的是高级氧化工艺，但膜生物反应器（membrane bio-reactor, MBR）凭借着其成本较低、经济效应好且处理效果较传统活性污泥工艺好的优点，有更好的应用前景。因此，结合现有工艺构建组合工艺成为了未来污水处理厂提标改造的方向。

为了探究混凝-臭氧氧化技术对渗滤液生化出水中有机微污染物的去除效能，以青岛某渗滤液生化出水为实验对象，分析了混凝剂种类、投加量及pH等因素对有机物的去除效果，研究了O₃、GAC/O₃、UV/O₃臭氧氧化体系对混凝出水去除效果的提升作用，进一步系统评估了混凝-臭氧氧化技术对渗滤液生化出水中抗生素类有机微污染物的去除效能。结果表明，当聚合硫酸铁（PFS）投加量为4g/L、pH=7、臭氧流量为80mg/min、反应30min时，PFS-UV/O₃对COD和色度（CN）的去除率分别为86.27%和99.06%，显著优于PFS-O₃和PFS-GAC/O₃；在最优条件下，混凝-臭氧氧化抗生素具有良好的去除效果，PFS-UV/O₃对氧氟沙星、恩诺沙星、磺胺胍、金霉素的去除率分别为100%、95.06%、100%和100%；三维荧光-平行因子分析可知，经PFS-UV/O₃处理后渗滤液生化出水中腐殖类荧光物质特征峰消失，得以有效分解；技术经济分析可知，PFS-UV/O₃处理技术的能源消耗和成本分别为75.34kW·h/kg COD和53.00CNY/kg COD。整体而言，PFS-UV/O₃处理技术经济可行，具有潜在的应用前景。

风电机组设计寿命在20~25年之间。我国在2000年前后投运的风电机组即将迎来第一波退役潮，随着风电机组新增装机容量逐年增加，后续年退役机组的资源化利用需求将激增。风电叶片由于长度较长、质量轻、强度大等特点，一直未能找到合适的规模处置办法。按目前4.4×10⁸kW的装机，每千瓦装机复合材料用量16kg测算，全国风电叶片复合材料市场约704×10⁴t。风电叶片破碎到厘米量级后，堆积密度较小，仅为煤粉的39%，运输成本较高，按200km运距测算，每吨叶片仅运输成本一项就已达1200~1500CNY（这还不包括拆除、切割、破碎等费用），从经济角度看，与燃煤锅炉耦合掺烧是一项较有潜力的规模处置路线。风电叶片具有极易着火、极易燃尽的特点。在224℃开始失重，着火和燃尽阶段特征温度分别为264℃和504℃，着火性能和燃尽性能均优于煤，燃尽后的叶片剩余物主要是玻璃纤维，元素成分主要是以氧化物形态存在的硅、铝、钙、镁元素。风电叶片具有高氮、低热值的特点。典型叶片干燥基氮为0.82%，空干基热值1849kcal/kg。煤与风电叶片的氮结构形态差异较大，煤氮主要以吡咯氮形式存在，占比达到了85%，而风电叶片氮主要为酰胺结构，占比为90.6%，酰胺结构氮受热后更易向气相氮释放。沉降炉耦合掺烧实验结果表明，在10%掺烧比例内（质量比），对污染物NO排放没有明显变化。按10%掺烧比例测算，一台300MW燃煤锅炉，每年可以消纳3052MW退役风电机组所产生的叶片复合材料，这意味着现役的燃煤锅炉已完全可以消纳将来待退役的风电机组所产生的叶片固体废弃物。

以天然纤维为原料，采用接枝醚化-烯丙基氯双键改性-水溶液自由聚合路线制备纤维素基共聚型聚羧酸减水剂（HEPCEs），通过傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱对产品HEPCEs进行分子结构分析，通过净浆流动度、经时变化流动度测试对HEPCEs减水性能进行评价，并同时进行了分子粒径、zeta电位以及吸附层厚度的测试，探究HEPCEs对水泥净浆的作用机理。结果表明，纤维素基共聚型聚羧酸减水剂中改性纤维素聚醚（DBHECs）适宜替代量为5%~10%，过多替代会出现支链缠绕并阻碍羧酸基团锚固，适量替代的纤维素结构引入可以在保持较好吸附性能的同时进一步提升减水剂的性能，超过商用高效减水剂标准，并表现出一定的缓释作用。

