基于已有研究基础，解析了在微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）特有构型和产电条件下涉及的重金属去除机制，综述了装置构型、阴极类型、重金属浓度、外接电阻、pH、电子受体类型等因素对MFC产电性能及重金属去除效能的影响。从生物电化学作用、微生物作用、电子受体竞争机制等侧面，阐明各单一因素对重金属去除速率、还原产物的影响和作用。提出今后MFC去除重金属废水的研究需立足于实际废水，构建中试装置为实际应用提供数据支撑。进一步确定各影响因素的主次地位及作用方向，根据已有理论基础调控各影响因素，得到更快的去除速率和理想的还原产物。同时筛选适于重金属分离的电极材料及考察可实现产物回收的物理化学方法，以期实现重金属真正意义上的回收。

在锂离子电池电极材料研究中，第一性原理计算能在理论上协助解释实验结果，为材料的合成和性能改进提供理论依据。目前第一性原理计算在锂离子电池电极材料中的应用主要集中在正极材料磷酸铁锂和层状氧化物LiMO₂(M=Ni, Co, Mn, Al等)材料中，对热门三元材料，特别是三元材料改性前后界面结构变化的研究较少。围绕密度泛函理论，综述了其在电极材料工作电压、电子传导性和离子扩散性、结构稳定性、储锂容量的计算以及热力学性能预测及解释等方面的应用，对较为集中的研究方向的进展进行阐述和总结，为用第一性原理进一步研究LiNi _x Co _y Mn_{1- x - y} O₂复合材料提供借鉴。

线粒体在细胞的能量代谢过程中发挥着关键作用。线粒体内含有各种生物活性物质，它们在人体各种生理和病理过程中发挥着重要作用。综述了近年来有机单、双光子线粒体靶向型离子荧光探针的研究现状，重点介绍了荧光探针的设计机理、识别机理、特点以及生物应用，并对该类探针的未来发展趋势进行了展望。

提出了R32制冷剂在饱和线(?130~78℃，0.00013~5.76 MPa)范围内饱和蒸气压、液体密度等关联式的计算模型，在此基础上推导了蒸发潜热的计算模型；建立了描述饱和气体线上(?130~78℃，0.00013~5.76 MPa)及过热区(过热度为100℃)范围内描述P-v-T关系的状态方程；在上述模型的基础上推导得到了饱和气体线及过热区范围内焓、熵、比热容的计算模型。将模型计算结果与REFPROP9.0数据源、已发表的状态方程及公开实验数据对比，各关联式计算模型的平均相对偏差均小于0.16%，最大相对偏差不超过3.7%，与已有状态方程和公开数据对比偏差小于8.7%；基于状态方程和热力学关系式推导得到的焓、熵、比热容的计算模型的平均相对偏差均小于5.2%，最大相对偏差不超过9.1%。

采用共形离子溶液模型(conformalionic solution model, CIS) 在二元熔盐体系相图的基础上，对三元熔盐体系LiNO₃-NaNO₃-KNO₃进行了相图计算，得到该三元体系最低共熔点为117.7℃，相应的摩尔分数组成分别为x(LiNO₃) = 0.375，x(NaNO₃) = 0.075，x(KNO₃) = 0.550。按照热力学最低共熔点计算结果，采用熔融法制备了三元硝酸熔盐，通过DSC和TG实验测定其最低共熔点为118.3℃，这与计算得到的结果(117.7℃)基本一致。TG测试结果表明当温度低于587.2℃时，该三元熔盐体系较为稳定，其工作温度范围为118.3~587.2℃，该三元硝酸熔盐适合在太阳能热发电中作为高温传热蓄热材料使用。

