在多相流耦合光催化体系中，聚团是动态、多尺度分布的，尺度也是瞬时变化，仅靠宏观或微观方法难以解决光催化流化聚团动态尺度评估难题。本文首先从现代仪器实验检测、数值模拟、数学模型、床层空隙率估算与测量等多方面总结了流化聚团尺度的评估方法，评述了各种方法在实践中的优势特点和局限性。最后针对光催化耦合多相流体系流化聚团动态尺度提出了新的评估思路和理论方法——将多相流耦合光催化体系中的微观信息和宏观参数结合起来，以关键参数反应分子数为关联索引，把构建的碰撞概率函数和空隙率分布函数引入到含有流化聚团活性特征参数的光催化反应动力学方程中，通过代入、迭代和拟合等方法构建关联宏观与微观多尺度信息的流化聚团动态尺度与光催化活性评估模型。

烯烃氢甲酰化主要涉及烯烃的活化、生成C—C键以及醛基等反应过程。本文总结了当前烯烃的氢甲酰化反应主要是利用Rh基和Co基等金属催化剂通过热化学方法实现，通常需要高温高压等苛刻的反应条件。利用清洁可持续电能的电化学方法可以提供较大的驱动力。相较于热化学方法，可以在室温常压的温和反应条件下实现烯烃的氢甲酰化，外加电压会影响金属催化剂的电子结构，可通过调节外加电压驱动烯烃的快速活化；此外，还可以利用电化学反应持续供应烯烃氢甲酰化所需的碳源和氢源。电化学方法未来将会在烯烃氢甲酰化中发挥重要作用。

超薄均热板具有热导率高、均温性优良、结构紧凑和可靠性高等优点，已成为应对受限空间高热流密度散热的有效手段。然而，超薄均热板内部狭窄的液体回流通道和蒸汽流动通道，削弱了超薄均热板的传热能力。为了改善超薄均热板的传热性能，研究人员进行了大量研究，主要包括吸液芯的结构优化设计、内部结构的表面处理和新型工质的研发。本文对上述三种改善超薄均热板传热性能途径的研究现状和发展动态进行了全面系统的总结，并针对当前研究存在的不足提供了解决方案，指出研发同时具有高毛细力和低流动阻力的新型吸液芯结构依然是今后的研究重点，而对于表面处理，可进一步扩展对超薄均热板冷凝表面疏水处理的研究，此外需研发适用于超薄均热板的新型工质。

针对以碳酸丙烯酯（PC）和甲醇（MeOH）为原料反应精馏合成碳酸二甲酯（DMC）塔顶DMC-MeOH共沸物分离问题，提出以PC为萃取剂、萃取精馏分离共沸物的工艺。在Aspen Plus软件平台上开展模拟与经济性评价研究，考察了萃取剂的可行性和选择性，确定了工艺流程方案，对萃取精馏流程的工艺参数进行了优化；比较了PC萃取精馏与热集成变压精馏分离DMC-MeOH共沸物的能耗与经济性。结果表明，萃取精馏工艺的总能耗和年总费用（TAC）较变压精馏工艺分别降低了53.9%和49.5%，体现了萃取精馏工艺的可行性和技术经济优势。

面向工业热能高效利用，开展了R245fa垂直上升管内沸腾流动强化传热研究。搭建了可调节角度的R245fa流动沸腾实验台，采用高速摄像机进行流型的可视化分析，并结合实验数据，分析了入口干度、热流密度以及质量流量对管内传热特性的影响。实验工况为：饱和压力0.6MPa，质量流速199.68~701.81kg/(m²·s)，热流密度4.99~74.96kW/m²，干度0.01~0.9。此外，还对光滑管与微-纳多孔镀层强化管的传热系数和摩擦压降进行了比较。强化管具有明显的强化沸腾换热的效果，其最大强化效果可以达到2.12倍。随着入口干度和热流密度的增大，换热强化因子呈先增加后降低的趋势，综合评价因子的变化趋势与换热强化因子基本一致。流型可视化对比发现，强化管壁面的强润湿性促进壁面液相吸附以及快速再润湿，其相较光滑管而言发生了更早的环状流转变。

含CO₂的“甜”腐蚀已成为油气输送管道面临的重要问题。为预测和防范腐蚀危害，很多一维腐蚀预测模型被提出。但这些模型对于管内复杂流动的考虑不足。为此本文构建了多场耦合有限元模型，讨论输送管道中的腐蚀传质规律。综合考虑CO₂水溶液中化学反应、腐蚀电化学反应及腐蚀产物形成的过程，电化学腐蚀的模型被耦合在流动计算中，从而模拟研究直管流动中CO₂腐蚀传质。结果显示管内流动腐蚀的传质边界层厚度小于流动边界层的1/10，流动增大了腐蚀传质速率，形成高流动腐蚀速率。流动腐蚀下，管道表面H⁺并未完全消耗。这使得腐蚀传质中H⁺舍伍德数（Sh）随雷诺数（Re）的变化在不同pH下规律不同。考虑管内的实际流动，研究得到预测油气管道流动腐蚀的传质经验关联式。

降膜反应器合成脂肪酸甲酯磺酸盐存在内部温度分布不均、产率下降的问题。基于微反应器高效反应特性，本文尝试在T型微反应器中合成脂肪酸甲酯磺酸盐。考察了磺化反应过程中温度、摩尔比、老化时间、老化温度等因素对产物中活性物含量（产物中活性物的质量分数）的影响，采用响应面法探究各因素对活性物含量影响强弱顺序及交互作用，并在此基础上进行工艺条件优化。分析得出，各因素对活性物含量影响由强到弱的顺序为：三氧化硫与硬脂酸甲酯摩尔比>老化温度>磺化温度>老化时间。优化结果显示，当磺化温度为86.4℃、SO₃与硬脂酸甲酯摩尔比为1.4、老化时间为47min、老化温度为90℃时，产品活性物含量达88.1%，相比工业合成提高了5%左右。建立了微反应器体系下脂肪酸甲酯SO₃磺化反应的动力学方程式，拟合出动力学相关参数，为实现工艺过程可控、产物预测及反应器结构优化提供依据。采用NSGA2算法对工艺进行双目标优化，结合TOPSIS方法从Pareto解集中选出最佳工艺方案。

氯化锂与碳酸钠反应结晶是制备碳酸锂最主要的方法，本研究以提高碳酸锂收率、降低其钠含量以及获得良好粒径分布为目标，采用单因素法获得的较优的实验条件为：反应温度80℃，搅拌器转速600r/min，氯化锂浓度3.20mol/L，采用正加料的方式，晶种加入量2.00g/L，晶种粒径控制在小于54μm，超声功率100W，超声时间120min。反应中加入超声波后可有效避免出现大团聚体，在保证碳酸锂收率无明显降低的情况下，其钠含量降低了1个数量级，粒径明显变小且粒径分布更窄。以碳酸锂收率和钠含量为指标，选择反应温度、晶种加入量和超声功率进行响应面分析，拟合得到碳酸锂收率模型的相关系数R²=0.9784，其钠含量拟合模型的相关系数R²=0.9588，模型的预测值与实测值的相关性好；碳酸锂晶体团聚在实验的粒径范围内符合Thompson模型。通过研究获得优化的工艺参数可以为碳酸锂生产提供依据，并为产品质量的提高提供指导。

