多相流反应器广泛应用于化工、冶金、能源及医药等过程工业，其内部具有非稳态、非线性、非平衡的自然属性，因而对多相流检测技术提出了挑战。准确检测并理解多相流体力学特性、进而揭示并掌握多相流反应器设计及放大规律，一直是当今过程工程领域的前沿课题之一。磁共振成像（MRI）作为一种非侵入式、多维瞬态全流场先进检测手段，可获得准确详尽的多维流场信息，包括颗粒浓度与速度（脉动）场、流型识别、气泡尾涡、颗粒聚团等多尺度流场参数及介尺度流动结构。此外，MRI在数值模型验证与改进方面也具有良好的应用前景。概述了MRI技术原理，重点论述了MRI近年来在气固及气液反应器中的研究现状，展望了MRI在多相流反应器中有待拓展的方向。

由一维无限长扩散模型入手，建立了探测光相位与液体互扩散系数之间的数学模型，进而在现有数字全息干涉法的基础上，提出了一种新型的二元液体互扩散系数测量方法。由于该方法直接利用探测光相位求取互扩散系数，因此可有效避免外界噪声信号对实验结果的影响，从而降低了数字全息干涉法对外界光学环境的要求。该方法的互扩散系数测量相对合成不确定度为0.7%。测量了25℃下、0.33 mol/L KCl水溶液的互扩散系数，实验结果与文献值符合良好，验证了该测量方法的可行性。利用该方法，测量了甲醇/环己烷二元系在其不互溶区附近的互扩散系数，揭示了其在该区域的变化规律。依据实验数据，预测了该二元系的热力学亚稳定和非稳定区域的分界线——Spinodal曲线。

理解微纳孔隙通道内驱替液对附着在壁面上的液滴进行驱替这一过程的机理，有助于深入了解非常规条件下油气开发过程中的输运规律。该过程的跨尺度特性以及液滴与驱替液之间的强烈相互作用，决定了必须使用混合模拟方法进行研究。然而在已有的研究中，通常采用的阻逸力界面条件干扰了连续区域到分子尺度区域的切应力传递，导致流动阻力计算不正确。采用布置虚拟壁面的新方法代替阻逸力界面条件，以解决切应力传递不正确的问题。在此基础上，比较了液滴分别为单原子分子和复杂流体的情形，以及壁面完全刚性和允许壁面粒子振动的情形。结果表明传统的阻逸力方法可导致流动阻力的误差高达65%，而采用虚拟壁面的界面条件可将误差降至1%以内，具有显著优势。此外，研究结果还显示液滴为复杂流体和允许壁面粒子振动均对流动阻力有较大的影响。

在间壁式换热器中石蜡因为其热导率低影响了蓄热系统的换热速率，采用石蜡与空气直接接触换热可大幅提高蓄热系统的换热速率。把常温的空气通过气体分布器注入熔融状态的石蜡（100~150℃）中，具体考察了表观气速、静液位高度和传热温差等参数对石蜡-空气鼓泡换热中体积传热系数与气含率的影响。实验结果表明，随着表观气速的增大，体积传热系数与气含率随之增大，并且对于气含率，在较低的表观气速下的增长速率更快；在实验条件下，增加静液位高度都只会导致体积传热系数与气含率的降低，而改变气液温差对体积传热系数的影响不甚明显。根据实验结果获得了石蜡与空气直接接触换热的体积Nusselt数经验关联式。

高黏性流体经转盘离心雾化以液滴形式进入气相可显著改善气液相间接触，其纤维化特性直接决定了雾化液滴的尺寸，是影响物料品质的关键因素。针对转盘离心雾化器，对非牛顿黏性液膜失稳纤维化过程的物理机制进行了分析，分析了高黏度流体，仅考虑黏性作用时，黏性力对纤维间距的贡献，建立了黏性力与表面张力耦合作用下液膜破碎的纤维间距预测模型，探讨了液膜纤维化的一般规律。结果表明，黏性对液膜的失稳纤维化起抑制作用，黏度提高，纤维数量减小，纤维间距增大。纤维数量与转盘边缘液膜线速度相关。进入完全纤维状模式后，纤维数量趋于稳定，提高转速引起纤维数量稳定的流量范围缩小，不利于雾化，可采用低转速、大直径转盘改善雾化效果。非牛顿高黏流体液膜破碎后的纤维数量与Weber数、等效Reynolds数和流变指数直接相关。研究结果对高黏流体的转盘离心雾化系统设计与优化提供了可借鉴的理论与应用基础。

以水为工质对三角槽道低Reynolds数脉动流的流动特性进行了实验研究与理论分析。通过流动实验，分析了Reynolds数（Re）、Womersley数（W）、脉动振幅（A）等参数对流动阻力的影响。同时，建立了脉动流压降的数学模型，从理论层面解析了各脉动参数对流动阻力产生影响的作用机理，揭示了瞬时流速曲线与瞬时压降曲线之间相位差产生的原因。研究发现，相较于稳态流，脉动流会增加流动阻力，这是因为脉动流压降方程中存在三角函数项Δp_r，其周期平均值P始终大于0；就脉动参数而言，W对总压降的形阻压降部分影响较为显著，而A与总压降呈正相关；相位差的产生是由于总压降方程中存在加速度压降，而相位差的大小取决于沿程阻力、形阻压降、加速度压降三者对总压降波动的影响程度。