改进了Ellis平衡釜的保温、搅拌与压力控制系统，建立了一套可视窗口的实验装置。测定了莰烯+(+)-3-蒈烯体系在313.15、373.15和433.15 K下的汽液平衡数据；采用面积法和Van Ness检验法对实验数据进行热力学一致性检验，所有数据均符合Gibbs-Duhenm的热力学一致性；选用Aspen plus软件中NRTL、Wilson和UNIQUAC模型，由最大似然法对目标函数进行优化，实现对实验数据的关联。结果表明，气相组成和平衡压力的估算值与实验值的最大平均相对偏差为0.0128和0.0009，最大均方根偏差为0.0003和0.0012 kPa，相对挥发度的估算值与实验值的绝对平均偏差分别为0.09%、0.03%和0.04%。

采用等温溶解法研究313.15 K下四元体系Na⁺// \mathrm{S} {\mathrm{O}}_4^{2-} , \mathrm{C} {\mathrm{O}}_3^{2-} , \mathrm{N} {\mathrm{O}}_3^{-} -H₂O的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物理性质数据，包括密度、黏度、折射率。根据实验数据，绘制了相应的干盐相图、水图及物理性质-组成图。实验结果表明：313.15 K下，此四元体系相图包括两个共饱和点，六条单变曲线以及五个单盐结晶区域(分别为NaNO₃，Na₂SO₄，Na₂CO₃·H₂O, Bur(Na₂CO₃·2Na₂SO₄)，Da(NaNO₃·Na₂SO₄·H₂O))，其中Bur的结晶区域最大，最容易从混合溶液中结晶析出。实验中的物理性质(黏度、密度、折射率)随J(Na₂SO₄)的变化呈现相似性规律。该体系中存在复盐碱芒硝Bur(Na₂CO₃·2Na₂SO₄)、钠硝矾Da(NaNO₃·Na₂SO₄·H₂O)，结晶水合物(Na₂CO₃·H₂O)，没有固溶体存在，故该体系是一个复杂的共饱和型。实验所获数据和结论对煤化工过程产生的高盐废水结晶析盐工艺开发及实现资源梯级综合利用具有重要意义。

采用改进的Ellis平衡蒸馏仪测定了乙腈+水+1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、乙腈+水+{1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])+[EMIM][DEP]}常压(101.3 kPa)等压汽液平衡(VLE)数据。实验结果表明，备选离子液体可促进水+乙腈混合物的分离并消除其共沸点。借助NRTL模型成功关联了含离子液体的三元和四元VLE实验数据，获得了乙腈-[EMIM][DEP]、水-[EMIM][DEP]和[EMIM][OAC]-[EMIM][DEP]二元交互作用参数。应用COSMO-SAC预测了实验VLE，结果令人满意。量化计算表明可与水形成强相互作用的离子液体更易促进乙腈与水的分离。

以某330 MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象，采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型，以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性，通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO₂化学吸收过程，获得了SO₂浓度与浆液pH的径向分布特性，详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响，结果表明局部液气比分布特性是影响SO₂径向分布的关键因素之一，可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能；随着气相侧SO₂浓度提高或液滴粒径减小，浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。

设计和组装了一套实验室规模的多功能微波冷冻干燥装置，探究了具有初始孔隙的非饱和物料微波冷冻干燥过程。以维生素C为溶质，采用“软冰”冷冻技术制备了初始饱和与非饱和的冷冻样品。结果表明，软冰冷冻制备的样品能够避免崩塌。在35℃和20 Pa条件下，初始非饱和物料的干燥时间比饱和物料缩短了30.4%。SEM表征显示，非饱和物料具有疏松的球状孔隙结构、连通性好，有利于水蒸气的迁移。采用吸波材料碳化硅辅助的微波加热能够进一步强化冷冻干燥过程。在相同条件下，非饱和物料的微波冷冻干燥(5 W功率)时间比常规冷冻干燥(0 W功率)缩短了28.1%，比饱和物料的常规冷冻干燥缩短了50.0%。吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥实现了传热传质的同时强化。