添加表面活性剂会影响脉动热管（pulsating heat pipe，PHP）的传热性能，其机理较为复杂。本文以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液为工质，实验研究浓度及加热功率对PHP传热性能的影响。固定充液率约50%，调节质量分数及加热功率范围分别为0~0.288%（0~8.0CMC）、10~105W。结果表明：加热功率20~90W、浓度0.5~8.0CMC范围内，添加CTAB可改善PHP的传热性能，体现为蒸发及冷凝温度波动幅度减小、频率增加，PHP热阻降低；其中，4.0CMC的强化作用率较高，为11.0%~37.3%。在较高加热功率时，CTAB对传热的强化作用减弱甚至恶化，如105W、8.0CMC时PHP内会出现“烧干”趋势。对于CTAB溶液，其最优浓度约为4.0CMC，远大于临界胶束浓度。对此结果，不能仅用静态表面张力及黏度的影响去分析，还需引入动态表面张力的影响。

为了探究自吸射流强化液-液非均相物料快速混合机理，利用SST k-ω湍流模型与Eulerian-Eulerain多相流模型耦合，数值模拟研究了下冲式自吸射流搅拌槽内油水混合特性。对比分析了转速、下冲角和搅拌桨直径对非均相变异系数和离析强度的影响，运用场协同理论深入剖析了下冲式自吸射流搅拌桨强化混合机理。结果表明，非均相变异系数将搅拌过程分为初期振荡、中期下降和后期稳定三个阶段，高转速、20°~30°下冲角、搅拌桨直径居中均有效缩短了搅拌初期和中期的时长，加速了油水混合。对后期稳定流场相含率分析表明，较大的下冲角和搅拌桨直径导致离析强度沿轴向和径向分布不均匀，形成稳定的高油相和高水相区域。对纵剖面上速度与浓度梯度之间的场协同角进行了分析：下冲角和搅拌桨直径较小，射流管速度差较小，搅拌轴附近自吸区域场协同角增大，油相聚集；下冲角和搅拌桨直径较大，下冲射流冲击壁面，射流区域速度迅速下降，近壁面场协同角增大，水相在搅拌轴附近聚集。自吸射流搅拌桨在工程设计中应合理设置下冲角和搅拌桨直径，保障自吸和射流的流动空间。

随着应用需求发展和装备技术升级，现有商业化锂一次电池已不能满足低成本、高能量密度及高功率的应用需求。高能量密度及高功率特性“双高”锂一次电池研究是目前面临的技术难题，需要在现有基础上大力开展锂一次电池性能提升研究，同时寻找新的锂一次电池体系。鉴于此，综述了基于低成本、高能量密度新体系锂/硫一次电池及有机正极材料锂一次电池的研究进展。同时，基于现有锂/二氧化锰、锂/氟化碳等电池体系，探讨了通过材料纳米化、表面处理及工艺优化设计等多种手段提升其功率特性的研究进展，并对高功率新体系锂/铬氧化物、脱锂态钴酸锂正极锂一次电池的研究进展进行了概述。最后，对后续发展进行了展望，对现有电池体系的深入研究挖掘出电池高功率特性潜力，新体系锂电池的研究为得到高能量密度和高功率特性锂一次电池提供了新的可能性。

在当前“双碳”背景下，氢能因其清洁、零碳、高效、储量丰富等特点，将逐渐发展成为世界能源的重要组成部分。氢能的长距离管道输送技术是其产业规模化应用的关键技术，亦是制约其发展的瓶颈技术。管道输送被认为是氢能长距离运输的最佳方式，具有安全、高效、节能的特点。本文对氢能管道输送技术最新进展进行全面的概述和总结，分析表明：在国内对于氢能管道输送技术研究中，受限于掺氢比、安全性和相关技术工艺、设备不完善等问题，氢能长输管道技术规范标准和风险评估体系尚未完整建立，氢能的规模化应用尚未实现；实现氢能大规模应用，关键在于氢能管道输送核心技术的突破和氢能管道输送技术标准体系的建立和完善。

常见的原油产业链生产调度优化模型主要针对产业链中的局部环节，并且模型通常只涉及以综合成本最小为目标的单一目标线性规划。本文对原油全产业链的各个生产环节进行了精确描述，建立了能全面反映系统多目标生产调度的优化模型，并采用了ε-constraint方法对该模型进行求解。另外，在传统调度模型中，由于未能准确描述各周期内加工量和运输量的波动性，导致加工波动和运输波动量过大。为了解决这一问题，该模型引入了辅助变量和约束，对波动性因素进行惩罚，从而减少各周期内加工量和运输量的波动性，使得模型求解结果更接近实际调度情况。结果表明，考虑波动性约束的原油产业链生产调度优化模型能够在满足实际调度需求的同时，使综合成本达到一个较为理想的数值。

基于280A·h大容量储能电池所开发一种新型微多孔板风冷热管理单元，通过仿真软件ANSYS Fluent对比研究“Z”型和“U”型风道结构对电池热管理单元热性能的影响。最终选定以“U”型风道结构探究有无多孔板，不同多孔板厚度、入口风速、环境温度以及放电倍率下电池组温度场和流场分布。结果表明，添加多孔板可有效优化流量分布，提升电池组内部温度分布均匀性；增加多孔板厚度，电池组最高温度显著降低；增大风速可显著改善电池组最高温度和平衡电池组内部温差；电池组最高温度和最大温差均与放电倍率呈现正相关。此外，当多孔板厚度6mm、放电倍率1C、风速为10m/s、环境温度25℃时，电池组最高温度为36.51℃，最大温差仅为1.55℃，工作性能最佳。本文所开发的新型微多孔板风冷热管理单元能够快速释放方块状电池大倍率工作时产生的热量，从而显著提升储能电池组的使用寿命和安全可靠性。

近几十年，光催化的发展为能源的有效利用开辟了新的道路。基于光催化的转移氢化技术无需使用气态氢气、反应条件温和、能量来源清洁可持续、反应进程易控，有望用于新时代背景下的有机物选择性转化。本文综述了近年来光催化体系用于有机物选择性转移氢化的研究进展。首先，阐述了光催化转移氢化的原理。其次，从不同官能团选择性氢化的角度，梳理和归纳了不同光催化剂及其反应体系的研究成果，解释了典型催化体系的反应机理，介绍了新型的氢化体系和底物高值化的途径。最后，指出了光催化加氢仍存在反应速率及量子效率低、用于可见光的光催化剂较少、传统反应器不适用和使用耗电模拟光源等不足。对此，对光催化与电催化协同、开发新型光催化剂、设计适用于光催化的反应器及直接利用太阳能进行光催化等作出了展望。

