随着我国原油对外依存度增加和国内烯烃供需矛盾加剧，烯烃原料供应紧张，制约了低碳烯烃行业发展。因此，扩大烯烃原料种类、采用非石油原料生产低碳烯烃有着重要意义。生物质作为原料用于制取烯烃有着广阔的研究前景。催化热解制备低碳烯烃工艺简单，克服了传统气化-合成技术制备过程复杂和周期长等缺点。然而，生物质催化热解制备低碳烯烃工艺过程也存在诸多影响因素，如生物质原料特性、催化剂类型和热解工艺条件等。本文着重讨论了原料种类、氢碳有效比、碱金属及碱土金属、温度、催化剂与原料比、反应装置、热解方式和催化剂种类等因素对低碳烯烃产率的影响，其中催化剂是提高低碳烯烃产率的关键因素。目前，ZSM-5分子筛催化剂广泛用于该工艺研究中；由于其易积炭快速失活，催化剂改性成为了研究的热点。针对现研究中改性方式较为单一且改性过程中存在的不足，提出了两种可行的分子筛改性方法。此外，鉴于还未见专门用于催化热解制备低碳烯烃的反应装置，文中给出了一个反应器设计参考性的意见。

光气化反应技术是目前工业化规模生产有机异氰酸酯最主要的工艺技术，具有工艺成熟、反应收率高等优点，但由于反应过程涉及剧毒物质光气和生产副产物氯化氢，使其存在安全和环保等隐患。本文首先结合光气化反应机理，分析了光气化反应技术的本质缺点，总结了目前针对其本质缺点进行改进的研究现状，认为随着科技地进步，光气化反应技术的两个缺点可以逐步克服。其次，回顾了光气化反应技术从最初的小规模实验室工艺到目前大规模先进生产工艺的发展历程，从反应工程的角度总结了光气化反应技术逐步改进的内在机理，并在此基础上提出了今后光气化技术进一步发展的趋势和研究方向；最后，论文对非光气化异氰酸酯生产技术的研究进行了总结，指出非光气化技术是将来的发展趋势，但在相当长的时间内，还难以在工业装置上取代光气化技术。因此，对光气化反应技术进行进一步的研究，对目前异氰酸酯工业的节能减排和提高效率具有重要的现实意义。

目前烷基化研究主要集中在新型催化剂的开发和酸烃混合过程的强化，研究开发新型烷基化反应器是突破点之一。本文综述了国内外碳四烷基化工艺技术现状，简述了硫酸、氢氟酸、离子液体、固体酸作为催化剂的反应工艺。回顾了碳四烷基化反应机理，指出异丁烷的氢转移是反应的控速步骤，进而提出烷基化技术改进的关键是强化异丁烷向酸相的传质，并以此指导新型反应器的设计。文章着重介绍了硫酸法烷基化反应器，将其按照混合方式分为搅拌混合式、静态混合式、喷射混合式以及剪切混合式等。从原料混合、产物分离和传热等方面详细介绍了几种典型的硫酸法烷基化反应器，并对各种反应器的优缺点进行了总结，便于炼油企业结合自身优势选择合理的烷基化反应器及工艺路线。

鉴于换热网络大型化和流股间复杂关系，使得换热网络换热器节点重要性的研究显得越来越重要，对其控制和安全运行的工程实践方面具有指导意义。本文以大型换热网络为研究对象，将换热器抽象为节点，换热器之间的干扰传递抽象为边，构造网络拓扑结构。在复杂网络理论的基础上，提出了评价大型换热网络节点重要性的策略和模型。首先，从网络的点度中心性、中间中心性、接近中心性和特征向量中心性等网络拓扑结构属性出发，依据多属性决策方法对网络节点重要性进行综合评价；其次，考虑换热网络的方向性，基于PageRank算法对该网络进行节点重要性评价研究。综合两个算法的计算结果得出最终结论。案例分析表明：该研究方法是有效的，可从不同的角度全面评价换热网络的节点重要性，丰富了换热器节点重要性评价的相关理论。

钢铁企业蒸汽系统具有汽源设备较多、能源品种多以及能源供需及价格变化等特点，本文以某大型钢铁企业实际运行的蒸汽动力系统为研究对象，综合考虑其各台锅炉设备的不同生产特点、企业的能源需求和能源价格随时间变化的规律以及设备启停运行转换产生一部分费用等因素建立约束条件，以全时段蒸汽系统总能源成本最低为目标函数，建立蒸汽-电力耦合的多周期、混合整数非线性规划模型（MINLP），利用基于数学规划方法的LINGO软件求出全局最优解。通过分析比较，证明初始运行条件对多周期优化结果有很大影响，影响效果会延续数个周期，同时LINGO计算求解全局最优解的效率高、结果合理、可行，并能够为企业在能源设备调度上提供依据，实现一个运行时段内的低成本和高效益。

目前，电石法聚氯乙烯（PVC）的计划优化问题少有研究。为解决这一问题，本文建立了电石法PVC全流程生产过程多周期的计划优化模型，即混合整数非线性规划（MINLP）。电石法PVC的全流程生产过程，包括原料供应、电石生产、盐水电解、氯乙烯（VCM）聚合以及PVC的交货。基于离散时间的表示方式，考虑原料成本、库存成本、交货延迟成本以及电耗成本，以成本最小为目标，合理分配生产设备的工作状态与生产速率、电量供应与原料供应等问题。为降低能量损耗，提高企业的经济效益，根据工业实际数据，给出了电石炉与电解槽非线性耗电特性的描述分析。最后，通过计划优化案例的求解和分析，所提出的全流程模型在能耗方面比单独优化降低了9.0%，总成本降低了8.1%，验证了所提模型的可行性。

针对混合二甲苯吸附分离后得到的对二甲苯中含有少量甲苯物系，提出熔融结晶法分离对二甲苯与甲苯的新工艺。采用差示扫描量热法（DSC）测量了对二甲苯与甲苯之间的固液平衡相图，实验数据表明该二元物系为低共熔型物系，在此基础上进行液膜结晶实验，可分离得到对二甲苯纯度为99.5%以上的产品，证明采用熔融结晶法分离对二甲苯与甲苯是可行的。根据实验过程建立了液膜结晶动态过程的数学模型，由模型计算得到的结果与实验数据很好的吻合，验证了模型的准确性，并用模型优化操作条件，得到适当的喷淋密度与降温速率可改善晶层生长不均的结论。分别对熔融结晶和精馏分离过程进行成本核算，结果表明结晶过程固定投资相比精馏低很多，且操作工况稳定，易于得到高纯产品，但能耗略高，因此结晶适用于小批量生产，精馏适用于大批量生产。