基于气溶胶中PM2.5微细颗粒物拟流体特性，对气液交叉流阵列中PM2.5在气溶胶流体传热传质边界层内热泳和扩散泳运动进行拟传质机理分析，与跟随气体的对流传质相叠加，建立了气液交叉流阵列PM2.5热泳和扩散泳拟传质模型，并进行了实验检验。实验在固定对流条件下，考察了不同气液相温度差导致的热泳、不同气相湿度差导致的扩散泳和颗粒粒径等因素对气液交叉流阵列PM2.5拟传质系数的影响。实验数据统计值与模型表达趋势一致，在初始温差40℃、初始湿度0.118 kg/kg条件下，100排气液交叉流阵列PM2.5拟传质系数模型预测值为3.33×10^-3 m/s、实验值为3.75×10^-3 m/s。

相较于水、乙二醇等常规流体，纳米流体出色的传热效果使其成为近十年来研究的热点之一。利用一种反扰动非平衡分子动力学方法对纳米流体的导热增强机理进行了模拟研究。在基液Ar 中加入 Cu 纳米颗粒后, 纳米流体的热通量和热导率均发生了不同程度的改变，纳米颗粒体积分数的变化，在一定程度上改变了纳米流体内部的能量传递过程。进一步分析了纳米流体热导率强化的微观作用机理，发现纳米颗粒的加入，使得纳米流体的微观结构具有了类似晶体的微观结构特性，在颗粒尺寸较小的情况下，流体内部受温度梯度作用效应明显。

喷雾干燥制粒有着广泛的应用。颗粒表面形貌的调控对提升颗粒品质起到至关重要的作用。本研究旨在建立分子尺度粗粒化模型，描述蒸发诱导下溶质的自组装行为，预测不同干燥条件下表面形貌的演变过程。文中建立的粗粒化网格Monte Carlo模型可以处理球形固体溶质，并充分考虑各物质之间相互作用及相变过程。开发的分析方法可以定量蒸发过程中液体残留率、颗粒分布与组装形貌。通过初步的二维系统模拟可以发现，溶剂不断蒸发过程中溶质逐渐移动，形成各种自组装结构。溶剂化学势越小，液体残留率越低。随着初始溶质浓度升高，最终溶质组装形貌从点状变为网状结构。不同的物质间相互作用也会导致紧密或松散的溶质分布。

针对一端与活性剂溶液池相接的竖直平板浸涂液膜排液过程，基于润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度及液膜表面速度的演化方程组，通过数值计算分析了Marangoni效应和表面黏度对液膜排液特征的影响。结果表明，Marangoni效应是影响液膜排液过程的重要因素，可导致液膜厚度增加，随Marangoni效应增强可得到更均匀的液膜。液膜表面速度随表面黏度增大而减小，较大的表面黏度将推迟表面速度逆流现象的发生，但其对膜厚均匀度几乎没有影响。

采用氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、紫外-可见光谱和小型固定床反应器，重点研究了碱金属钠离子和过渡金属锌离子改性对纳米H-ZSM-5沸石表面酸性及其催化C₅～C₈链烷烃芳构化反应性能的影响。结果表明，用碱金属钠离子改性能够有效地消除沸石表面的强酸中心，适当降低催化剂表面酸量，从而减少甲烷、乙烷和丙烷等低值副产物的生成，优化芳构化反应产物分布。适宜的Zn²⁺负载量为3%（质量分数），过高的Zn²⁺负载量会使产物中干气生成量增大，不利于芳烃收率的提高。C₅～C₈链烷烃芳构化的适宜反应温度为530℃。