均一粒径液滴喷雾干燥塔（MDSD）在生产均匀尺寸颗粒产品中发挥着较大优势，进一步优化其干燥过程操作尤为重要。集成离散相（DPM）和反应工程法（REA）干燥方法，通过耦合分散室和主干燥室模型，本研究开发了完整的MDSD三维计算流体力学模型。并系统探究了在干燥过程中分散气旋流、热空气旋流以及二者共同旋流对颗粒运动和最终干燥效果的影响。模拟结果表明，在30°入射角下加入旋流效果最优。同时引入分散室和干燥室旋流后发现，同向旋流比反向旋流带来的干燥效果提升2%，更比无旋流操作下的干燥效果提升30%。欲达到同样的干燥效果，引入同向旋流，塔身可缩短近12%。

对大液滴撞击过冷壁面结冰的传热和相变过程进行了实验研究，采用高速成像技术与红外测温成像技术对液滴撞击不同温度过冷壁面时的动态过程进行拍摄记录。另外提出一种新的除冰方式，利用高频纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体激励器进行了除冰的实验验证，并进行了热力学分析。实验结果表明：壁面温度的变化对液滴铺展过程影响较小，最大铺展系数几乎不变，但对液滴收缩与振荡过程以及最终结冰冰形有较大的影响；结冰从液滴底层开始，壁面温度越低，液滴与过冷壁面温差越大，底层液滴结冰更快，而上层液膜经过回缩、振荡之后，液膜厚度更薄，结冰相变所需时间也更短；利用高频纳秒脉冲介质阻挡放电除冰效果显著，其放电区域作用相当于是一个“热源”且根据其作用方式的不同，除冰过程可分为两个阶段。

液体会影响喷雾气固流化中的颗粒循环模式，形成不同程度的颗粒团聚物，从而直接降低反应器的传热、传质效果。实验中向流化床喷入不同黏度的乙二醇溶液，来人工制造团聚现象。研究结果表明，喷入不同黏度的液体后，流化床内会形成不同的团聚结构，按照团聚物大小可分为四类：微团聚、成核团聚、黏结团聚以及糊状团聚。通过对不同工况中的压差波动信号进行递归分析，发现不同团聚状态下的递归图纹理结构有着明显的差异。与此同时，对50种流动条件下的递归特征量分布情况进行分析，以此来识别不同的团聚结构，整体识别率高达96.39%。结果表明：通过对压差信号的递归分析可以快速识别流化床中的团聚状态。

将修正后的格子Boltzmann方法（LBM）与离散单元法（DEM）相结合，建立LBM-DEM四向耦合模型对单口射流鼓泡床中气泡运动进行模拟。其中，流体相采用格子Boltzmann方法中经典的D2Q9模型，颗粒相求解采用离散单元软球模型，颗粒曳力求解采用Gidaspow模型，流固耦合基于牛顿第三定律。应用Fortran语言编程对上述模型进行求解，模拟得到了鼓泡床内气泡演化过程，并与相关实验进行对比，有效验证了当前模型的准确性。同时，分析了床层内颗粒速度、颗粒体积分数以及能量分布。结果表明：颗粒时均速度分布不仅能体现颗粒运动强弱，也可以反映气泡运动过程；床内空隙率与颗粒体积分数分布在预测床层膨胀高度上具有高度的一致性；初始堆积效应使得床内颗粒势能始终大于颗粒动能；随颗粒密度增加，势能增大，动能逐渐减小。

通过可视化流型观测及实验测量，研究了单边换热矩形小通道的高宽比对两相流型、平均冷凝传热系数及两相流动阻力的影响，采用高速摄像机拍摄了环状流、环波状流、波状流、弹状流、塞状流及泡状流6种典型流型。研究表明，高宽比为1：2及1：3的通道内出现流型种类较为全面，而在高宽比为1：5通道内基本无弹状流、塞状流及泡状流。1：5通道内环状流所占区域较1：2及1：3通道大，随入口蒸汽质量流速的增加，差值逐步减小。随着通道高宽比的减小，平均冷凝传热系数逐渐增大；不同高宽比通道中平均冷凝传热系数间的差值随入口蒸汽质量流速的增加而减小；蒸汽质量流速足够高时，高宽比对传热系数基本无影响。通道内两相流压降随通道高宽比的减小而增大；随着入口蒸汽质量流速的增加，不同比例通道内的两相流动压降差距逐渐增大。