为研究盐分对电催化降解性能与机理的影响，选取了某项目生产废水为对象，开展了电催化氧化处理废水性能试验。通过考察不同盐质量分数（0.1%~2.0%）、电流密度（5~20mA/cm²）、极板间距（0.5~1.5cm）和pH（4~10）条件下化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）的去除效能，分析盐分对电催化氧化处理废水性能的影响，并利用电子顺磁共振波谱仪解析不同含盐体系活性物种的产生情况。此外，采用快速测试法评估了电极的使用寿命。试验结果表明，原水电催化体系、加NaCl电催化体系和加Na₂SO₄电催化体系的COD最大去除率分别为58.4%、84.7%和63.3%，相应的电流效率依次为15.4%、19.6%和16.7%。原水电催化体系存在峰值强度为 1∶2∶2∶1的四重峰，与∙OH的特征峰吻合，加Na₂SO₄电催化体系存在∙OH、¹O₂和·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}的特征峰，而加NaCl电催化体系除了上述3种活性物种，还发现含氯自由基的相似特征峰。在强化试验条件下，电极使用时间为11460s。NaCl有利于提高电催化氧化体系COD的最大去除率和电流效率，丰富活性物种种类。

燃气烟气中CO₂捕集一般采用化学吸收工艺，该工艺需要优化实现CO₂脱除率提高、能耗降低。本文使用Aspen Plus模拟了典型醇胺法CO₂捕集和优化的低能耗高效CO₂捕集过程，考察了两种工艺下乙醇胺（MEA）+H₂O和MEA+甲基二乙醇胺（MDEA）+H₂O不同吸收剂循环量、吸收温度对CO₂脱除率和贫液再生能耗的影响，分析了最优工艺技术条件，两种工艺的设备及公用工程运行成本。研究结果表明，典型醇胺法CO₂捕集工艺和低能耗高效CO₂捕集工艺都可以达到捕集后CO₂纯度≥90%（体积分数）、CO₂脱除率>90%、能耗<3.0GJ/tCO₂的设计要求，MEA+H₂O吸收剂的最优循环量是60m³/h，MEA+MDEA+H₂O吸收剂的最优循环量是65m³/h，吸收温度是40~45℃。相同吸收剂及循环量下，两种工艺的CO₂脱除率和CO₂回收率基本相同，低能耗高效CO₂捕集工艺贫液再生能耗可降低0.13GJ/tCO₂。CO₂捕集工艺经过优化后，设备投资及公用工程运行成本可以明显降低。

当前油气并重、常非并举的能源发展战略有效推动了页岩油的开发进程，对其高效安全集输工艺技术重视度显著提高。通过室内实验测定了JH页岩油的基础物性，明确了其凝点低、密度小、含蜡量高、轻质组分多、无沥青质、少胶质和蜡晶结构强度弱的特点。集输过程中其蜡晶结构易被破坏会导致动态黏度于凝点附近迅速降低。集油温度低于凝点时，停输后其动态屈服应力显著低于静态值。停输后，静态降温过程中更多蜡晶析出导致凝油结构强度迅速恢复；无降温条件下其结构强度恢复速度极慢，凝点以下9℃停输12h后所得动态屈服应力仅为静态值的8.5%。为保证输送安全，需在避免地温条件过低或停输后存在大幅降温条件下开展再启动操作，若有必要可采用间歇性启动方式降低凝油屈服应力，保证再启动安全。