CO₂电催化还原技术在能源转换和温室气体减排中具有重要应用潜力。如何获得高电流密度、高选择性的目标产物，尤其是多碳产物，成为该领域的难点和热点。本文综述了铜基催化剂在电催化还原CO₂制乙醇领域的最新研究进展，包括CO₂电催化制乙醇的最高性能水平、催化剂材料的改性策略、电解工艺创新、电极稳定性调控、反应机理等。特别关注了那些能够达到工业应用电流密度且乙醇选择性较高的铜基催化剂的设计、合成和应用。讨论了影响铜基催化剂性能的关键因素，如催化剂的价态、催化剂性能衰减以及电极稳定性等。最后，展望了铜基催化剂在CO₂电催化还原制乙醇领域的未来研究方向，包括提高催化效率、稳定性和工艺放大研究。本文旨在为电催化CO₂还原制乙醇高效催化体系的研发和工业化可行性提供参考和建议。

电磁感应加热技术作为一种新型非接触式供能技术，可用于化学反应器的加热。该技术有望实现化学品生产工艺从化石能源驱动向电能驱动转型，有效降低化学工业的碳排放。本文对电磁感应加热的二氧化碳加氢甲烷化反应器进行了模型研究，建立了电磁感应加热方式下的COMSOL Multiphysics模型，设计了y=An、y=Bn²、y=Cn³、y=De ⁿ 、y=E五种缠绕方式，探究了线圈缠绕方式和工艺条件对反应器温度、浓度分布和能耗的影响。研究结果显示，电磁感应加热线圈可在入口段和反应段采取不同的缠绕方式：在入口段，线圈宜紧密缠绕以实现快速升温；而在反应段，线圈应稀疏缠绕以避免反应器出现“热点”。线圈的缠绕方式是优化电磁感应加热反应器性能的关键，有助于避免反应器出现“热点”和失稳，降低反应器的能耗。

TiO₂作为一种价格低廉、应用广泛的金属氧化物，加工改性后提高其催化活性，可广泛应用于电催化领域。本文制备了一种亲水性锐钛矿型TiO₂多级花状结构，在其表面负载PdCu NPs，所得PdCu NPs@TiO₂两相复合纳米材料具有更大的比表面积和更多的活性位点。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱及BET分析等手段对PbCu NPs质量分数为5%、10%和20%的PdCu NPs@TiO₂样品进行表征，并利用电化学测试观察其催化活性的变化。结果表明，所制备的Pd₂Cu NPs@TiO₂-10（Pd与Cu之比为2∶1）两相复合纳米材料作为析氢反应（HER）电催化剂性能最优，具有较低的水吸附/解离能垒和H中间体脱附能垒。在酸性条件下电流密度达到10mA/cm²时具有35.8mV的低过电位，46.3mV/dec的低Tafel斜率，表现出优异的电催化活性。

膜蒸馏技术在高盐度废水处理、高价值盐分收回和高纯度水资源汲取等领域具有广阔的应用空间。目前，膜蒸馏技术尚未被大规模推广应用，究其原因是多方面的，其中膜污染问题尤为突出，而特殊浸润性膜表面的构筑是公认的缓解膜污染问题的有效途径。因此，本文主要从特殊浸润性表面理论模型、膜制备和膜抗污染特性等几个方面，综述了特殊浸润性多孔膜在膜蒸馏中的抗污染特性研究进展。首先，简单介绍了膜蒸馏技术和膜蒸馏操作中的膜污染类型、过程，比较了近五年膜蒸馏与膜污染相关研究热点和发文量；其次，基于Young模型、Wenzel模型和Cassie-Baster模型系统阐述了特殊浸润性表面的构筑原则，举例说明了特殊浸润性多孔膜的设计制备及其抗污染特性；最后，提出特殊浸润性多孔膜应用于抗污染膜蒸馏尚存在的困难和挑战，包括制备工艺较复杂、微纳米结构较脆弱、低表面能材料较单一、评价标准不统一等。低毒、低成本、广谱抗污染、耐酸碱等特殊浸润性多孔膜的开发将成为重点研究方向。

自适应伪装是一种综合材料科学、传感技术和控制工程等多领域知识的前沿技术。该技术可以根据周围背景环境变化实时调整被侦测目标，使目标在一定光谱范围内（如可见光和红外光）的光学特征与背景保持一致或接近，从而有效地降低目标被探测概率。近年来已发展出一系列基于不同控制方式的光学调控器件和系统，其均在自适应伪装领域发挥出重要作用。本文从四个方面综述了可见光和红外自适应伪装技术研究进展，包括光驱动自适应伪装、热驱动自适应伪装、电驱动自适应伪装和智能集成系统驱动自适应伪装，并阐述了各类自适应伪装技术的调控原理及其实现方式。探讨了自适应伪装技术的未来发展趋势，指出目前该技术仍处于实验阶段，实际环境中性能不太稳定，难以应对复杂的背景信息，通过伪装材料的研发和复杂背景信息处理系统的建立，可以为自适应伪装技术迈向智能化和多样化发展奠定基础。

为了从分子尺度表征废大豆油再生沥青中各组分间的相互作用及其扩散行为，通过分子动力学模拟手段构建了基质沥青、老化沥青和再生沥青分子模型，并构建了双层沥青（沥青-沥青）模型，采用相互作用能与均方位移（MSD）表征了再生沥青模型中沥青组分的扩散行为以及废大豆油与沥青组分的结合强度，并评价了双层沥青模型的界面结合能及分子扩散行为。研究结果表明，废大豆油与沥青组分之间存在吸引作用，5%废大豆油再生沥青的相互作用能相较于2%废大豆油再生沥青提高约95.8%，表明随着废大豆油掺量的增加，相互作用能逐渐升高。通过计算MSD发现随着废大豆油掺量的增加，再生沥青模型中四组分的扩散能力逐渐增加，废大豆油能够有效改善老化沥青中四组分的分子迁移能力，但是组分迁移能力无法完全恢复至基质沥青水平。基质沥青-老化沥青模型的界面相互作用能相较于基质沥青-基质沥青下降约8.6%，表明分子尺度上新-旧沥青结合后其界面结合能力发生衰减，随着废大豆油掺量的增加，范德华相互作用逐步增强，基质沥青-8%废大豆油再生沥青的界面相互作用能与基质沥青-老化沥青基本一致。废大豆油掺量为2%~5%时，基质沥青-再生沥青模型中各组分有着较好的扩散速率。研究结果从分子尺度为废大豆油再生沥青的应用提供了理论依据。

聚乙烯醇（PVA）气凝胶由于质轻、多孔的特点被广泛应用于各个领域。孔隙结构对其性能起着决定性的作用，但可控地制备具有可调结构的PVA气凝胶仍然是一个挑战。本文报道了一种通过冰诱导自组装制备具有可设计孔隙结构的PVA气凝胶的简便方法。通过简单地调整温度梯度、预冻方向和溶质浓度等因素，研究了其性质与结构之间的关系。所制备的气凝胶具有典型的介孔材料（2~25nm）特征和较好的柔韧性。疏水改性后的气凝胶从完全亲水变为表面疏水，水接触角达到117°，其对三氯甲烷的吸收能力达到20g/g。该研究为PVA基气凝胶的可控制备和油水分离应用提供了新的思路。