采用自制恒温热重分析仪，研究了CFB工况下石灰石同时煅烧/硫化反应中H₂O和SO₂对石灰石煅烧动力学和孔结构的协同作用。煅烧环境中的H₂O能够促进石灰石的分解，但SO₂会减慢石灰石分解速度，且测试发现SO₂使煅烧后颗粒的孔容积下降，分解反应的效率因子减小。基于此提出SO₂减缓煅烧反应的机理：高温下，石灰石颗粒外层首先分解并生成多孔CaO层，其中的孔隙作为内部CaCO₃分解产生CO₂的外扩散通道，当煅烧气氛中含有SO₂时，颗粒的CaO层与SO₂反应生成CaSO₄，堵塞了CaO中的孔隙，增加了CO₂扩散的阻力，从而减缓了其分解速度。当石灰石在含有15% H₂O和0.3% SO₂的环境中分解时，其分解速度比不含二者的环境下快，而比含15% H₂O但不含SO₂的环境下慢，说明H₂O和SO₂对改变石灰石分解的速度有协同效应，但15% H₂O的作用比0.3% SO₂的作用更大。对效率因子的计算表明，该现象可能由于石灰石煅烧反应的速度控制步骤中本征反应速度的影响比扩散阻力的作用更大，而H₂O能够直接加速煅烧反应的本征速度。温度、粒径等均能够影响石灰石同时煅烧/硫化反应的中的煅烧速度。H₂O还能够促进CaO的烧结，并且H₂O和SO₂在降低石灰石煅烧产物的孔面积和孔容积上具有叠加效应。

采用化学还原法制备了RuCu/TiO₂双金属催化剂，并探究了Ru和Cu的协同作用对催化湿式氧化（CWAO）无害化处理氨氮废水催化性能的影响。研究结果表明，Cu的添加可有效改善Ru/TiO₂催化剂的N₂选择性，而Ru的存在可有效提高Cu/TiO₂催化剂的催化活性。反应条件为0.5 MPa、150℃、[NH₃]₀=1000 mg·L^-1、pH=12、模拟废水处理量为33 L·（kg cat）^-1·h^-1时，1Ru2Cu/TiO₂能使废水的氨氮转化率和N₂选择性分别高达87.7%和85.9%。表征结果表明：Ru和Cu的协同在催化氧化氨氮废水过程中起了关键作用，主要体现在：Ru和Cu的强相互作用导致1Ru2Cu/TiO₂催化剂具有良好的抗流失性能，进而使得催化剂具有良好的稳定性；Ru和Cu的电子转移使得1Ru2Cu/TiO₂具有适中的亲氧性能，有效提高了催化剂的催化活性。

搭建汽液平衡实验台，对液液分相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液与CO₂的汽液平衡进行了实验测量与分析，并对该吸收剂解吸能耗进行计算。结果表明，随着温度的升高，相同担载量溶液对应的CO₂分压升高，[Bmim][BF₄]质量分数的改变对汽液平衡的影响不明显。与传统有机胺溶液30%（质量）MEA相比，该吸收剂在能耗方面主要优势在于解吸过程中显热和潜热的减小。其反应热在担载量大于0.45之后明显减小，潜热的减小主要由于解吸塔内H₂O气相分压和摩尔分数的减小，当[Bmim][BF₄]质量分数大于30%时，显热可以减少30%以上，减少的原因主要为比热容的降低和富液胺浓度的提升。

基于金属有机骨架材料中金属空配位对气体的强吸附作用，利用具有较高活性的二价金属Cr²⁺/Mo²⁺/Ni²⁺与均苯三酸（H₃BTC）配位合成了HKUST-1（Cu-BTC）同构系列材料M-BTC（M=Cr、Mo、Ni），并与Cu-BTC对比分析了该类型材料中不同金属空配位对甲烷和氮气的吸附性能。实验结果显示，此三种材料均具有较好的甲烷选择吸附性，其中含Ni²⁺金属空位的Ni-BTC以其尤为突出的甲烷吸附热值而呈现较好的CH₄/N₂分离潜力；Cr²⁺空配位虽具有较强活性，但是对于甲烷的选择性吸附性能却低于含Cu²⁺空位的Cu-BTC材料。结合吸附选择性IAST计算分析得到此三种含较高活性不饱和金属空配位的MOFs材料对于甲烷选择性吸附作用能顺序为：Ni-BTC > Mo-BTC > Cu-BTC > Cr-BTC。

为了达到最大限度回收离子液体循环再利用的目的，用电渗析-真空膜蒸馏集成膜法浓缩低浓度质量分数（下同）为1%~5%的离子液体水溶液，实现了有效可操作的膜集成浓缩过程控制。分析了膜集成过程中电渗析施加电压、料液初始浓度和料液体积比等操作参数对优化工艺的影响，获得了此电渗析过程的最高浓缩浓度。当电渗析可浓缩[AMIM]Cl至最大浓度时，即可切换至真空膜蒸馏过程深度浓缩，最终可将[AMIM]Cl水溶液浓缩至48.2%。

针对间歇过程固有的多阶段特性和动态性，提出基于种群多样性的自适应惯性权重粒子群算法（PDPSO）优化的多阶段自回归主元分析（AR-PCA）间歇过程监测方法。该方法引入了PDPSO算法指导AP聚类偏向参数的选取，避免了传统方法依据聚类评价指标选取参考度时的盲目性。对PDPSO优化AP聚类的多阶段发酵过程的数据样本建立AR-PCA模型能够消除各阶段的动态性及变量之间的自相关和互相关影响。最后，对自回归（AR）模型的残差矩阵建立主成分分析（PCA）模型用于发酵过程监测。将该方法应用到青霉素发酵过程，并与传统方法进行对比，结果表明，该方法能够有效进行间歇过程阶段划分并降低故障的漏报和误报。