系统地提出了一种进料分流预热精馏塔的节能优化与水力学校核优化方案。基于热力学工具固定精馏线-提馏线，可定量计算精馏塔获得100%理想预热效率（精馏塔再沸器负荷的减小量与进料预热量之比）时的操作参数，并利用气液分布曲线来确定效率最低的塔板；同时，基于C++和MATLAB中的GUIDE，进一步开发了具有可视化窗口的水力学验算软件，对效率最低的塔板进行水力学分析。以石油化工行业中稳定塔（简化为正丁烷-正己烷塔）为例，热力学研究结果表明，当预热量、分流率及进料位置分别设为1000MJ/h、0.7与9/20时，稳定塔可获得100%的理想预热效率；水力学核算发现，适当设置塔板结构可保证精馏塔在正常操作下实现节能的目的。本研究对实际精馏塔节能改造具有一定的指导意义。

大型液化天然气（LNG）运输船在运输过程中，会吸收外界热量，而使LNG受热气化为天然气。为避免压力超限LNG运输船发生危险，用蒸发天然气（BOG）再液化系统将天然气再液化成为一种优选处理方式。本文针对一种新型氮膨胀流程进行模拟，并进行流程中关键参数的优化。将优化后的流程与丙烷预冷混合冷剂制冷流程进行对比，结果表明：以产品LNG比功耗为衡量指标，对5个关键参数（换热器中BOG气体出口温度、BOG一级压缩机出口压力、换热器中氮气出口温度、膨胀机膨胀后压力及氮气压缩机的压力分配等）进行优化，降低了系统的比功耗；与丙烷预冷混合制冷流程比较，氮膨胀流程比功耗略高，流程简单，设备较少，更加安全；文中所选氮膨胀制冷流程比丙烷预冷混合冷剂流程更适合于LNG运输船上BOG再液化。

控制和消除天然气净化过程中醇胺溶剂的发泡对于确保净化装置安全、高效、优质运行至关重要。本文在模拟实验条件下考察了不同工艺参数对UDS溶剂抗发泡性能的影响，并建立了UDS溶剂抗发泡性能的半经验模型。实验结果表明，表面张力、溶剂黏度、溶剂密度等对UDS溶剂的抗发泡性能影响显著。建立的半经验模型能够较好地预测不同工况下UDS溶剂的抗发泡性能。各工艺参数对溶剂抗发泡性能影响大小顺序为：气体流量>CO₂负荷>温度>溶剂浓度。外界引入的杂质组分会改变UDS溶剂的表面性质，且杂质组分在溶剂中的富集导致溶剂理化性质对酸性组分浓度更为敏感，降低了溶剂的抗发泡性能。在工业装置上通过降低杂质组分浓度同时增加闪蒸气吸收塔塔径，有效提高了操作稳定性，实现了工业净化装置的安全平稳运行。

气液比表面积对折流式旋转床（RZB）的传质起到关键的作用。本文采用NaOH溶液化学吸收混合气体中CO₂的方法对折流式旋转床的气液比表面积进行了研究，通过计算流体力学（CFD）技术来模拟转子内液体的流动行为。分析转子转速、气体流量和液体流量对气液比表面积的影响。结果表明：折流式旋转床的比表面积在100~350m²/m³范围内，折流式旋转床的气液比表面积随液量的增大而增大，随气量的增大明显增大，随转速的增加先缓慢增大后迅速增大。CFD模拟表明，随液量的增加，动静圈之间的液滴数量明显增多，并且静圈上更多的表面被液膜覆盖；随气量的增大，更多的液体被碎成细小的液体，液滴的数量成倍增加；随转速的增大，动圈施加给液体的剪切力和离心力增大，液体被更好地分散，并且离开动圈的液滴尺寸变得更小。RZB与其他类型填充旋转床（RPB）的气液比表面积进行对比，发现RZB的比表面积低于分段进液式RPB、常规不锈钢金属网RPB、镍泡沫填料RPB、新型多个叶片转子RPB，接近于板式填料和挡板PRB。

目前有机朗肯循环（ORC）的效率普遍较低，而膨胀机的性能将对循环效率产生直接的影响。为提高有机朗肯循环用涡旋膨胀机的性能，本文提出对涡旋膨胀机进行了改进，使动涡旋齿的齿头不会遮挡进气孔，进、出气口对称分布，并对涡旋齿端型线进行了修正。研究改进后涡旋膨胀机进口压力、流量、转速等参数对其性能的影响。实验结果表明：改进后膨胀机的最大外等熵效率为53%，且存在一个最佳压力值，使得膨胀机的外等熵效率最大。进口流量的增加会使膨胀机的转速提高，输出功率增大。膨胀机的外等熵效率变化曲线呈抛物线变化，不同的负载对应着不同的最佳流量值，使得膨胀机的外等熵效率最大。不同负载下的膨胀机有着不同的最佳转速，使得其输出功最大，且进气压力越大，其最佳转速也越大。研究结果表明：对涡旋膨胀机的改进是切实可行的，且对膨胀机的实验为以后进一步改进指明了方向。

为探究浓度对纳米制冷剂流动沸腾压降及其波动的影响，使用Al₂O₃纳米颗粒，采用Span-80作为分散剂，并通过超声波振荡技术分别制备出质量分数为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的Al₂O₃/R141b纳米制冷剂。设计系统压力为175.8kPa，进行纳米制冷剂在水力直径为1.33mm矩形微通道内的流动沸腾实验。结果表明：纳米粒子浓度对纳米制冷剂流动沸腾压降及其波动的影响十分显著，实验工况下，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%纳米流体的压降平均值比纯制冷剂分别平均降低了9.4%、20.1%、23.2%、36%，压降标准差分别平均降低了8.0%、22.7%、28.6%、33.9%，说明纳米粒子浓度越高，压降越小，波动越平缓。通过对实验后的槽道进行扫描电镜分析及表面静态接触角的测量，发现纳米粒子在槽道表面发生了沉积，浓度越大，沉积作用越明显，表面接触角越小。证明了纳米制冷剂流动沸腾压降随浓度升高而降低、压降波动随浓度升高而更加平缓的原因是：高浓度的纳米流体在微通道壁面的沉积更多，减小了壁面的粗糙度而增大了壁面的润湿性。