以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）为原料，通过自由基聚合法成功制备了具有温度和pH双刺激响应的复合变色水凝胶（SPS）。SPS水凝胶具有更高的温度敏感性，当变温区间为10~40℃时，复合水凝胶的可见光透光率随着环境温度呈现线性变化，变色前后太阳光调制率ΔT_sol高于85.78%。由于SDBS在酸性环境中（pH≤2）的溶解度大大降低，复合水凝胶兼具pH变色响应的功能。此外，SPS水凝胶比添加其他阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠（SDS）的SPN水凝胶具有更高的太阳光调制能力和可见光透过率。因此，相对于传统的PNIPAm水凝胶，SPS复合水凝胶具有高太阳光调制率、线性温度响应和多刺激变色等优势，为智能变色水凝胶提供了更广泛的应用场景。

利用高导热材料复合水合盐是提高水合盐相变材料导热性能的有效途径之一。但不同材料复合时会在界面处产生较大热阻。本研究采用分子动力学方法，分别计算了三水醋酸钠（SAT）/石墨烯复合相变材料在固态、液态时的温度分布、热导率、径向分布函数（RDF）、声子态密度（PDOS），以研究两种材料界面处的原子分布、热输运和声子输运，从微观角度探究界面热阻产生的机理。温度计算结果表明，在固态与液态时，SAT/石墨烯界面处都存在较大的温度梯度，交界处的热阻均为其他区域的4.5倍左右。RDF计算结果表明，材料在固态时，石墨烯表面原子之间距离增大，形成真空层；液态时，石墨烯表面反而会出现原子聚集的现象。PDOS计算结果表明，石墨烯的加入会导致界面附近区域的低频声子分布紊乱，从而增加声子散射，降低导热效率；这种紊乱会随着与石墨烯的距离增大而减弱，从3nm处基本消失。

采用原位生长法在室温下将铁基金属-有机框架材料[MIL-100(Fe)]负载在腈纶（PAN）上，然后通过光还原沉积法将Ag/AgCl纳米颗粒沉积于MIL-100(Fe)/PAN表面，制得Ag/AgCl/MIL-100(Fe)/PAN复合材料，并对复合材料结构、形貌及吸光性能等进行了表征。探讨了Cr(Ⅵ)初始浓度、初始pH、光照及H₂O₂等催化条件对复合材料光催化去除Cr(Ⅵ)性能的影响，并对光催化反应机理进行了分析。结果表明，Ag/AgCl的引入可显著提高复合材料对可见光的吸收能力。在15mg/L Cr(Ⅵ)溶液中加入0.32mL/L 30% H₂O₂，在溶液初始pH=3的条件下，用1000W氙灯光照下处理60min，6g/L复合材料对Cr(Ⅵ)去除率达到93%，重复使用5次后对Cr(Ⅵ)的去除率仍可达74%。光催化过程中e^-和·O₂^-起到还原作用。

抗生素在水环境中的污染问题已经受到广泛关注，而光催化技术在该领域具有较好的应用前景。半导体复合构建Z型异质结能够提高载流子分离效率，进而提高光催化降解效率。本文采用水热法制备了CoFe₂O₄/BiFeO₃ Z型异质结，并对其结构及光磁性能进行表征，将其应用于光催化降解盐酸黄连素，综合评价其光催化性能。结果表明：复合催化剂具有良好的光和磁响应性能；在使用CoFe₂O₄和BiFeO₃比例为1∶2的复合异质结，催化剂用量为20mg，污染物浓度为5mg/L，pH为3时，反应120min的降解率达到86.76%，且该异质结展现出较好的稳定性。控制反应的活性物质为空穴和超氧自由基。Z型异质结的构建使得其光催化性能提高。CoFe₂O₄/BiFeO₃ Z型异质结有良好的环境友好性，可应用于水环境中抗生素的降解。该研究为光催化降解抗生素等有机污染物提供了一个可行性思路。

针对用于电致变色织物的电极不能满足织物舒适性和透气性的要求，本文选用导电银纱线为电极，实验结果表明导电银纱线性能可以更好地满足织物的舒适性和透气性，选用5根纱线并排穿入织物的连接方式电致变色性能好。实验以白色纯棉平纹机织布为基底，碳酸丙烯酯高氯酸锂溶液为电解液，聚3,4-乙烯二氧噻吩: 聚苯乙烯磺酸盐为电致变色层，用电化学工作站进行测试，并从电极材料、导电纱线连接方式、导电纱线排布密度方面对影响电致变色性能的因素进一步分析。

酸性质子交换膜电解水（PEMWE）是一种电流密度高、动态响应快、产氢纯度高的电解水工艺，为实现其高效工业级应用，开发廉价、高效、稳定的析氧催化剂尤为关键。本文通过两步合成法将稀土元素钇（Y）掺杂到无定形的碳载体中修饰其表面的二氧化铱（IrO₂）颗粒。制备得到的IrO₂/Y _x C具有优异的酸性析氧反应催化活性，在10mA/cm²的电流密度下所需过电位仅为270mV，低于未掺杂Y的IrO₂/C（300mV）以及商用IrO₂（310mV）。Y的掺杂强化了碳载体与其表面二氧化铱颗粒之间的金属-载体相互作用，导致了Ir活性位点周围电子密度的变化，有利于调节反应中间体的吸附，优化反应速率。这一研究成果为PEMWE中析氧过程提供了新的催化剂设计思路，有望推动PEMWE技术在清洁能源领域更广泛的应用。

润滑脂在高温高载工况下润滑性能易发生恶化，从而导致严重的摩擦磨损，二维纳米材料因具备优异的减摩性能，能够显著改善润滑脂的摩擦学性能而广泛用作为润滑添加剂，但其往往会因团聚效应而降低其对润滑剂的增强效果。通过氧化还原法制备出氧化石墨烯/氢氧化镁[GO-Mg(OH)₂，GM]复合材料，以硅烷偶联剂为改性剂，利用高能球磨法对GM颗粒进行改性制备出改性氧化石墨烯/氢氧化镁[KH-GO-Mg(OH)₂，KGM]，使用SRV-4摩擦磨损试验机考察了GM、KGM对基础脂高温高载荷下润滑性能的影响，采用多种表征手段对两种材料和磨痕进行表征分析。研究分析表明：KGM较GM具有更小尺寸和厚度；GM和KGM两种润滑添加剂均能提升基础脂的摩擦学性能，最佳质量分数均为0.5%，且KGM的润滑效果和减摩抗磨性能更加突出，在高温（150℃）和高载荷（3.5GPa）下摩擦系数和磨损宽度分别降低36.5%和33.7%。KGM在摩擦表面通过吸附作用形成含有铁、镁、硅和氧元素的润滑保护膜，具有减摩抗磨效果和修复作用。这为研究开发苛刻工况下的高效润滑脂提供了简易、经济的制备方法参考，在可持续润滑方面具有重要潜力与研究价值。

全球能源危机的升级使得开发可再生替代燃料变得更加迫切。一体化生物加工（consolidated bioprocessing，CBP）是一项整合了预处理、纤维素酶生产、纤维素水解糖化、己糖和戊糖发酵产醇四个单元操作为一体的生物加工技术，是降解木质纤维素生物质产纤维素乙醇最具前景的高效低成本策略。本文以细菌和真菌在CBP产纤维素乙醇中的研究为出发点，回顾了纤维素乙醇工业化的发展历程。综述了一体化生物加工技术中四种不同的策略，包括单菌CBP系统、自然微生物菌群、组合微生物群落、菌种代谢工程改造，系统总结了目前国内外报道的CBP底盘细菌与真菌的种类、发酵代谢特征及工程化和共培养策略，并论述了研究案例和发展现状。为新型功能菌株的选育和非粮生物燃料的发展提供理论依据。