针对极限学习机（ELM）不能准确地预测汽轮机热耗率的问题，结合群智能优化算法，提出一种改进的共生生物搜索算法和极限学习机（ASOS-ELM）综合建模的方法。该方法利用改进的共生生物搜索（ASOS）算法优化ELM隐层激活函数的参数，求得最优的ELM模型。再将ASOS-ELM模型应用到热耗率建模中，首先用ELM初始化热耗率预测模型，以输出热耗率的均方根误差（RMSE）作为算法的适应度值，然后通过ASOS算法找到合适的ELM参数，从而得到准确的热耗率预测模型。并将热耗率预测的结果与传统的ELM模型、ASOS算法优化支持向量回归（SVR）模型、改进的粒子群算法（PSO）和基本的共生生物搜索算法（SOS）优化的ELM作对比。结果表明，ASOS-ELM模型在处理复杂的数据模型中，具有精确的预测能力与快速的收敛速度，为汽轮机热耗率建模提供了新思路。

液膜中空化的产生会影响密封润滑性能。基于质量守恒的JFO空化边界条件，建立螺旋槽液膜密封数学模型，采用流线迎风有限元法求解Reynolds控制方程，获得端面空化分布，并通过可视化试验进行了验证。以空化临界转速和临界压力为表征，分析了螺旋槽结构参数对空化特性的影响。结果表明：螺旋槽内空化区域呈机翼截面型，且随着转速的增加而变大，随着内径压力的增加而减小，空化周向最大长度位于近槽根处；空化临界转速随着槽数、槽深的增加而增加，随着螺旋角、槽长坝长比、槽台宽比的增加而减小；空化临界压力随各结构参数的变化趋势与空化临界转速相反。通过对各结构参数的合理选择，可实现对空化的有效控制。

采用热沉积法制备出石墨烯/四氧化三铁（RGO-Fe₃O₄）复合材料，针对草甘膦（GLY）污染水体，开展该吸附材料对GLY的动态柱实验，通过考察污染物浓度、pH、流速、柱高等因素对穿透过程的影响，研究复合材料对GLY的动态吸附性能，并结合扫描电子显微镜（SEM-EDS）、X射线光电子能谱仪（XPS）、全自动比表面和孔隙分析仪（BET）等表征手段和Thomas、Yoon-Nelson和Yan等吸附模型分析吸附机理。实验结果表明：随着柱高增加，穿透时间延长，吸附柱对GLY的吸附总量增大；随着GLY初始浓度的升高，穿透时间缩短，吸附柱对GLY的吸附总量增大；随着流速和pH的升高，穿透时间缩短，吸附柱对GLY的吸附总量减小。此外，Thomas、Yoon-Nelson和Yan模型拟合得到的R²均大于0.9，且理论单位吸附量均与实际值相差不大，即3种模型均可较好地描述石墨烯复合材料对GLY的动态吸附过程。本实验的研究对石墨烯材料的推广应用及实际GLY污染水体的修复具有重要意义。

我国准东煤储量丰富，钠含量高。以高钠准东煤为燃料，CO₂为气化介质，铁矿石为载氧体，基于鼓泡流化床反应器开展准东煤化学链燃烧特性的实验研究，考察了煤粒径、温度、流化风速和煤焦粒径对煤及煤焦化学链燃烧过程中可燃气体逃逸规律的影响；同时研究了煤中矿物质对煤焦气化过程的影响。结果表明，在基于鼓泡流化床实施的煤化学链燃烧过程中，由于煤颗粒和载氧体床料流化特性差异大，存在离析现象；离析影响煤化学链燃烧过程中挥发分和焦炭的转化；较高流化风速可显著增强载氧体与煤/焦炭颗粒的混合，有效改善离析对可燃气体转化的影响，降低可燃气体逃逸，并加快焦炭气化速率；煤焦中的矿物质能够维持煤焦较快的气化速率。

在5 kW_th双级燃料反应器的化学链燃烧装置上，开展煤化学链燃烧特性研究，重点考察反应温度和气化介质对燃烧补偿率、碳增补率、出口气体组分浓度、额外耗氧率以及碳捕集效率的影响规律。实验结果表明，较高的反应温度能显著提高燃烧效率，900℃时出口烟气中CO₂浓度可达92.1%；随着反应温度升高，碳捕集率和燃烧补偿率分别上升至99.6%和83.4%，额外耗氧率和碳增补率下降至12.1%和4.8%。以CO₂为气化介质时，整体反应效率有大幅下降，额外耗氧率提高至23%。此外，在Ⅰ级FR反应器内发现有少量的团聚颗粒，但并未对流化产生影响。

通过对比现有的空气源热泵空调系统的优缺点，提出了一种新型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统不仅冬季可以无霜高效运行，夏季性能也有所提升。搭建该系统实验平台，研究了室外空气干球温度、相对湿度、冷冻水、冷却水流量、室外空气流量对夏季工况系统性能的影响。该空气源热泵空调系统在湿度低、冷却水流速大、冷冻水流速大时系统性能有较大提升，COP最大可提升0.23，提高室外空气流量对系统性能影响不大可提升0.06，且在室外空气干球温度35℃相对湿度45%时，系统COP超过了该型压缩机额定COP，充分证明了该系统在夏季工况下能稳定高效运行。