通过生物油蒸汽重整制备氢气可以减少环境污染，降低对化石燃料的依赖，是一种极具潜力的制氢途径。乙酸是生物油的主要成分之一，常作为模型化合物进行研究。镍基催化剂是乙酸蒸汽重整过程中常用的催化剂，但容易因积炭失去活性，降低了制氢过程的经济性。本文首先分析了影响乙酸蒸汽重整制氢过程的各种因素，阐述了在这一过程中镍基催化剂的积炭原理，讨论了优化镍基催化剂的方法，包括优化催化剂的预处理过程、添加助剂和选择合适的载体，最后对乙酸蒸汽重整制氢的热力学分析研究进展进行了总结。未来应重点研究多种助剂复合使用时对镍基催化剂积炭与活性的影响，分析多种助剂的协同作用机理，得到一种高活性、高抗积炭能力的用于生物油蒸汽重整制氢的镍基催化剂。

介绍了超级电容器是一种新型的绿色能量存储装置，具有高功率、良好循环寿命和工作温度范围广等优点，但是其能量密度较低，甚至达不到新型锂离子电池能量密度的十分之一，成为了限制超级电容器应用的主要问题。文章指出传统超级电容器能量密度限制因素包括：仅电极表面活性物质参与反应，电极电势充放电过程中会不断变化，以及充电过程中电解液离子的消耗等。减少电解液中离子的消耗与提升电极容量成为了解决能量密度较低的有效措施，目前研究的重点包括采用混合型结构、锂离子型结构的超级电容器等。文章指出锂离子电容器结合了传统双电层电容器和锂离子电池的优势，在保持高功率密度的同时提升了能量密度，是一种极具发展前景的混动和纯电动汽车电源。由于预嵌锂的负极也可作为锂的来源，因而锂离子电池可以选择更多的正极材料，从而开启了锂离子电池研究的新大门。

近年来纳米技术使得传统油气开采方法悄然转型，针对泡沫流体稳定性差等问题，研究者们提出加入纳米颗粒对泡沫系统进行稳定。本文详细介绍了部分疏水型和亲水型两种类型纳米颗粒稳定泡沫机理的异同，阐述了纳米颗粒在气液界面的不可逆吸附是稳定泡沫的主要机理；综述了纳米颗粒稳定的泡沫在提高采收率和泡沫压裂液中的最新应用，分析表明纳米颗粒不仅大幅度增加了泡沫的稳定性，并且能提高泡沫驱和压裂液的液体效率；指出了纳米颗粒稳定泡沫的问题在于纳米颗粒与泡沫流体作用复杂、改性的纳米颗粒成本较高、对低孔低渗地层的潜在伤害、缺乏工业化应用等；提出了用亲水纳米颗粒与表面活性剂协同稳泡降低成本、针对不同泡沫性能来优化纳米颗粒与表面活性剂的浓度、将纳米颗粒稳定泡沫应用到非常规油气藏等研究方向，最后展望了纳米技术在石油领域的发展潜力。

建立了基于油页岩化学结构的热解动力学模型，利用Fortran语言对热解主要组分的数学模型进行编写，基于用户模型嵌入到Aspen Plus软件中，对主要组分产率随温度变化进行了模拟计算，并与文献实验数据进行对比。结果表明：CO和CH₄模拟值与实验数据吻合较好；CO₂的模拟值约在600℃之前有较好的契合度，由于模拟中未考虑矿物质分解，导致600℃之后有一定偏差；H₂的产率曲线模拟值与文献实验值在开始阶段比较一致，随着时间的延长，偏离程度慢慢变大；550℃之前，页岩油的模拟值与文献实验值吻合程度较好，在高温段的预测有一定偏差。同时对不同温度下主要组分的产率随时间的变化预测发现：随着时间的延长，主要组分的产率先快速增加之后逐渐稳定在一个恒定值；温度较低时，主要组分的产率随着时间的延长而增加。当进一步提高热解温度，完成有机质分解所需要的时间逐渐缩短；在同一时间下，主要组分产率随热解温度的增加而升高。

页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数，目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法，容量法是目前常用的等温吸附实验方法，重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理，认为容量法和重量法等温吸附实验测得的吸附量均为过剩吸附量，绝对吸附量并不能通过实验直接测得，并建立了过剩吸附量与绝对吸附量的转换关系。为了对比分析两种实验方法的准确性和稳定性，分别进行了相同样品的容量法和重量法等温吸附实验。测试结果表明，低压时甲烷在页岩中的吸附曲线呈Ⅰ型的吸附曲线特征，但是当压力进一步增大后，等温吸附曲线会出现下降。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时，必然存在下降的趋势，这并非异常现象，而是超临界流体过剩吸附量的本质特征。对比分析认为，在传感器精度和天平精度经过校准的情况下，重量法等温吸附实验对实验参数和环境的敏感程度要低于容量法。特别是对于吸附量较低的泥页岩，容量法测试中引起的误差大于重量法。在现有技术水平条件下，认为重量法更适用于页岩的等温吸附实验研究。

与已经工业化的丙烷直接脱氢制丙烯技术相比，丙烷氧化脱氢制丙烯因其放热反应的特点，可以在较低的温度下完成反应从而降低了能耗，且氧气的存在抑制了催化剂的积炭等优点而备受关注。然而，在过去三十年的研究历程里，丙烯的低选择性和低收率始终是该技术工业化面临的主要问题。本文从钒基催化剂上丙烷氧化脱氢的反应机理入手，对比了有氧和无氧条件下的丙烷氧化脱氢反应，分析了氧气的存在对丙烯选择性造成的不利影响，介绍了近几年所采用的提高丙烯选择性和收率的新的工艺方法，简述了颇具工业化前景的流化床反应器和膜反应器在丙烷氧化脱氢反应中的应用。氧气的存在是造成丙烯选择性低的重要原因，实现无氧条件下的丙烷氧化脱氢反应过程和催化剂的循环再生过程同时进行有望成为新的研究趋势。