琥珀酸作为最具有前途的化学中间体之一，受到社会广泛的关注。利用微生物法生产琥珀酸具有环境友好、成本低廉等优点，但是也存在发酵得率低、副产物复杂等问题。本文通过对大肠杆菌（E. coli SUC37）的工程改造，有效提高了琥珀酸的产量。首先以E. coli SUC37为出发菌株，通过Red同源重组技术，构建乳酸脱氢酶基因（ldhA）失活突变菌株，阻断主要冗余代谢支路，减少副产物的积累进而增加琥珀酸的产量。对照分析了发酵过程中出发菌株和工程菌株中线粒体异柠檬酸脱氢酶（NAD-IDH）、NAD-苹果酸酶（NAD-ME）、苹果酸合酶（MS）、异柠檬酸裂合酶（ICL）、辅酶ⅠNAD(H)、NAD-苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）的活性，进一步探索高产菌株发酵过程中关键酶的代谢差异，发现ldhA的敲除主要通过增强TCA循环的还原支路以及乙醛酸途径，从而促进琥珀酸的积累。优化以玉米淀粉工业废弃物玉米浆为氮源产琥珀酸的发酵条件得到，初始葡萄糖含量为9%、初始玉米浆含量为2.5%、初始碳酸镁含量为6.8%、接种量为3%、发酵温度为37℃的条件下，发酵60h琥珀酸的转化率为0.658g/g葡萄糖，提高了30.2%；产量达到54.9g/L，提高了20.7%；副产物乳酸积累了19.16g/L，降低了46.5%，为琥珀酸的工业化生产奠定了基础。

以典型氯酚类化合物2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）为目标污染物，牛骨炭作为载体负载HD菌株制备固体工程菌剂，对污染土壤中的2,4-DCP进行降解实验，利用高通量测序揭示2,4-DCP胁迫下的土壤与蚯蚓肠道微生物群落演替、变化。结果表明：牛骨炭粒径160~250μm、热解4h时，牛骨炭负载的活菌数最多，达2.42×10⁹cfu/g；当土壤中2,4-DCP浓度为15mg/kg时，协同修复组效果显著高于空白对照组和蚯蚓修复组；扫描电镜图表明，HD菌株可稳定负载于牛骨炭的表面空隙中，且固体工程菌剂表面呈多孔蜂窝状结构；微生物测序结果表明蚯蚓、固体工程菌剂的投入均可增加土壤微生物总数和多样性。本研究旨在为有机污染土壤生物修复技术发展提供理论与应用参考。

由2,4-二氨基-5-亚硝基-6-羟基嘧啶（DAHNP）还原为2,4,5-三氨基-6-羟基嘧啶（TAHP）并形成TAHP硫酸盐步骤烦琐，且会带入大量无机盐，对鸟嘌呤（GA）粗品纯化造成困难，直接从DAHNP出发合成GA不仅能够解决这一问题，而且还能缩短反应流程，提高反应效能，为此本文设计了一种甲酰胺法合成GA的绿色路线。本研究以氰乙酸甲酯（MC）和盐酸胍（GH）为原料，经环合、亚硝化一锅法得到DAHNP，分离得到的DAHNP经亚硫酸氢钠还原，与甲酰胺脱水闭环一锅反应得到GA。系统考察了反应原料的摩尔比、亚硝酸钠投料量、甲醇钠甲醇溶液质量分数等对DAHNP收率的影响；研究了不同还原剂种类、投料量以及甲酰胺溶液的质量分数等因素对GA收率的影响。以亚硫酸氢钠为还原剂，n（MC）∶n（GH）∶n（CH₃ONa）∶n（NaNO₂）=1∶1.14∶1.6∶1.2，m（NaHSO₃）=3.5g，80%甲酰胺溶液，20%甲醇钠甲醇溶液时，GA收率可达80.7%，纯度≥99.0%。本合成工艺操作简便，流程简单，实现了甲酰胺溶剂的回收利用，适于工业化生产。

为减少农药在使用过程中对环境造成的污染，提高疏水性农药阿维菌素（AVM）在作物中的有效应用，通过自乳化法合成了蓖麻油基水性聚氨酯乳液（CP）用于包覆AVM得到载药乳液（CPA），研究了不同蓖麻油（CO）含量载药乳液的化学结构、微观结构、热稳定性、接触角、叶面滞留量、抗紫外性能、缓释性能、杀虫活性和储存稳定性。结果表明，相比AVM分散液，CPA在黄瓜叶面上的接触角降低了20%以上，滞留量提高了50%以上，说明其在叶面上有较好的亲和力和润湿性；相同紫外强度照射下，CPA的半衰期相较AVM分散液延长了近一半，说明CPA具有良好的抗紫外性能；CPA的载药率在5.61%~6.62%之间，包封率可达70%以上，并具有良好的缓释性能，释药行为符合First-order动力学模型，药物释放受Fickian扩散控制，且CPA与AVM分散液对小菜蛾的杀虫活性无显著差异。

使用不同浓度的盐酸溶液对钠基蒙脱土进行处理，考察不同酸浓度处理对蒙脱土结构及对香兰醇反应合成香兰基丁醚的影响。表征结果显示：对比钠基蒙脱土，蒙脱土经酸化处理后结构及酸性的变化较为明显，酸处理浓度较低时，蒙脱土层状骨架结构未受明显影响，酸处理浓度较高时，蒙脱土层状骨架结构遭到破坏；随着酸处理浓度的增加，催化剂比表面积逐渐增加，酸性先升高后降低，在酸处理浓度为0.11mol/L时，催化剂酸性最高，催化性能最好，所获得的香兰醇转化率和香兰基丁醚收率分别为99.9%和93.6%；对催化剂构效关系研究证实催化性能与催化剂酸性呈现线性正相关性，说明催化性能受蒙脱土结构和酸性所主导，在维持蒙脱土结构基础上提高酸性有助于提高催化活性。

抗生素菌渣（AMR）是发酵生产抗生素过程中产生的一种固体废弃物，其中残留的抗生素和抗性基因已经严重危害人体健康与生态环境。本文结合AMR的来源及危害，分析其理化结构性质，梳理目前主要无害化处置与资源化利用技术研究现状，重点对AMR热解反应过程中影响因素进行分析讨论，归纳总结菌渣高效处理处置及定向资源化利用的有利反应条件。结合当前菌渣热解三相产物在吸附、储能、催化以及作为生物燃料等领域的应用研究进展，对AMR未来资源化利用技术发展提出一些建议和展望，指出采用预处理手段对原料提质耦合两种或多种技术是实现AMR的高效减量化、无害化处置的重要途径，同时在生产高附加值产品和缓解化石能源消耗方面具有较好的应用前景。