采用超声辅助Na₂S-NaOH浸取体系对铜冶炼烟灰进行研究，在NaOH、Na₂S与烟灰质量比0.4：1，液固比20：1，反应温度75℃，反应时间5 min，超声功率80 W，搅拌速率400 r·min^-1条件下，As浸出率为88.81%，Cu浸出率为0.025%，实现了Cu和As的有效分离。采用该方法处理后，与单独碱浸相比，As浸出率提高9.21%，烟灰中As含量由0.85%降至0.58%，Cu含量由2.21%增至2.30%，且As浸出毒性浓度由12.66 mg·L^-1降至2.84 mg·L^-1，为烟灰的资源化利用创造了条件。超声辅助碱浸除砷动力学满足收缩核混合反应控制模型，表观活化能0.114 kJ·mol^-1。XRD、XPS和重金属形态分析结果表明，超声空化作用可使As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ），有利于As浸出，故超声过程强化有利于Cu和As在碱浸体系中的选择性分离。

垃圾焚烧过程中，在灰中Si/Al基质的作用，NaCl可以将不易挥发的PbO转化为易挥发的PbCl₂，从而显著增加烟气中的Pb排放。使用管式炉加热NaCl/Si/Al基质/PbO反应物体系，通过分析升温过程Cl和Pb的释放过程，从间接氯化和直接氯化角度，探索了高温氯化规律与机制。试验发现，间接氯化时氧气中有水蒸气比无水蒸气更有利于反应，Al₂O₃比SiO₂更有利于反应，初始氯化温度通常为700~800℃，NaCl以气态形式参与反应；通过SiO₂直接氯化时，约500℃时PbO与SiO₂反应生成硅酸盐，然后与NaCl蒸气反应，初始氯化温度约650℃；通过Al₂O₃直接氯化时，700~800℃时PbO与Al₂O₃反应生成铝酸盐，然后与NaCl蒸气反应；向SiO₂中添加Al₂O₃会阻碍PbO与SiO₂的反应，氯释放特征由SiO₂基质型向Al₂O₃基质型转变，初始氯化温度升高至700~800℃。

针对焦化废水有机负荷高、生物抑制性强等特点，采用电化学耦合体系进行预处理研究。以原厂污泥制备污泥活性炭（AC）粒子电极，并表征其表面含有羟基、醚基、羰基、羧基等多种含氧官能团，有利于催化反应。考察阴极曝气对预处理的影响及降解机理分析，结果表明曝气有利于开环反应。基于Central-Composite响应曲面法考察外加电压、初始pH、曝气量、AC填充比等因素对预处理的单独影响及交互作用，并以COD去除率为评价指标。结果表明：各因子的影响显著性顺序为AC填充比 > 初始pH > 曝气量 > 外加电压，其中初始pH和曝气量的交互作用较显著。最佳运行条件为外加电压15 V，初始pH 5.8，曝气量12.4 ml·min^-1，AC填充比50%，反应时间45 min，此时COD去除率达46.8%。废水COD由4700 mg·L^-1降至2500 mg·L^-1，色度去除率为50%，B/C由0.05增至0.37，可生化性明显提高，且能耗较低为0.971 kW·h·（kg COD）^-1。研究表明，采用电化学技术能有效预处理焦化废水，并提高可生化性。

以固体有机胺三聚氰胺（MN）为脱硫剂，对MN与SO₂反应及再生行为进行研究。结果表明，烟气组成0.35% SO₂+5% O₂+N₂，40℃、4% MN（质量分数）条件下，MN可维持140 min脱硫率>99%，穿透硫容（出口SO₂浓度200 mg/m³）0.33 g SO₂/（g MN）。MN脱硫及再生产物XRD、FTIR、SEM及TG-MS等表征分析表明，MN与SO₂反应首先生成三聚氰胺亚硫酸盐，随后被烟气中的氧气氧化为三聚氰胺硫酸盐，加入0.1%对苯二胺可有效抑制三聚氰胺亚硫酸盐氧化；三聚氰胺亚硫酸盐在75~150℃可加热再生，三聚氰胺硫酸盐不能加热再生。烟气含5% O₂条件下，加入0.1%对苯二胺，三聚氰胺亚硫酸盐氧化率由36%降低至13%，150℃下再生2 h，再生率由58%提高至94%，MN抗氧二次脱硫性能优良。