探究了利用丁酸发酵菌——酪丁酸梭菌，利用餐厨垃圾生产丁酸的可行性。通过酸、碱、温度等预处理方法调控餐厨垃圾中可发酵糖的释放，实现多糖的高效水解。在质量分数为1.5%硫酸、121℃和1h的预处理条件下，还原糖的转化率可达62.8%。经过酸预处理，餐厨垃圾中的纤维素更易于被酶水解，从而提高了还原糖的转化率。以此餐厨垃圾的酸预处理出料液为底物，探究了碳点强化酪丁酸梭菌发酵产丁酸的可行性。结果表明，在添加碳点后，丁酸产量较无碳点组提升了10.4%，而乙酸质量分数则降低了27%。电化学分析显示，添加碳点的酪丁酸梭菌电容提高了11%，电阻降低了12.6%。这表明碳点的加入增强了菌体的电活性，这可能加快了胞内红杆菌固氮（Rnf）复合物的电子传递速率，提高了胞内辅酶NADH（还原型辅酶Ⅰ）/NAD⁺（氧化型辅酶Ⅰ），从而促进乙酸向丁酸的转化。本文有望为餐厨垃圾的资源化利用提供有效的技术手段和理论支持。

化学吸收法作为当前烟气碳捕集的重要手段已经广泛应用于各项示范工程中，其中钠碱法相较于当前主流吸收法具有低挥发、低毒性、低成本的优点。为了应对烟气中的酸性气体CO₂以及干法脱硫脱除SO₂后的含Na₂SO₄废水，利用双极膜电渗析法将电解Na₂SO₄与NaOH捕集CO₂相结合，对不同条件下的电解效率和NaOH产率进行了分析，探究了在吸收平衡实验和喷淋塔中NaOH捕集CO₂的效果，并比较了不同条件下的NaHCO₃结晶量。结果表明，双极膜电渗析可以使Na₂SO₄有效电解为NaOH。CO₂吸收平衡实验表明电解产物NaOH相对于Na₂CO₃具有更高的CO₂吸收量和吸收速率，且乙醇胺（MEA）能进一步加强NaOH对CO₂的吸收效果。当温度为50℃和液气比为167时，喷淋塔中CO₂捕集效果最佳，吸收量达到CO₂理论吸收值的98.67%，可获取结晶细小的棒状NaHCO₃粉末，最大的结晶量可达22.447g。

在系统分析纤维板中气味物质化学组成的基础上，通过测定和收集这些气味物质的嗅阈值（odor threshold, OT）和最低关注浓度值（lowest concentration of interest，LCI）数据，计算和评估各个气味物质的气味活度值和风险值，以此为高风险和刺激性气味物质的治理明确治理对象，提供治理依据。研究结果表明，纤维板中释放较多的气味物质是苯系物、萜烯类化合物、乙酸、己醛等小分子物质。虽然乙酸（强烈、刺鼻、类似醋的气味），丙酸（辛辣醋味），苯乙烯（刺鼻的类似橡胶味），对、间二甲苯（刺激性芳香味），1-丁醇（酒精辛辣味），邻二甲苯（刺激性芳香味），苯甲醛（苦杏仁味），糠醛（似苯甲醛的特殊气味）等组分具有刺激性的气味，但是气味活度值大于1的主要是己醛、壬醛、辛醛、庚醛等醛类化合物和长叶烯、α-蒎烯等萜烯类物质。对醛类、萜烯类这些物质的减控治理是降低纤维板气味的主要途径。气味物质的风险值既与其释放量大小有关，也与其LCI值有关。虽然纤维板气味物质中含有2-甲基萘、二甲苯等中低毒性物质，但是这些物质的风险值都远小于1。