金属有机框架材料（MOF）因其高比表面积、高选择性、结构可调性以及可再生性的优势而广泛应用于CO₂吸附与分离领域。首先对比了MOF与其他CO₂处理方式以及CO₂吸附材料的优缺点，得出MOF的独特优势。再根据MOF的结构以及化学特性，归纳了其对CO₂的物理和化学吸附机理，深入揭示了MOF作为CO₂吸附材料的基本原理。在此基础上，针对MOF在性能和结构上仍然存在且需要改进的缺陷，通过对比不同种类MOF的性能，对MOF的功能化改性（多金属掺杂、多材料复合、构建缺陷、胺功能化、极性基团功能化等），以及改性后MOF的CO₂吸附性能的研究进展进行了归纳。通过对这些改性方式的优缺点进行评估，并考虑其适用性和经济性，旨在找到更好的MOF改性方法。MOF改性未来的发展需要对多官能团负载、合成及负载方法绿色化、比表面积与结合位点比例等进行更深入的研究，此外改性表征方法的先进性也是未来MOF改性发展的关键要素。

厌氧消化是微生物在厌氧环境下降解有机底物并产生沼气的生物处理工艺，在降低能源依赖方面具有巨大潜力。然而传统厌氧技术由于甲烷产率低、微生物富集慢、反应器运行不稳定等问题，造成能源消耗和处理成本不断增加。导电材料可刺激互营细菌和产甲烷古菌之间的种间电子传递，进而提高产甲烷效率，广泛应用于废水厌氧处理领域。本文在梳理了碳基、金属基及其他导电材料介导厌氧消化强化效能的基础上，着重介绍了复合材料协同作用在高效生物降解和运行高稳定性方面的优势。从粒径、导电性能、表面特征等方面论述了材料不同物理化学特性对强化厌氧消化性能的影响，并对导电材料强化废水厌氧生物降解的研究前景进行了展望。

多金属氧酸盐（POM），简称多酸，是一种具有优异性能的催化剂，但是其通常易溶于有机溶剂，且比表面积较小，导致回收和循环困难。同时，金属有机框架（MOFs）是一种比表面积大、孔隙率高、孔道结构丰富且孔径可调的多孔负载材料。本文从多孔MOFs材料出发，综述了如何促使POM进入MOFs孔隙中，构建得到一类MOFs限域的POM材料（POM@MOF），阐明该类催化材料不仅可以发挥POM高效催化的性能，同时可以有效利用MOFs多孔性能，并对其在氧化脱硫领域的研究现状进行了梳理。然而，即使传统的粉末催化剂具有较优的催化性能，但是不易回收、影响循环使用等问题限制了其在实际生产中的应用。因此，将POM@MOF通过成型纤维固载、静电纺丝等方法进行成型化处理是一条行之有效的方式。最后，本文对成型化POM@MOF在氧化脱硫领域的应用进行了展望，并提出了POM@MOF成型化是未来脱硫领域应用的重要方向之一。

随着电动汽车产业的蓬勃发展,锂离子电池作为电动汽车的核心部件，其环境影响和可持续性研究得到了广泛关注。在双碳背景下，基于全生命周期的锂离子电池碳足迹评价已经成为解决锂电池可持续发展的关键问题，不同研究由于锂离子电池材料、回收技术等差异，研究结果差异较大。本文总结了锂离子电池全生命周期碳足迹的研究进展，对锂离子电池“从摇篮到坟墓”(全生命周期)、“从大门到大门”(生产阶段)、“从摇篮到摇篮”(回收阶段)三个方面进行了总结分析，重点关注了生产阶段与回收阶段，分析发现生产阶段磷酸铁锂电池的碳足迹较低，回收阶段中湿法回收镍钴锰酸锂电池的效益最优，新技术的研发、绿色能源的开发与使用能有效减少锂离子电池全生命周期中生产、使用、回收等阶段的碳足迹。最后，对影响锂离子电池碳足迹的多个因素进行了展望，为锂离子电池的可持续发展与双碳目标的实现提供了依据。

以能够降解喹啉的假单胞菌属细菌LV1为研究对象，首先研究了碳源对菌株LV1喹啉降解性能的影响，结果表明适当添加乙酸钠可以促进菌株LV1的喹啉降解性能，且当乙酸钠添加量为1.00g/L时促进效果最为显著。基于此，采用外施乙酸钠和梯度增加喹啉浓度方式成功启动了序批式生物膜反应器。然后将菌株LV1接种至反应器考察其对反应器喹啉降解性能的影响，结果表明接种LV1的反应器运行35天后出水喹啉和COD_cr去除率分别稳定在95.70%±1.25%和86.49%±0.99%。与未接种LV1相比，强化后反应器喹啉和COD_cr去除率分别提高了近46%和33%，表明菌株LV1能够强化反应器对喹啉的降解。最后通过16s rDNA高通量测序技术分析了反应器强化前后菌群结构的变化，接种LV1后显著改变了系统微生物的种群多样性以及菌群结构，假单胞菌科和丛毛单胞菌科是反应器启动阶段和生物强化阶段降解喹啉污染物的核心种群，其中归属于β-变形杆菌纲丛毛单胞菌科在强化阶段的相对丰度显著增加。根据PICRUSt结果发现挂膜启动和生物强化阶段编码芳香环裂解酶基因特别是编码氮杂环裂解酶基因的相对丰度显著增加，这些均有利于维持或增强反应器的喹啉降解性能。

含重金属、抗生素的水环境协同污染问题受到了广泛的关注和研究。磁性生物炭（Fe-BC）对水体多种污染物具有良好的吸附性能，但是原生生物炭的结构限制了其性能。而杂原子（N、S等）的掺杂是改变其内部结构、有效提高其吸附性能的理想方法之一。基于此，本文以FeCl₃·6H₂O为磁性前体，甘蔗渣纤维为碳源，尿素、硫脲和硫酸铵为掺杂材料，制备了N、S共掺杂磁性生物炭（Fe/N/S-BC），并将其与未掺杂和单掺杂型磁性生物炭（Fe-BC、Fe/N-BC、Fe/S-BC）进行结构和性能的比较。Fe/N/S-BC对Cu(Ⅱ)和四环素（TC）单一污染体系的最大吸附容量可达到230.70mg/g和93.63mg/g，吸附模型更符合拟二级和Langmuir模型。在二元污染体系中，TC的加入能促进Cu(Ⅱ)的吸附而Cu(Ⅱ)的加入则对TC的吸附呈现从促进到抑制的作用。Fe/N/S-BC对Cu(Ⅱ)和TC吸附作用主要涉及阳离子-π相互作用、络合、氢键、静电吸引、孔扩散（填充）等。由于N、S共掺杂，Fe/N/S-BC比其他生物炭具有更优的吸附性能，并且能实现Cu(Ⅱ)和TC复合污染物的协同吸附，其作为一种水环境修复材料具有较好的应用潜力。

餐厨垃圾中含水率与有机物含量高，若处置不当极易造成环境污染。生物减量技术能有效降低餐厨垃圾中水分与有机物，减轻后期处置压力，达到减量化的目的。为提高餐厨垃圾生物减量效率，通过研究菌株生长特性以及单菌餐厨垃圾生物减量实验，从实验室前期研究筛得的10株菌中筛选出4株高效降解餐厨垃圾菌制得复配菌剂，以生物强化的方式加入餐厨垃圾的自产热降解体系中，可使反应高温期提前1天到达，挥发性固体去除率（VSR）提高6.72%~25.82%。并通过分段加菌进一步加速了反应进程，VSR相较于一次性加菌提高了3.87%，研究表明分段加菌方式更适用于餐厨垃圾自产热降解反应。