建立SO₂与CO₂共吸收到钠基溶液中的吸收速率模型，假设该模型中SO₂的水解反应为瞬间反应；关于CO₂水解反应存在两种假设：有限动力学假设和瞬间反应假设。由这两种方法计算分别获得SO₂的吸收速率并与完全预混气液反应器中的的动态实验进行对比。采用瞬间反应假设可以预测反应速率的趋势，绝对反应速率误差仍然较大。而采用有限动力学假设的模拟值与实验值在pH>3吻合良好。CO₂对SO₂吸收速率的影响主要通过影响气相传质系数和相同pH下溶液总硫浓度产生。根据CO₂存在与否对SO₂吸收速率的影响，获得五个不同的相互作用pH的区间。pH>11.42时，SO₂/N₂吸收速率大于SO₂/CO₂，主要由于气相传质系数影响；7.8 < pH < 11.42时，SO₂/N₂的吸收速率和SO₂/CO₂吸收速率相似，主要由于气相传质系数和溶液总硫影响抵消；5.41 < pH < 7.8时，SO₂/CO₂的吸收速率相对较高，主要由于溶液总硫影响更大；2.8 < pH < 5.41时，SO₂/CO₂的吸收速率相对较低，主要由于气相传质系数影响；pH < 2.8时，SO₂/N₂和SO₂/CO₂吸收速率相似，主要受液相传质的控制。模拟同时获得不同pH下溶液中碳和硫相关离子的转化规律和SO₂吸收速率的控制步骤，为富氧燃烧冷却塔同时脱硫设备的设计和运行提供参考。

CO₂空气源热泵能够在寒冷地区低温环境下稳定运行，可望在建筑供暖领域推广应用。为客观、合理地评价CO₂空气源热泵供暖的运行性能，搭建了寒冷地区超临界CO₂空气源热泵供暖系统。根据室外环境温度和供暖热负荷将供暖期划分为5个不同的阶段，分阶段调整CO₂空气源热泵供暖运行参数。测试结果表明，CO₂空气源热泵能够满足寒冷地区供暖需求，且供暖系统在供暖季的平均性能系数可达2.236，同时供暖房间具有较好的舒适度。以燃煤锅炉、燃气锅炉为参照，采用等效电方法对比分析了三种热源供暖的能源利用效率及CO₂排放量。对比分析结果表明，在考虑能源品位之后，CO₂空气源热泵供暖的能源利用效率高于燃气锅炉供暖，略低于燃煤锅炉供暖。受燃料含碳量的影响，CO₂空气源热泵供暖的CO₂排放量虽然高于燃气锅炉供暖，但比燃煤锅炉供暖减少20.89%。

采用实验方法研究了不同尺寸滴管炉反应器内H₂O₂热分解氧化NO特性。对比了不同H₂O₂蒸发条件对NO氧化率的影响规律。分析了气体温度、H₂O₂溶液浓度、H₂O₂：NO摩尔比、NO初始浓度及气体流量对NO氧化率的影响。检测了氧化产物并分析了产物的生成路径。结果表明：H₂O₂的快速蒸发是其热分解氧化NO的前提。减小H₂O₂液滴尺寸或液膜厚度可加速H₂O₂蒸发与分解，提高NO氧化率，扩宽NO氧化的温度范围。保证蒸发速率可削弱H₂O₂浓度对NO氧化率的影响。当H₂O₂：NO < 10时，NO氧化率随H₂O₂：NO的增加而增加；当H₂O₂：NO>10时，NO氧化率几乎不随H₂O₂：NO变化。H₂O₂热分解对于较高浓度的NO具有更高的氧化效率。H₂O₂热分解氧化NO的主要产物为NO₂。HO₂·直接将NO氧化为NO₂，·OH则先将NO转化为HONO，然后进一步氧化为NO₂。

为了解决烟气循环流化床脱硫效率偏低、烟气出口二氧化硫浓度不符合超低排放要求的问题，对在脱硫剂中添加增效剂进行了实验研究，得到了吸湿剂、表面活性剂和催化剂三种试剂添加量与脱硫效率间的关系。结果表明：单独添加吸湿剂氯化镁、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠及催化剂已二酸的质量分数分别为1.3%、0.03%和1.2%时，脱硫效率最高分别可达97.14%、97.70%和98.45%；吸湿剂、表面活性剂和催化剂共同添加质量分数分别为1.3%、0.03%和1.2%时，脱硫效率最佳，可高达99.19%；相较于未添加增效剂时95.37%的脱硫效率，提升效果明显。添加适量的吸湿剂、表面活性剂和催化剂能够使烟气二氧化硫排放浓度符合超低排放要求，是有效提高半干法烟气循环流化床脱硫效率的方法。

我国电厂多数采用选择性催化还原（SCR）脱硝技术降低电厂NO_x排放，目前关于电厂中SCR对颗粒物排放特性的影响研究十分匮乏。本研究对一热电联产锅炉SCR前后颗粒物和飞灰进行取样，分析颗粒物质量粒径分布以及化学成分。采用计算机控制扫描电镜（CCSEM）对飞灰进行分析，获得颗粒物单颗粒成分。结果表明SCR前后PM₁₀均呈双峰分布。经过SCR后，PM_0.21浓度降低约62%（质量），而PM_0.21-1浓度升高19%（质量）；PM₁中SO₂相对含量增加约6%（质量），SiO₂和Al₂O₃相对含量降低，而CaO相对含量没有明显变化；经过SCR后，PM_1-10浓度降低约17%（质量），成分基本没有变化，但是颗粒成分变得更均一，说明经过SCR后，PM_1-10发生交互作用。因此经过SCR后PM_1-10浓度降低不仅由于颗粒物在SCR中发生沉积，更有可能是颗粒物之间交互作用导致。