将平均孔径5、20和50 nm的管式陶瓷外膜制成膜冷凝器，并搭建膜面积0.3 m²的膜冷凝中试实验装置，开展陶瓷膜冷凝器在烟气水、余热资源回收及脱白烟领域的中试研究。对比采用不同排布方式的两级陶瓷膜冷凝器的水、热回收效果，考察进气相对湿度、进气温度、进气线速度等操作条件和不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水通量及水回收率的影响。研究表明，在两级膜冷凝器中，烟气、冷却水均为串联流动时，可得到更高的水、热通量及回收率。过程水通量随进气相对湿度、进气温度、进气线速度的增加而增加；水回收率随进气相对湿度、进气温度的增加而增加，随着进气线速度的增加而降低。在三级膜冷凝器中，采用每级均填充平均孔径50 nm的管式陶瓷外膜的排布方式时，可获得最佳的水、热回收效果；不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水回收效果影响明显，对热回收效果影响不大。在各实验工况下，三级膜冷凝器水通量及水回收率最高分别可达38.5 kg·m^–2·h^–1和50.6%。与传统换热器相比，陶瓷膜冷凝器不仅可实现水、余热的同时回收，且其总传热系数为415 W·m^–2·℃^–1，换热效果更佳，并能明显缓解“白色烟羽”等视觉污染。基于陶瓷膜的膜冷凝技术在中试实验阶段展现出良好的回收效果，在资源回收及脱白烟过程有广阔的应用前景。

旋风分离器底端的排尘口依据气固分离工艺的要求分别采用有灰斗或无灰斗结构。但灰斗是否存在对旋风分离器内部流场影响的研究尚显不足。为此，采用热线风速仪对排尘口有灰斗和无灰斗的旋风分离器气相流场的切向速度进行了测量。结果表明旋风分离器内旋转流具有较强的不稳定性，表现为瞬时切向的速度低频高幅值波动变化。灰斗的存在进一步导致了排尘口附近瞬时切向速度的强烈波动。通过对瞬时切向速度的频谱分析表明，有灰斗结构的旋风分离器瞬时切向速度有2个主频，分别是存在于整个空间的全空间主频和出现在锥体下端排尘口附近区域的局部主频。无灰斗结构的旋风分离器仅有1个全空间主频。全空间主频是气体旋流中心围绕旋风分离器几何中心摆动造成的，而局部主频是灰斗气体回流造成的。灰斗气体回流主频与全空间旋转流摆动的主频叠加形成了锥体下端排尘口附近区域瞬时切向速度的2个主频。

为应对电网负荷需求的变化，球床模块式高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)在设计上具备大范围变负荷运行以满足电网负荷的能力。由于无法获得大范围变负荷精确适用的模型，使得基于模型的操作优化面临挑战。为处理模型与对象的失配，提出HTR-PM大范围变负荷的MA(modifier adaptation)自适应优化算法。MA自适应优化算法利用过程反馈信息修正优化模型，促进优化模型与对象优化命题的一致性，进而有助于基于模型的操作优化收敛至对象的最优操作。借助信赖域框架，MA自适应优化算法可基于模型评价自适应更新模型、调整修正的优化模型的应用范围，确保在合适操作空间内求解优化模型。而且，信赖域框架还降低了算法性能对算法参数的敏感性。MA自适应优化算法在HTR-PM双堆同步大范围变负荷中的应用验证了方法的有效性。

通过化学修饰同时提高脂肪酶包括选择性在内的酶学性能具有重要意义。以N-乙酰-脯氨酸作为手性源制备的四种离子液体对猪胰脂肪酶（PPL）进行化学修饰，通过三硝基苯磺酸法（TNBS）测定了修饰度，采用水解4-硝基苯酚棕榈酸酯的反应测定酶活。正如预期的一样，所有修饰酶的酶学性能均得到显著改善。其中修饰酶的热稳定性、有机溶剂耐受性、不同温度和pH下的耐受性甚至对映体选择性均得到同时提升。结果也表明，离子液体的组成及构型对修饰酶的酶学性能有较大程度的影响，经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL各项催化性能明显优于[BMIM][N-AC-D-pro]，而经过[N-AC-L-pro][Cl]和[N-AC-D-pro][Cl]修饰的PPL催化性能差异较小。经过[N-AC-L-pro][Cl]修饰后PPL展现出最高的酶活，达到原酶的2.5倍。经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL展现出最佳的酶学性能，在酶活提高了1.0倍的同时，热稳定性提高了2.6倍（50℃，2.5 h），对映体选择性提高了1.5倍，在强极性质子溶剂甲醇中的稳定性也提升了1.3倍，且在不同温度、pH下也展现出了较好的稳定性与耐受性。通过荧光光谱和圆二色谱表征证明，手性离子液体成功嫁接到PPL的表面，引起脂肪酶构象的改变，从而促使酶的催化性能发生改善。通过该研究，手性离子液体被证实为是一种可用于酶分子改造并提升选择性在内各项催化性能的新型且有效的修饰剂。