以核桃壳为原料，基于热解和炭化两种制炭方法，耦合KOH活化和锰负载改性制备了炭基载锰低温脱硝催化剂，利用物理吸附等表征方法，并结合实验室催化脱硝反应装置，研究了制炭方法、活化温度等对催化剂理化特性及其脱硝性能的影响。结果表明，与炭化炭基载锰脱硝催化剂相比，热解炭制得的炭基载锰脱硝催化剂具有较大的比表面积、发达的孔隙结构和较高的Mn⁴⁺含量，低温脱硝性能显著。当空速为20000h^-1、脱硝温度为120℃时，热解炭基载锰催化剂脱硝效率和N₂选择性可分别高达87.2%和98.1%，且连续反应10h后，脱硝效率仍能保持85.1%。在脱硝温度为180℃时，热解炭基载锰催化剂脱硝效率提升至95.1%，远高于炭化炭基载锰脱硝催化剂的86.4%。而活化温度过高或过低时均不利于热解炭基载锰催化剂脱硝性能的提升。当活化温度为700℃和900℃时，热解炭基载锰脱硝催化剂在180℃时的脱硝效率仅为80.5%和87.9%。本研究为热解炭的高值利用提供了新的方法，并实现了NO _x 的高效脱除，对“双碳”目标实现和环境保护具有重要意义。

厨余垃圾厌氧发酵沼渣有机质含量较高，仍具有较高的肥料化潜力。相比传统堆肥，利用水热技术将有机废弃物转化为腐殖酸类物质具有原料适应性强、时间短等优势，有利于解决厨余垃圾厌氧发酵工程中沼渣肥料化的问题。为此，本研究提供了厨余厌氧沼渣资源化利用的可选方法以及生产腐殖酸类物质的一种原料来源和较佳工艺条件。本文以厨余厌氧沼渣为原料，系统考察了pH和温度等不同水热反应条件对腐殖酸和富里酸等腐殖化产物产率和特性的影响。研究表明：反应pH为中性、温度为200℃条件下腐殖酸产率最高，可达43.31%。通过傅里叶红外变换光谱（FTIR）、三维激发发射矩阵（3D-EEM）分析发现生成的腐殖酸类产物具有典型的腐殖酸结构。而富里酸在180~200℃时产率较高，达到8%左右。碳氮流分析显示反应温度达到200℃时，碳效率增加至40%以上；而水热腐殖化可以通过腐殖酸回收25%以上的氮元素。

针对低浓度硝氮污染及氮资源化技术需求，本文采用电重构策略合成了泡沫Fe₂O_3-x 催化阴极，构建了高效、低能耗的离子交换工艺-电催化硝氮还原-氨氮汽提回收的耦合反应体系，利用树脂富集低浓度NO₃^--N，促进NO₃^--N向NH₄⁺-N转化，并利用气体氨的汽提作用，实现水中NO₃^--N高效去除和产物氨氮的同步回收。离子交换树脂的富集效应获得的高浓度硝酸盐再生剂用于高效电催化还原产氨，随后利用硝酸根还原反应产生的氢氧根再生阴离子交换树脂，从而在避免投入大量药剂的同时实现了高效的电催化还原。离子交换工艺的引入不仅提升了IE-EC-MC系统电催化还原NO₃^-的能力，还显著降低了系统能耗。结果表明，电流密度为20mA/cm²时，经处理NO₃^--N去除率达98%，氨氮回收率、产氨速率和法拉第效率分别为81%、0.67mg N/(cm²·h)和53%，氨回收能耗仅为19.78kWh/kg (NH₄)₂SO₄。本研究为低浓度硝氮污染及氮资源化工艺提供了新思路。

自工业革命以来，随着化石燃料被广泛应用，温室气体的排放不断增加，导致气候变化，引发国内外广泛关注。由于温室气体主要为CO₂，因此近年新出现的废气中CO₂捕获、分离技术被广泛研究。其中，水合物法是一种新兴技术，其在应用中的突出问题是如何获得较快水合物生成速率与较高生成量。CO₂水合物快速生成需要高压气体条件，伴随水合物不断生成，系统内气体压力会持续下降，因此多次对反应加压使其恢复至初始压力是生成反应中常用方法。本研究选取L-蛋氨酸（L-Met）和多壁碳纳米管（MWCNT）两种典型动力学促进剂，采用多次加压至反应体系初始压力的方法，比较了此反应条件下不同促进剂对CO₂水合物生成反应动力学促进效果。实验结果表明，当反应体系初始压力反复恢复时，MWCNT和L-Met体系均能够显著减少水合物的诱导成核时间，而1.1g/L L-Met能够显著促进二氧化碳水合物的生成，水合物生成量是纯水体系的5倍；L-Met体系水合物生成速率优于MWCNT体系，1.1g/L L-Met气体转化率最高，转化率为70.3%，是纯水体系的6倍。最终实验结果表明，L-Met作为CO₂水合物动力学促进剂优于MWCNT，在水合物法捕集、分离烟道废气CO₂技术的规模化应用中，可用作一种高效、可靠、环保的动力学促进剂。

废轮胎热解不凝气的稳定清洁燃烧是热解系统稳定运行的关键，但由于不凝气组分复杂，其污染物控制一直是行业的难点。本文基于废轮胎一级热解-二级燃烧的两段式实验系统，研究了废轮胎热解气的组分含量及净化工艺。结果表明废轮胎热解气主要由CH₄、H₂和少量其他小分子碳氢化合物（C₂~C₄）组成，其热值为46.49MJ/m³（标准状况）；热解气中还含有多种含氮含硫化合物，主要是含量为96.43mg/m³（标准状况）的HCN和含量为308.44mg/m³（标准状况）的H₂S；热解气在过量空气气氛下800℃时直接燃烧产生的NO _x 和SO₂平均排放浓度分别为206.65mg/m³（标准状况）和706.01mg/m³（标准状况），且NO _x 主要为燃料型NO。采用分别装有200mL碱性溶液和有机溶剂（如乙二醇、乳酸、甘油和柴油）的洗气瓶对热解气进行清洗可以有效控制燃烧产生的NO _x 和SO₂，其中pH=13.7的NaOH溶液搭配甘油对热解气清洗的控制效果最好，可使NO _x 和SO₂的平均排放浓度分别降低至27.72mg/m³（标准状况）和48.86mg/m³（标准状况），脱除效果分别达到86.58%和93.08%。本文可为废轮胎热解技术规模化推广应用提供有效方法。

为提高制备的粉煤灰/铁尾矿基地质聚合物（IGF）抗压强度，通过单因素和正交实验分析了n(Na₂O)/n(Al₂O₃)、激发剂模数、液固比、固化温度、铁尾矿掺量对IGF抗压强度的影响，并结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）对IGF物相变化进行了表征。结果表明，IGF的抗压强度随激发剂模数、n(Na₂O)/n(Al₂O₃)、液固比和铁尾矿掺量的增加呈先增后减趋势，与固化温度呈正相关，影响顺序为固化温度>模数>液固比>n(Na₂O)/n(Al₂O₃)。SEM和XRD结果显示IGF中含有丰富的SiO₂和Al₂O₃，两者结合生成的水化硅酸钙（C-A-H凝胶和C-S-H凝胶）可使材料结构更加致密，提高其耐久性和强度。此外，在粉煤灰基地质聚合物中添加铁尾矿可以填充IGF的孔隙结构，减少微观结构的破坏，使其致密性增加，从而满足建筑材料的应用标准，并为寻求水泥替代品、提高行业效率提供了可能。