半纤维素的高效转化是提高甜高粱渣原料全组分利用的关键技术之一。采用亚临界水热预处理方法，并将强度因子R₀引入研究过程，考察了不同温度（160~200℃）和反应时间（10~60 min）对甜高粱渣水解反应的影响。在这基础上，进一步考察了多种有机酸（乳酸、醋酸及乳酸+醋酸）对亚临界水解效果的影响。实验表明，当强度因子lgR₀=3.96（180℃，40 min）时，采用不外加酸的亚临界水热预处理工艺得到的最大木糖浓度为4.79 g·L^-1；有机酸的加入可强化水解反应，提高木糖浓度；与单一乳酸或醋酸处理方法相比，加入同浓度的乳酸+醋酸既可以促进半纤维素水解，又可以抑制副产物生成；在温度180℃，时间40 min，乳酸+醋酸（乳酸：醋酸=6：4）的浓度1%（质量）的条件下，木糖浓度为7.92 g·L^-1。

先由氧化石墨烯（GO）、硫酸铝和尿素通过水热法制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝（GO-BAS）复合物，继与哌嗪（PIP）溶液共混作为水相；均苯三甲酰氯（TMC）溶于正己烷作为有机相；采用界面聚合法使两相单体在聚醚砜（PES）基膜表面形成聚酰胺（PA）功能层，制得氧化石墨烯/碱式硫酸铝复合物掺杂的聚醚砜/聚酰胺（PES-PA-GO-BAS）复合纳滤平板膜，并在较低的工作压力（0.3 MPa）下对其进行性能研究。其对无机盐溶液的截留率依次为：Na₂SO₄（91.08%） > MgSO₄（83.42%） > MgCl₂（68.97%） > NaCl（17.62%）；纯水通量可达24.19 L·m^-2·h^-1，较之聚酰胺纳滤膜提高了近60%，且具备良好的稳定性和耐碱性。

以端羟基聚乳酸（PLA）、聚己二酸-丁二醇-尿素（PBAu）为预聚物，六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为扩链剂，制备出一种新型PLA/PBAu嵌段共聚物。研究了扩链剂用量、扩链温度以及催化剂用量对PLA/PBAu嵌段共聚物分子量的影响，确定了合成PLA/PBAu嵌段共聚物的最佳工艺条件。采用核磁共振、凝胶渗透色谱、差示扫描量热仪、扫描电镜等对共聚物薄膜结构及性能进行表征。结果表明：成功合成了PLA/PBAu嵌段共聚物，分子量可达10×10⁴，玻璃化转变温度约为41℃；并且随着PBAu含量的增加，共聚物的结晶度逐渐增加。以NaOH溶液为模拟液进行加速降解实验发现，当PBAu含量为30%时，可以显著提高嵌段共聚物的降解速率，并且通过调节PLA、PBAu预聚物的含量，可以控制嵌段共聚物的降解速率。

设计合成了4种含氮杂环的酯或酰胺类衍生物润滑油添加剂（Ⅰ~Ⅳ）。采用核磁共振氢谱（¹H NMR）和飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）对所得产物的结构进行了表征；研究了4种添加剂的油溶性、热稳定性和抗腐蚀性；在四球摩擦磨损试验机上系统考察了添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能；利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）观察和分析了钢球磨斑的表面形貌和元素组成。结果表明，4种添加剂均具有良好的油溶性、热稳定性和抗腐蚀性，当添加剂Ⅰ的质量分数达到1.0%时，钢球的磨斑直径（WSD）和摩擦系数分别比在液体石蜡中降低了33%和26%。SEM结果显示4种添加剂的加入能明显减小WSD，减少表面磨损，EDS结果表明添加剂在摩擦过程中形成了复杂的反应膜。

采用液相还原法，通过调控氧化剂硝酸银与还原剂抗坏血酸的摩尔比例制备出具有多级结构的花状及枝状银微-纳米晶，考察了反应介质对形貌及尺寸的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、表面增强拉曼光谱（SERS）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射光谱等方法，对样品的形貌、微晶结构、光学及催化性能进行了研究。结果表明：花状及枝状多级结构银微-纳米晶均具有面心立方晶体结构，且（111）晶面为主要曝露晶面；表面增强拉曼光谱表明花状及枝状银微-纳米晶为基底时均表现出优异的表面增强拉曼效应；微结构上的差异使枝状银在紫外-可见漫反射光谱上352 nm处有较强的吸收峰；在银催化硼氢化钠还原4-硝基苯酚的实验中，多级结构枝状银表现出最优良的催化活性。