综述了近年来芳烃转化领域中贵金属/分子筛双功能催化剂的研究进展。从双功能催化剂的特征出发，结合催化机理探讨了金属与分子筛酸位的协同催化作用。同时，结合催化剂的制备方法分别讨论了金属的性质、分子筛的性质及预处理工艺等因素对催化性能的影响机制。通过回顾贵金属/分子筛双功能催化剂对芳烃催化转化的反应特征，指出了在分子筛上引入加氢金属组分是调节产物分布、提高反应活性及催化稳定性的有效途径，而进一步优化催化性能的关键是调节双功能催化剂上的加氢作用与酸催化作用的平衡，抑制芳烃过度加氢副反应的同时，满足活性、稳定性及产品质量的综合要求。

硝基苯液相催化加氢制苯胺是目前苯胺生产的一种重要方法，其中非晶态合金对该过程有较好的催化活性。本文采用微波加热干燥辅助浸渍-化学还原法制备了Ni-P非晶态合金/酸化膨润土催化剂，通过XRD、XPS、SEM、H₂-TPR、H₂-TPD对催化剂进行了表征，并用于硝基苯加氢制苯胺中，研究了催化剂结构与其催化加氢性能的关系。结果表明，微波加热法与传统加热法制备的催化剂均为非晶态结构，与传统干燥的方式相比，微波加热主要是提高了Ni活性位的分散度，改变了Ni活性位的表面电子态，增强了Ni活性中心与酸化膨润土载体之间的作用力。该催化剂的催化活性和稳定性显著高于由传统加热法制备的Ni-P非晶态合金/酸化膨润土。当Ni负载量为20% 时，在反应温度为110℃、氢气分压为1.8MPa的条件下，硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达98.5%和98.8%，并且Ni-P非晶态合金/酸化膨润土催化剂循环使用6次后仍维持好的稳定性。

以异丙胺为核合成了一种1.0代聚酰胺-胺型超支化大分子骨架，并进一步与水杨醛和六水合氯化镍通过 “一锅法” 合成了一种具有新型支链结构的超支化水杨醛亚胺镍系催化剂。采用FTIR、¹H NMR和ESI-MS表征方法证明了合成产物的结构与理论结构相符。在甲基铝氧烷为助催化剂、甲苯为溶剂的催化体系内确定了催化乙烯齐聚的最佳反应条件，在Al/Ni摩尔比1000、反应温度25℃、反应压力0.5MPa、反应时间30min的条件下，催化乙烯齐聚的活性达3.8×10⁵gOlig/（mol Ni·h），齐聚产物主要是C₈及以下烯烃，含量高达99%。在相同条件下，通过对比不同骨架结构的超支化镍配合物，初步确定了超支化镍配合物催化乙烯齐聚反应体系催化性能的影响因素。

碳量子点的研究引起了国内外学者的广泛关注，近年来更是掀起了以天然物质为碳源制备碳量子点的研究热潮。本文基于碳量子点的最新研究进展，总结了碳量子点不同的合成方法，主要包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法等 “自上而下” 合成法与燃烧法、水热法等 “自下而上” 合成法。此外，还重点介绍了碳量子点的表征技术，如透射电子显微镜、拉曼光谱、荧光光谱、紫外可见光谱、X射线衍射、核磁共振技术等，以及碳量子点的性质及其在生物成像、生物传感与检测和光催化等领域的应用。最后展望了未来碳量子点在光催化、电催化等领域研究工作的发展方向。

石墨烯具有二维平面结构及优异的热传导性能，将其添加在相变材料中制备成复合相变材料是国内外的研究热点。本文介绍了石墨烯对相变材料热性能的影响，重点阐述了石墨烯对相变材料导热特性、储、放热特性及相变特性影响，并剖析了其传热机理。分析了石墨烯对相变材料定型性能的影响，并揭示了其影响机制。论述了石墨烯对相变材料微胶囊化的影响，并从石墨烯作为微胶囊壁材添加剂及壁材两方面进行了分析。最后指出了石墨烯复合相变材料的制备及性能研究方面存在的问题，提出未来在复合相变材料的规模化制备技术、传热机理及石墨烯与氧化石墨烯的协同强化作用机制方面需要进一步探索。

TiO₂锂离子电池负极材料以其安全性高而著称，其被设计为各种纳米结构并与其他导电性好的材料制备成复合材料，以弥补其导电、导锂能力的不足。本文针对近年来TiO₂基复合材料作为锂离子电池负极材料的研究现状，介绍了碳类、硅类和金属类材料与TiO₂进行复合制备负极材料的可行方法，并分别分析了这3类材料的优缺点：碳类负极材料技术成熟，但有易燃的缺点；硅类负极材料理论容量高，但循环性能差且安全性不好；金属类负极材料普遍导电性好，且易与其他材料合金化，但循环性能差。最终提出，由于碳类负极材料技术成熟，且TiO₂可弥补其易燃的缺点；结合碳基材料优良导电性能与TiO₂优异安全性能的复合材料最有望实现工业化，将是锂离子电池领域重要的研究方向之一。

以大孔和超大孔为主的多孔材料因其独特的结构特性在催化、分离、能源、生物医学等领域具有重要的应用价值，但是其在孔结构的控制上仍然存在较大挑战，冰凝诱导法由于操作简单、孔结构容易调控而成为制备多孔材料的重要方法之一。本文从冰凝诱导法制备多孔材料的原理出发，对冰凝诱导制备多孔材料及结构调控、潜在应用、存在问题和展望几个方面进行评述，重点介绍了通过原料组成及浓度、颗粒尺寸、冷冻温度、冷冻速率、溶液环境等手段对孔尺寸及壁厚、孔方向、孔形态的调控，并指出冰凝诱导与其他方法相结合以及进一步功能化是其未来发展的主要方向。