由于抗生素排放衍生的抗生素耐药细菌（ARB）入侵问题是生态环境面临的一个新挑战。基于均相、异相体系活化过氧单硫酸盐（PMS）的类芬顿反应在水体四环素（TC）的降解中得到了广泛的研究，但是针对耐四环素细菌杀灭的研究甚少。本文发现水体共存Cu(Ⅱ)与TC形成络合物活化PMS的均相Cu(Ⅱ)/PMS体系能实现对耐四环素伤寒沙门氏菌（TRST）的有效杀灭，但杀灭率仅为52%左右。而在Cu(Ⅱ)-TC-TRST三元污染物中加入制备的N、S共掺杂磁性炭（N/S-MC）后，N/S-MC活化PMS的异相N/S-MC/PMS体系能实现均相Cu(Ⅱ)/PMS体系效果的叠加而大幅度促进对TRST的杀灭。尽管存在Cu(Ⅱ)和TC的竞争，耦合均相-异相类芬顿体系能强化复合污染水中对TRST的杀灭，杀灭率可提高至99%以上。并且其主要通过类芬顿反应产生的活性氧（ROS）破坏TRST的细胞膜、细胞壁及耐药基因（ARGs）而实现TRST的杀灭并阻断其耐药基因的水平转移。均相、异相类芬顿体系中自由基（·SO₄^-、·OH、·O₂^-）和非自由基（¹O₂）途径都参与了对TRST的杀灭，但呈现自由基的主导作用。本文提出了一种耦合均相-异相类芬顿体系，对水体耐药细菌的杀灭呈现良好的效果。

采用石墨盘法制备了负载在Al₂O₃载体上的Na₂CO₃基吸附剂颗粒，研究了煅烧温度对Na₂CO₃/Al₂O₃吸附剂颗粒脱碳特性以及微观结构的影响。高温煅烧可显著提升Na₂CO₃/Al₂O₃脱碳性能，300℃和900℃煅烧下的Na10Al的CO₂吸附量分别为0.621mmol/g和1.1mmol/g。SEM和BET测试结果表明，900℃煅烧可使颗粒表面残留石墨完全分解，消除石墨疏水性所带来的不利影响，具有较好的孔隙结构和密集的Na₂CO₃吸附活性位点。进一步优化了Na₂CO₃（质量分数10%~40%）负载量，研究发现20%负载量的Na₂CO₃/Al₂O₃表面Na₂CO₃分布均匀，展现出最佳的吸附性能1.62mmol/g。10%负载量的Na₂CO₃/Al₂O₃拥有最好的孔隙结构（比表面积83.417m²/g）和力学性能（抗压强度95.1MPa）。之后采用超声波清洗代替高温煅烧去除石墨，进而优化20%负载量的Na₂CO₃/Al₂O₃结构特性，超声波清洗后的Na₂CO₃/Al₂O₃吸附量为1.715mmol/g，比表面积为73.941m²/g，抗压强度52.3MPa。综合考虑优化后的石墨盘法制备的吸附剂颗粒具有潜在的应用前景。

页岩气从水力压裂开采过程中产生的压裂返排液具有污染物种类复杂、总溶解性固体和重金属浓度高等特点。我国“双碳”目标的提出促使压裂返排液处理技术亟需低碳减排转型。膜分离技术作为一种节能减排关键低碳技术之一，可减少工业领域90%的能耗。本研究基于“预处理-管式超滤-纳滤-电渗析-反渗透-机械蒸汽再压缩”膜集成工艺处理压裂返排液，采用全生命周期评价对其物耗、能耗、碳足迹及环境影响评价进行分析，结果表明：该集成处理工艺的碳足迹为86.7kg CO₂ eq；对于温室效应影响类别，预处理、管式超滤膜、机械蒸汽再压缩的碳足迹贡献为90.7%，其原因是预处理阶段所投加的大量药剂以及管式超滤膜和机械蒸汽再压缩系统高频率运行所消耗的大量电能。针对温室效应指标及其他典型指标，其影响因素敏感性大小为：电力>碳酸钠药剂>氢氧化钠药剂，因此管式超滤膜和机械蒸汽再压缩系统的合理高效运行可节约电力损耗，保证该系统的低碳高效运行。本研究明确了预处理、管式超滤、机械蒸汽再压缩单元是压裂返排液处理工艺应重点关注的减污降碳环节。

以氯甲基聚苯乙烯大孔树脂为载体，二乙烯三胺为胺化剂，通过取代反应将含伯胺和仲胺的活性官能团锚定到树脂链上制得CS₂脱硫吸附剂，采用FTIR、元素分析仪、BET对改性树脂进行表征，并对吸附剂脱除苯中CS₂吸附性能进行评价，得到不同温度及不同CS₂初始浓度下的吸附穿透曲线，采用Langmuir和Freundlich模型对吸附剂吸附苯中CS₂的吸附等温线进行分析，准一级、准二级动力学模型及颗粒扩散模型对吸附动力学进行拟合。结果表明：胺化改性的聚苯乙烯树脂具有优异的选择性吸附二硫化碳性能，其在常压、318.15K、1h^-1、原料CS₂浓度为2000mg/L条件下的穿透吸附容量高达154.167mg/g。同时，该吸附剂吸附CS₂符合Langmuir模型和准二级动力学模型，吸附控制步骤为CS₂与吸附剂表面活性胺基基团的反应，而非传质过程。通过建立动态吸附过程的Y-N吸附模型，并对吸附穿透曲线进行分析验证，拟合值与实验值十分吻合。

二次铝灰具有危险固废和有价资源的双重特性，如果不对其进行回收利用，不仅会造成资源浪费也会污染环境。为此提出了NaOH-Na₂CO₃混合助剂焙烧铝灰的工艺，从而进行Al₂O₃的高效提取。通过热力学分析、TG-DSC分析、化学分析等手段，研究了NaOH-Na₂CO₃体系焙烧二次铝灰的过程和碱灰比、NaOH与Na₂CO₃质量比、焙烧温度、焙烧时间、溶出温度、溶出时间以及液固比对Al₂O₃溶出率的影响。结果表明，NaOH-Na₂CO₃混合助剂体系的构建有助于降低焙烧体系共熔点，促进铝灰与混合助剂的充分接触，能够降低能耗，提高反应效率；在m(NaOH+Na₂CO₃)∶m(SAD)=1.2、m(NaOH)∶m(Na₂CO₃)=1.5、焙烧温度800℃、焙烧时间60min、溶出温度80℃、溶出时间15min、液固比15mL/g的条件下，Al₂O₃溶出率可达到92.29%。该研究对二次铝灰采用NaOH-Na₂CO₃焙烧法提取Al₂O₃的技术应用提供了理论和实践指导，进一步提高了二次铝灰的综合利用率。