选用纳米金属Cu和碳素材料石墨烯纳米片（GnPs）为改性剂分别添加至十四酸（MA）中，制备出Cu质量分数为1%、2%、3%和4%的Cu/MA混合相变蓄热材料及GnPs质量分数为1%、2%和3%的GnPs/MA混合相变蓄热材料，并对混合相变材料性能进行表征。结果表明：Cu/MA固态和液态热导率随Cu质量分数增加呈线性提高，1%（质量）GnPs/MA固态热导率较纯MA显著提高101.51%，随GnPs质量分数增加，热导率增幅减缓；FT-IR谱图表明Cu与MA及GnPs与MA间的混合均为物理作用；DSC结果显示添加Cu或GnPs可降低MA的过冷度和相变潜热，且随质量分数增加，相变潜热逐渐降低；4%（质量）Cu/MA和3%（质量）GnPs/MA放热时间相比于纯MA分别减少了23.4%和38.7%；4%（质量）Cu/MA和3%（质量）GnPs/MA在经历300次快速热循环试验后，晶体结构和相变温度基本保持不变，相变潜热分别降至168 J·g^-1和181 J·g^-1左右，仍满足蓄放热要求，两种材料均具有良好的热循环稳定性。

制备高性能的气体分离膜，是实现CO₂高效回收的关键。为了提高CO₂分离膜的性能，将中空管状结构的埃洛石纳米管（HNTs）添加到聚乙烯胺（PVAm）中配制涂膜液，并将PVAm-HNTs涂膜液涂覆到聚砜（PSf）超滤膜上制备PVAm-HNTs/PSf混合基质膜。其中PSf超滤膜作为支撑层，PVAm-HNTs致密涂层作为功能层，功能层结构与形态对CO₂分离具有关键作用。采用XRD、SEM对HNTs的结构与形态进行表征，并借助FTIR和SEM对膜的形态与结构进行分析。在进料气为纯气条件下，系统地研究了HNTs添加量、进料压力、PVAm-HNTs涂层厚度对PVAm-HNTs/PSf膜的CO₂分离性能影响，并考察了混合基质膜的CO₂/N₂混合气分离性能。结果显示：在水溶液中显示正电性的PVAm与负电性的HNTs具有较好的界面相容性。HNTs添加量为1%（质量）、PVAm-HNTs湿涂层厚度为50 μm的混合基质膜，表现出最优的CO₂分离性能。在进料气压力为0.1 MPa、测试温度为25℃、CO₂/N₂（15/85，体积比）混合气进料的条件下，膜的CO₂渗透速率为178 GPU，CO₂/N₂选择性为83；该膜具有较好的稳定性，经过120 h运行后，渗透性和选择性仍能保持稳定。

为探究纳米粒子对低熔点混合硝酸盐热物性的影响规律，采用高温熔融分散法将平均粒径20 nm的SiO₂纳米粒子以1%（质量）比例直接分散到混合熔盐[Ca（NO₃）₂·4H₂O-KNO₃-NaNO₃-LiNO₃]中得到不同分散条件下的熔盐纳米复合材料。采用同步热分析仪（DSC）与激光闪射仪（LFA）测量熔盐纳米复合材料比热容与热扩散系数，进而得到热导率。分析发现，600 r/s搅拌速率下熔盐纳米复合材料热物性随分散时间（15，45，90，120和150 min）发生明显变化。比热容、热扩散系数和热导率在分散45 min时提高率最大，平均提高率分别为11.5%，12.9%和26.4%。扫描电镜（SEM）观察到熔盐纳米复合材料表面有大量特殊结构（类似于链状或条状）存在。这些具有高比表面积和表面自由能的特殊结构可能是熔盐纳米复合材料热物性提高的关键。

通过界面自组装聚合，在长链表面活性剂OP10的辅助下成功制备了分级多孔结构聚吡咯膜。对所得聚吡咯的分子结构、微观形貌和电化学性能分别进行了表征和研究。结果表明：界面聚合中引入OP10对聚吡咯的分子结构并没有影响，但对其微观形貌却具有重要作用。当OP10的用量优化为0.02 g时，聚吡咯可自组装形成分级多孔结构，既有纳米孔（约100 nm），也有亚微米孔（200~1000 nm）和微米孔（1~3.5 μm）。由于相对较高的活性表面积和总孔体积，分级多孔聚吡咯作为电极材料最大比电容可达357 F·g^-1，比相同条件下传统界面法制备的聚吡咯高70%以上。此外，2000次充放电循环后该材料仍保持初始比电容的87.6%，表明其优异的循环稳定性。

为研究粉体作用下瓦斯爆炸火焰与压力的耦合规律，在5 L石英管道中开展了不同浓度NaHCO₃抑制瓦斯爆炸的实验。结果表明：随着粉体浓度的升高，瓦斯爆炸压力波形逐渐由单峰曲线向双峰曲线过渡；高浓度粉体抑爆下，单位体积内粉体小颗粒较多，小颗粒快速分解抑制火焰传播，使粒径较大的粉体有较长的时间吸热分解，进一步抑制火焰的发展；火焰传播中后期，大颗粒粉体沉降造成空间内粉体分布不均，形成粉体浓度较低的燃烧区、浓度较高的粉体沉降汇集区和低浓度的小颗粒悬浮区，影响粉体中后期的抑爆效果；火焰前锋速度与爆炸超压随时间变化曲线的线形相似，火焰前锋速度能一定程度上反映管内燃烧强度，但瓦斯爆炸超压的升降并不完全取决于火焰前锋速度的变化；当火焰前锋速度较大时，短暂的速度降低不会立刻造成爆炸超压的减小。