配位不饱和金属-有机骨架（MOFs）材料是一种极具潜力的小分子气体吸附分离储存材料。本文回顾了近几年MOFs材料在捕集CO₂领域的发展状况，对近年来研究比较集中的几种金属配位不饱和MOFs材料进行了详细的介绍与比较，如MIL系列、Cu-BTC系列及MOF-74等。该工作为系统地认识MOFs和拓展其未来在CO₂吸附分离领域的应用提供了帮助。本文同时也进一步指出不饱和金属配位的存在对多孔MOFs材料的吸附性能起着重要作用。在多孔MOFs材料对CO₂捕集效果仍不能满足工业需求的现状下，预测合理设计MOFs的金属配位中心且通过活化处理调控MOFs中金属的配位状况，甚至对其孔道表面功能化修饰将是该类型材料的发展方向，并在最后从制备方法、金属中心的选择与表面改性3方面作了总结。

膦酸类金属-有机骨架（MOFs）材料作为众多MOFs材料家族中的一类，近年来受到了研究者的广泛关注。本文综述了膦酸类MOFs材料的发展过程及其对二氧化碳（CO₂）的吸附性能，并阐明了吸附过程机理，总结了结晶度、有效比表面积、孔隙率和水稳定性等因素对膦酸类MOFs材料CO₂吸附性能的影响。概述了含有N，N'-二（亚甲基膦酸）-哌嗪及其衍生物、膦酸单酯（PMEs）配体的新兴膦酸类MOFs材料的性质和特点，总结了哌嗪环、烷基基团、烷氧基及杂元素（硫、氟）对提高膦酸类MOFs材料CO₂吸附性能的研究概况。分析了甲基、乙基、烷氧基等对膦酸类MOFs材料孔道结构的调控机制。指出了较低的比表面积和孔隙率仍然是制约膦酸类MOFs材料CO₂吸附性能的重要因素，而开发核壳结构的MOFs材料可能是一种有效的解决途径。

重金属污染废水作为工农业生产和发展过程中的毒性有害排放物已经严重危害了生态系统及人类的健康，人们对重金属污染废水的处理研究变得十分迫切和富有意义。功能化改性磁性纳米材料作为一种新颖、高效、可再生回收的材料，在重金属污染废水净化处理方面效果非常显著，近年来越来越受到国内外研究学者的广泛关注。本文首先对目前重金属污染水体治理的传统方法进行总结评价；对磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备方法进行介绍，分别简述了这些方法的优缺点；最后重点阐述了磁性Fe₃O₄纳米粒子表面的氨基、羧基、巯基等功能化改性方法以及在水体中重金属离子的去除方面的应用研究动态，并对未来磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备、功能化及应用前景方面进行了展望。提出改进合成工艺，制备形貌可控、分散性好和稳定性较高的磁性Fe₃O₄纳米粒子，并通过改进和开拓表面功能化工艺，制备多功能化的磁性Fe₃O₄纳米材料是今后的主要研究热点。

以硫酸亚铁为铁源，通过硼氢化钾原位还原-负载制得纳米铁改性牡蛎壳材料，并对其微观结构进行表征，探讨改性后的牡蛎壳材料对持久性有机物多氯联苯（PCBs）的吸附性能。实验结果表明：改性牡蛎壳材料中纳米铁颗粒粒径均匀且分散度较高，改性后的牡蛎壳材料具有很好的PCBs废水处理能力；当处理时间为180min，溶液温度和初始PCBs浓度分别为25℃和5mg/L时，改性材料对PCBs的吸附率达96%，吸附量为2.97mg/g。改性材料可作为一种廉价、高效的持久性有机废水吸附剂，具有很好的工业应用前景。吸附等温线研究表明，Langmuir方程能较好地描述改性材料的PCBs吸附行为，吸附较容易，升高温度有利于吸附；从吸附动力学角度分析，吸附过程符合准二级动力学模型（R²>0.99），以化学吸附为主，吸附速率由表面扩散与颗粒内扩散联合控制。

以水稻秸秆为原料经水热处理-酯交换改性制备溢油吸附材料。水稻秸秆通过水热预处理改善其纤维结构，进一步以乙酸乙烯酯为酯化剂、N，N-二甲基甲酰胺为溶剂、无水碳酸钾为催化剂进行酯交换改性，改性后材料的亲油疏水性得到明显改善。系统考察了酯交换反应的条件对改性材料的吸油性能影响，得到优化的改性条件：反应温度为90℃，催化剂浓度为1.5g/mL，酯化剂体积分数为20%，反应时间为6h。改性后水稻秸秆的吸油倍率为9.71g/g，吸水倍率为0.51g/g。对改性前后的材料进行BET、XRD和FTIR表征，发现水热处理可以显著改善材料的孔结构，扩大其孔径；酯交换改性材料的结晶度降低和乙酰基特征峰的出现，说明水稻秸秆确实发生了酯交换反应。

白炭黑是一种重要的吸附材料，以沉淀白炭黑为原料，研究了沉淀白炭黑在温度为15℃、20℃、25℃和30℃，相对湿度为11%、33%、43%、75%、85%和98%条件下的吸湿性能，并进行吸湿动力学分析。利用多孔介质等温吸附热力学原理，计算沉淀白炭黑的等温吸附热。结合XRD、SEM、FTIR和氮吸附法分析沉淀白炭黑的吸湿机理。结果表明：沉淀白炭黑具有良好的吸湿性能，在温度为30℃、相对湿度为98%时48h吸湿量达到23.71%。相对湿度在11%~85%范围内，温度越低、相对湿度越高，沉淀白炭黑的吸湿性能越强；相对湿度为98%时，温度越高，沉淀白炭黑的吸湿性能越强。沉淀白炭黑的吸湿动力学符合准二级动力学模型。等温吸湿曲线符合典型的可冷凝蒸汽在孔隙物质中物理吸附的S型曲线，水分子与沉淀白炭黑之间的作用力主要为范德华力和氢键作用。

以自制双亚胺硅烷偶联剂和正硅酸乙酯为硅源，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）/聚丙烯酸钠（PAANa）为混合模板剂，通过共缩聚法合成桥连双亚胺席夫碱功能化介孔材料。利用红外光谱（FTIR）、氮气吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对桥连双亚胺介孔材料进行了表征，着重探讨了不同PAANa用量对介孔材料的结构和形貌的影响，并将其应用于重金属离子的吸附。结果表明，PAANa用量对桥连双亚胺介孔材料的比表面积、孔容积和有序度都有一定的影响；当PAANa的加入量为0.01%时，功能化介孔材料（PMOS_0.01）展现出较好的形貌、有序度和比表面积。此外，在酸性条件下，PMOS_0.01对Cr（Ⅵ）的吸附量为289.24mg/g；而在碱性条件下，PMOS_0.01对Cu（Ⅱ）的吸附量为276mg/g。