从废旧锂电池回收废液中进一步提取锂资源兼具经济和环境效益，β-双酮类溶剂萃取体系因其良好的萃锂性能得到了广泛的关注，但目前β-双酮类萃取剂的种类较少导致在选择上有一定的局限性。本研究通过Gaussian 16、Multiwfn软件进行了萃取剂分子表面静电势和萃锂反应吉布斯自由能变的理论计算，结果表明—NO₂、—CF₃、—CN取代基通过改变β-二酮分子范德华表面的静电势极值来提升萃锂性能，在此理论基础上开发出β-二酮类选择性提锂萃取剂IPE-23；以锂萃取率、分离比、萃取分相、萃取剂在水相中的溶损（以水相中的化学需氧量COD计）等衡量指标，研究了萃取剂浓度、温度、相比、加碱量等因素的影响，经过三级逆流萃取-三级逆流洗涤-CO₂酸化反萃工艺处理，锂的萃取率达到97%，分配比D_Li=21.90，锂钠分离系数为423.85，萃余液pH为11.3，COD为675.2mg/L，反萃液中锂浓度达到6.66g/L。本研究有望为废旧锂电回收废液中锂资源的高效循环回用提供技术参考与理论支撑。

铝基催化剂是石油精炼行业中需求量最大、用途最广的催化剂。将报废无法继续使用的铝基废催化剂载体回收再生，可大幅度地提高工业催化过程的综合经济效益。本研究工作通过“钠化焙烧-弱碱性浸出”将用于轻质油催化重整工艺的废Pt-Sn/Al₂O₃催化剂中的铝元素回收得到NaAlO₂溶液，并采用反沉淀法将NaAlO₂制备成具有高比表面积、大孔体积的介孔γ-Al₂O₃。通过改变焙烧温度、原料质量比、浸出pH等参数，研究铝浸出率的影响规律，在焙烧温度为450℃、质量比为1.2、浸出pH为8.5的条件下，铝的浸出率高达99.9%，效果最佳。将回收的NaAlO₂溶液制备为介孔γ-Al₂O₃，利用X射线粉末衍射仪（XRD）、Brunner-Emmet-Teller（BET）、粒度分析仪等对制备的样品进行表征。结果表明，在焙烧温度为500℃、老化时间为12h、反应pH为10的条件下，合成的介孔氧化铝比表面积为284.19m²/g，孔体积为0.47cm³/g，平均孔径为6.65nm，且其孔径分布均一、颗粒均匀程度良好，所得再生γ-Al₂O₃的比表面积、粒径等均满足《氧化铝》（GB/T24487—2022），样品纯度可达99.9%。

针对油页岩灰基分子筛的类型和结构与其吸附染料分子能力间构效关系不明确的问题，以北票油页岩灰（BPA）为原料制备了NaP1、NaX和NaA三种不同类型的分子筛，并将其用于吸附亚甲基蓝（MB），考察了分子筛用量、MB初始浓度、pH、吸附温度和时间对吸附的影响规律，阐明了分子筛吸附MB过程的吸附机理，明确了不同类型分子筛与其吸附MB能力之间的构效关系。结果表明，分子筛的比表面积和孔结构对其吸附能力影响较大，在最优化吸附条件下，NaP1、NaX和NaA型分子筛对MB的去除率分别为99.7%、94.5%和96.5%，且均具有良好的可再生重复利用性能。吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型。NaP1型分子筛对MB的吸附是自发的、吸热的熵增过程；NaX和NaA型分子筛对MB的吸附是自发的、放热的熵减过程。吸附机理研究表明，静电引力、氢键和孔扩散是分子筛吸附MB过程的主要推动力。可为油页岩灰的资源化利用以及低成本吸附法处理印染废水提供有价值的实践和理论借鉴。

生物技术特别是生物制造领域，已经成为中国和美国之间科技创新的重要竞争高地，美国已经明确将生物制造作为未来20年的主要战略。发展生物制造和生物经济已成为全球促进可持续发展，解决环境保护、碳排放等一系列问题的重要方略。本文通过对比《美国生物技术和生物制造的明确目标》和中国生物制造领域相关计划政策，从生物制造的上游领域、产业和制造领域以及市场和应用领域，分析中美两国在生物制造领域的竞争焦点，以及与美国相比我国在生物制造领域的竞争优势和劣势，对部分问题提出可能对策，通过分析有利于加深本领域科研工作者对我国生物制造领域面临的机遇和挑战方面的深刻理解，同时对于认识和创新未来相关科研和产业人才的培养也具有参考价值。