通过接枝改性氧化石墨烯（GO）制备了1-羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲/氧化石墨烯（1-MDMH/GO）纳米材料。利用FTIR、XRD、XPS、SEM和AFM等方法对1-MDMH/GO纳米材料的结构和性能进行了表征。分别用金黄色葡萄球菌（S. cereus）和大肠杆菌（E. coli）为模拟体系对纳米复合物的抗菌性进行检验，通过抑菌环和平板计数法测定复合物的抗菌性能。结果显示：1-羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲（1-MDMH）成功地接枝到GO上，并且得到的GO和1-MDMH/GO皆为片状结构组成的二维单层纳米材料，具有大的比表面积，其中1-MDMH/GO复合物的层间距较GO增大0.124nm。细菌与复合物接触24h后，1-MDMH/GO对S. cereus的抗菌率为97.9%，对E. coli的抗菌率为92.4%。较之GO，相同条件下其对上述两种细菌有更好的抑制能力，抗菌率分别提高了25.0%和33.3%。

利用还原氧化石墨烯（RGO）改善离子液体溶剂纤维素（CE）的综合性能，将氧化石墨烯（GO）分散在去离子水中，通过热还原法得到RGO，RGO与离子液体（IL）混合后采用减压蒸馏法去除水分，得到均匀分散的RGO/IL溶液，以RGO/IL溶液为纤维素溶剂，利用RGO改善CE薄膜的各项性能，用扫描电子显微镜和XRD表征了材料的形貌和结构。结果表明，RGO质量分数为1%时，RGO/CE复合薄膜的拉伸强度和模量分别为122MPa和6.77GPa，较纯CE薄膜分别提高了188%和320%。RGO/CE复合薄膜的电导率为4.7×10^-6S/m，较纯CE薄膜（2.5×10^-14S/m）提高了9个数量级，由于RGO与CE分子链间新的氢键的形成以及RGO优异的二维结构，RGO可以显著提高复合薄膜的热稳定性、力学性能和导电能力。

1，5-戊二胺是一种具有生物活性的生物胺。赖氨酸脱羧酶可以催化L-赖氨酸生产1，5-戊二胺。为了减少生产成本，本文利用大肠杆菌AST1以赖氨酸发酵液作为底物进行全细胞催化生产1，5-戊二胺。研究转化pH、菌体浓度、转化温度、磷酸吡哆醛（PLP）添加量以及不同酸种类对转化的影响，并对菌体的重复利用性进行了研究。在最优条件下：pH6.8、转化温度37℃、PLP添加量0.1mmol/L、菌体浓度（DCW）2.5g/L，用乙酸来调节转化过程pH，可以转化含有赖氨酸123.8g/L的发酵液，得到含有86.18g/L戊二胺的转化液，转化率可达到99.61%。并且菌体在赖氨酸发酵液中重复利用5次的情况下转化率可以达到50%以上，重复利用性明显比在赖氨酸溶液中转化时强，这极大程度地节约了生产成本，为1，5-戊二胺连续工业化生产打下了基础。

采用目前材料领域新型的自组装模板法制备了壳聚糖空心微胶囊。首先使用分散聚合的方法合成了粒径均一的聚苯乙烯微球，粒径范围在1~2μm。然后用H₂SO₄将聚苯乙烯表面功能化为磺化聚苯乙烯，并以之为模板，将壳聚糖静电组装于其表面，经戊二醛交联后用四氢呋喃溶解模板，成功制备出生物相容和可降解的交联壳聚糖空心微胶囊。研究采用凝胶渗透色谱和纳米粒度仪测试合成聚苯乙烯微球的分子量、粒径及粒度分布等性能；利用Zeta电位仪、扫描电镜、透射电镜和热重分析仪对核-壳结构与空心微胶囊的特性进行表征。以吡虫啉为模型药物，通过吸附与渗透的方式负载到壳聚糖交联空心微胶囊，在甲醇下进行缓释实验。傅里叶转换红外光谱仪的表征证明氢键力在壳聚糖对吡虫啉的负载起到了重要作用。释放实验的结果表明，壳聚糖空心微胶囊对吡虫啉的载药量达到31.78%，前期出现的释放量达56.63%，释放实验后期能保持一定的缓慢释放量，表明壳聚糖空心微胶囊的载药部位主要在其表面与内部，而进入微胶囊内部的药物则需要在交联壳聚糖降解后缓慢释出，达到所期望的缓释效果。

建立玛咖中玛咖酰胺类化合物液相色谱-质谱联用（LC-UV/MS）标准指纹谱图，结合化学计量学技术对玛咖及其衍生产品进行组分比对分析，进而实现产品的质量控制。以不同产地的玛咖干根和保健品作为供试样品，采用石油醚进行震荡提取，提取液使用LC-UV/MS进行分析。共有峰在40min内得到了良好的分离，其中9个共有峰通过MS数据确证为玛咖酰胺指纹特征峰。对8种玛咖干根和保健品进行了相似度分析，整体相似度在0.76以上，说明供试样品的玛咖酰胺种类相似。分别以全谱和玛咖酰胺特征峰数据作为输入变量进行主成分分析，结果表明特征峰数据更适合作为质量控制的依据，样品可根据其真实产地和种类归为三类，其中3个特征峰对质量控制影响较大。该方法具有稳定、高效和准确的优点，可用于玛咖的质量控制和产地识别。

以甲醛和尿素为微胶囊壁材原料，以茶树精油为芯材，采用原位聚合法制备茶树油/脲醛树脂微胶囊，能够弥补茶树油易挥发、易氧化和气味难闻的缺点。本文考察乳化剂的种类、乳化剂的用量、释放环境等因素对微胶囊的形貌、粒径、载药量以及缓释性能的影响。研究结果表明，以十二烷基硫酸钠为乳化剂，用量约为4%，固化时间为80min时，所得的载油微胶囊形状规则、外表圆滑、粒径均匀、平均约40~50μm，囊壁致密、壁厚约0.5μm。此外，载药量和缓释性能较好，本文研究制得的微胶囊载药量可达45%左右，4天释放量为68%左右，室温条件下微胶囊释放时长可达7天。

总结了矿浆在烟气脱硫及资源化的应用，全面综述了磷矿浆、锰矿浆、镁矿浆、赤泥浆、锌矿浆、铜矿浆、镍矿浆7种不同类型矿浆烟气脱硫及资源化，从矿渣的数量、赋存形态、烟气脱硫机理、影响因素、工艺路线、操作参数、应用案例等进行论述，并对比分析各自优点和缺点。总结出矿渣或贫矿与水配制矿浆作为新型脱硫剂可以高效脱除烟气中低浓度二氧化硫，同时综合利用矿渣中金属资源，达到 “以废治废” 目的。指出虽然矿浆烟气脱硫技术可行、运行成本低、副产物量大，可为烟气脱硫及资源化工业应用提供新思路，但是依然存在污染物同时治理研究较少、脱硫产物高效分离成本较高等问题，今后应加强多污染同时脱除、脱硫副产物分离及资源化利用途径的研究。

目前，对于燃煤电厂燃烧后烟气中CO₂的捕集方法主要包括化学吸收法、吸附法、膜分离法和低温蒸馏法。化学吸收法是目前最成熟的CO₂捕集方法，但是吸收剂再生能耗较高，且存在二次污染、设备腐蚀等问题。因此开发新型高效、低能耗的捕集技术尤为重要。本文主要从两个方面（膜材料的设计、膜分离过程系统设计的优化）对燃煤电厂烟气中CO₂膜分离技术进行综述，并总结了实际燃煤锅炉烟气中共存气态组分和细颗粒物对膜分离CO₂的影响，最后对膜法分离燃煤电厂烟气中CO₂的发展趋势进行展望。分析表明，近年来膜材料开发、膜分离过程系统的设计及优化等方面的研究发展迅速，使得膜分离法在CO₂捕集效率及能耗等方面展现出巨大的潜力，因此膜分离法在燃煤电厂烟气中CO₂捕集领域有广阔的应用前景。

油田含油污水的高效处理是油田可持续开发的关键，陶瓷膜过滤技术由于具有分离效果好、无二次污染等优点已成为目前的研究热点。本文分析了陶瓷膜的油水分离机理，调研了国内外陶瓷膜过滤技术处理油田含油污水的研究现状，同时介绍了陶瓷膜过滤技术在海上油田含油污水处理中的应用，重点分析了膜分离效果的影响因素，主要包括膜本身的性能、原料液的性质、过程的操作参数以及其他影响因素。其中膜本身的性能主要体现在膜孔径和膜材料上；原料液的性质主要取决于含油量、pH、浓度和温度；而过程的操作参数主要包括跨膜压差和膜面流速；其他因素主要有反冲洗、吸附剂和混凝剂。然后分析了膜污染的机理，介绍了目前膜清洗的方法。最后分析了膜技术应用中存在的问题，对未来研究的方向提出了几点建议。

在管式炉实验装置上研究了燃烧温度对燃煤汞析出特性的影响，利用在线烟气分析仪和EPA Method 26A湿化学法对燃煤烟气中O₂/SO₂/NO/CO/HCl/Cl₂等进行同步定量分析，探讨不同燃烧温度下烟气组分的变化及其在烟气降温过程中对汞形态迁移转化的影响规律。结果表明：在高温燃烧条件（≥750℃）下，煤中汞基本全部逸出，析出率≥97.9%，且随燃烧温度升高而递增；基于氧量分析，煤中汞的析出在挥发分燃烧阶段即开始发生；随着燃烧温度的升高，烟气中元素态汞（Hg⁰）份额逐渐降低，而氧化态汞（Hg²⁺）份额相应增大，900℃时接近50%；燃烧温度对烟气中各组分浓度影响较大，随温度升高，烟气中NO、HCl及Cl₂呈现不同程度的上升趋势，SO₂含量基本持平，而CO含量逐渐降低；对痕量元素汞而言，NO、HCl及Cl₂通过直接或间接氧化作用在烟气降温过程中促进Hg⁰向Hg²⁺转化，烟气中还原性气体组分CO对Hg⁰的氧化有一定抑制作用，SO₂对汞形态分布的影响则不甚明显。

高氯化工废水污染物浓度高、腐蚀性极强是工业废水处理的一大难点。本文研究了温度、停留时间、催化剂Fe²⁺含量对湿式氧化去除该废水总有机碳（TOC）的影响规律，以及最优反应温度+20℃下候选材料的腐蚀特性；并据此进行了综合处理工艺构建及其经济性评估。结果表明：最佳处理工况（温度280℃、停留时间60 min、催化剂Fe²⁺量100mg/L）下TOC去除率高达97.9%。300℃、pH=13时，镍基合金N10276与N06625发生严重腐蚀，其可归结为氧化性强碱溶液中铬、钼的过钝化溶解，固态镍氧化物或者氢氧化物的碱性溶解以及高浓度氯根对保护性氧化膜的攻击破坏；钛合金TA10表面氧化膜的轻微破坏主要源自溶液的强碱性诱发钛氧化物溶解。废水pH下调至7.5时，各合金腐蚀程度减弱，且TA10呈现出令人满足的抗蚀性能。针对该高氯化工废水，30 t/d湿式氧化综合处理工艺的总投资2078万元，处理费用470.2元/t废水。

目前电厂多用石灰石等钙基吸收剂作为脱氯剂，但这些常用钙基吸收剂的脱氯性能并不理想，且会消耗较多的钙资源。本文以玉米秆、棉秆和稻秆为研究对象，实验气氛为空气，在管式炉中模拟燃烧条件，通过实验探究了赤泥、白泥和电石渣对玉米秆、棉秆和稻秆3种不同生物质燃烧脱氯的影响，得出3种添加剂在400~900℃条件下对生物质燃烧脱氯效率的影响，实验结果显示为在400~800℃的条件下脱氯效率随着温度的升高逐渐升高，其中白泥在800℃时对稻秆的脱氯效率达到42.5%，对棉秆的脱氯效率达到37.6%，赤泥对玉米秆的脱氯效率达到30.8%。但是超过800℃以后随着温度的继续升高，脱氯效率反而降低。另外，不同钙基废弃物对不同生物质的脱氯效果不同，在对不同的生物质能源进行燃烧利用时，应选择相应合适的添加剂。

利用电渗透和过硫酸铵氧化技术，采用自制实验装置对市政污水处理厂的脱水污泥进行了深度脱水研究，系统考察了电压梯度、机械压力、污泥厚度和过硫酸盐投加量对污泥脱水的影响。采用表面响应法以污泥含水率降低率为响应值，通过Box-Benhnken中心组合设计，对污泥脱水工艺参数进行了实验优化，并且研究了污泥胞外聚合物的组成及分布对污泥电渗透脱水行为的影响。结果表明，电渗透-过硫酸铵氧化协同技术可以改善污泥的脱水性能，污泥厚度与电压梯度、投药量的交互作用呈现出高度显著，在电压梯度为24.97V/cm、机械压力为35.95kPa、投药量为39.81mg/gDS、污泥厚度为2.35cm时，泥饼含水率可以降至40%以下，污泥胞外聚合物中蛋白质含量与电渗透脱水后污泥最终的含水率呈显著相关。

玉米芯等生物质资源的开发与利用是可持续发展的重要课题。本文对酸法脱除玉米芯中盐及可溶性蛋白的预处理工艺进行了研究。在80℃和100℃下，分别以水和稀硫酸按固液比1g：10mL的条件对玉米芯进行萃取处理，优化工艺条件；还研究了玉米芯中金属离子去除率的分析方法。结果表明：萃取液中金属离子含量能够表示玉米芯的除盐率；在水中100℃下玉米芯中可溶性蛋白去除率最大，稀硫酸不利于玉米芯中可溶性蛋白的去除；较高的温度和酸度有利于玉米芯中金属离子的去除；同时去除可溶性蛋白与金属离子的合适工艺为：玉米芯与水在100℃下反应0.5h，然后加硫酸至0.1%反应1h。按此工艺，玉米芯中可溶性蛋白和金属离子的去除率分别为97.1%和94.3%。预处理后的玉米芯表面较原料玉米芯表面光滑且多孔。

采用Jenike法和搅拌法研究了污泥的黏滞特性，分析了CaO和木屑两种添加剂对污泥黏滞特性的影响。研究结果表明，CaO能够提高污泥的黏附和结团应力。在Jenike法中，当污泥中加入占湿基污泥（WB）质量分数为5%的CaO后，最大黏附应力和结团应力分别上升了58%和28%；木屑能够显著提高污泥的结团应力，但对黏附应力的影响则不显著。在搅拌法测试中，当污泥中加入CaO后，污泥黏滞区向高含水率区间移动。在所研究的CaO质量分数为0~8%（占WB的质量分数，下同），CaO质量分数越高，黏滞区含水率越大；当污泥中加入5%木屑后，污泥黏滞区间明显增大，且搅拌扭矩也有显著上升，当木屑含量增加至10%后，污泥黏滞区向高含水率区间移动，且扭矩下降。

有机废弃物中含有丰富的碳氢元素，相对于常规焚烧等处理方式，将其作为气化原料生产合成原料气具有过程清洁和可实现碳氢资源回用的优点，但目前相关的研究存在有机废弃物气化原料范围窄、难以适应有机废弃物性质差异大的问题，限制了气化技术在有机废弃物处理领域的应用。本文针对国内工业有机废弃物的不同特性，提出了一种改进型的有机废弃物多元料浆气化（multicomponent slurry gasification，MCSG）利用技术，简述了有机废弃物处理的基本原理，介绍了在面对不同特性有机废弃物时采取的不同处理工艺路线以及相配套的关键设备，分析了技术经济性以及工业化应用情况。结果表明利用改进型的多元料浆气化技术不仅能实现对有机废弃物的清洁和资源化回用，还对有机废弃物具有很强的适应性，同时具有良好的环保效益和经济效益，将会是一条未来实现我国工业有机废弃物处理绿色化发展目标的有效途径。

针对高氮、环烷基特性的馏分油多产重整原料加氢裂化工艺，本文通过改性Y分子筛硅铝比、载体中分子筛含量与催化剂中Ni-Mo金属含量的优化，经过中试制备、工业放大与工业化生产，成功地开发出THHC-I加氢裂化催化剂。工业生产THHC-I加氢裂化的物理化学性质与催化剂性能及中试制备、工业放大的催化剂相当，催化剂对舟山焦化重馏分油的1500h中试评价结果为：>345℃馏分转化率75.8%，<170℃石脑油收率42.7%，石脑油中硫含量为1μg/g，氮含量为0.6μg/g，柴油中硫含量为5μg/g，氮含量为3μg/g。表明THHC-I加氢裂化对焦化重馏分油具有优异的加氢裂化活性、轻油选择性与稳定性。该催化剂完成30t的生产，并成功应用于舟山石化焦化重馏分油加氢裂化多产重整原料工艺中。

目前提高固井水泥石抗CO₂腐蚀性能的材料主要为活性无机外掺料，但其抗腐蚀效果有限。为了提高固井水泥石（环）的抗腐性能，本文通过添加环境响应型有机防腐蚀剂形成一种环境响应型水泥石，研究了其在CO₂环境养护中抗压强度、渗透率、孔隙结构及微观形貌的相关变化。结果表明：环境响应型水泥石有效抑制水泥石经碳化腐蚀抗压强度降低及渗透率增大现象；有害孔（>100nm）减少，凝胶孔（<50nm）增多，总孔隙率降低16.31%，孔径细化；水泥石水腐蚀表面形成膜状物质，呈连续分布，质地紧密；借助于扫描电子显微镜等分析技术，揭示了其防腐机理为防腐蚀剂交联形成具有致密网状结构的膜状物质，以及在水泥颗粒表面形成厚度增加的水化层等原因，阻断腐蚀介质侵蚀通道及减少与水化产物接触机会，实现抗CO₂腐蚀的目的。同时通过不同加量防腐蚀剂的水泥石扫描电镜图片可知，成膜效果的好坏可能影响其抵抗酸性介质的侵蚀能力。