采用固定床热解反应系统对稻壳负载尿素进行了热解耦合分级冷凝的研究，实验采用三级冷凝的方法，对比了热解温度(400、500、600℃)和冷凝温度(30、60、90℃)对产物分布和富集的影响，研究了生物质富氮热解和分级冷凝的机理。结果表明：富氮热解促进了Maillard反应产生含氮杂环物；分级冷凝富集规律明显，一级生物油富集了高露点的酚类，二级生物油富集了低露点的含氮杂环物；提高热解温度可以增加二级生物油中含氮杂环物的含量和降低二级生物油水分含量，热解温度为500℃时，液体产物产率和酚类产物产率最大；提高冷凝温度能增强各级油组分的富集效果，并降低一级生物油水分含量，一级冷凝温度为90℃时，水分几乎完全富集在第二级中，且一级生物油酚类产物含量最高。

采用LAMMPS软件，基于ReaxFF，以十氢化萘、萘、2-甲基蒽、1-乙基芘为催化油浆的模型化合物研究了600～2500 K温度下催化油浆形成初始碳烟颗粒的过程，考察了2500 K时水分子对初始碳烟颗粒形成过程的影响。研究表明温度在600 K时模型化合物分子主要是物理聚集成核。温度在900～1700 K时模型化合物分子处于聚集和分离的动态过程，无法从单体向碳烟颗粒转变。温度高于2100 K时主要是化学成核，模型化合物分子碳氢键先断裂，然后碳碳键断裂产生大量短碳链，碳链经成键和环化形成初始碳烟颗粒。温度在2500 K时水分子抑制模型化合物分子化学成核，随着体系氢碳比的增加，抑制初始碳烟颗粒形成的作用增强。水分子产生氢自由基和氢氧自由基，这些基团会直接导致模型化合物分子的侧链断裂和碳碳键断裂形成大量短碳链。碳链继续与氢自由基和氢氧自由基作用形成一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等而被消耗，水分子的作用为促进短碳链形成和抑制短碳链向形成初始碳烟颗粒的方向进行。

提出了一种化学链甲烷干重整联合制氢工艺。该工艺由还原反应器、干重整反应器、蒸汽反应器和空气反应器组成，在实现制氢的同时获得可变H₂/CO比的合成气。借助ASPEN plus软件和小型流化床实验台，在等温条件下，温度900℃，采用Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体，对该工艺进行热力学分析和实验验证。结果显示，当铁氧化物被还原至FeO/Fe时，干重整反应器内甲烷转化率可以达到98%，CO产率可以达到94%。干重整反应器中同时发生甲烷干重整和部分氧化反应，载氧体内部晶格氧可以有效降低积炭并提高合成气H₂/CO比。积炭发生于晶格氧消耗殆尽时。积炭进入蒸汽反应器，发生气化反应，降低氢气纯度。

随着天然气井开发时间的推移，井口压力逐渐降低，低压井口的增压集输成为研究热点。目前，常用的天然气引射技术由于结构尺寸固定，对气井的压力和流量的变化适应性差，使其运行效率普遍较低。据此，设计加工了一台锥芯可调型引射器装置，并对其变工况性能进行了实验研究。结果表明随着可调锥的深入，高压口流量减小，可实现70%左右的流量调节，而且调节过程中低压口流量几乎保持不变，从而使得装置引射率ξ提高，可见该引射技术具有很强的抗流量波动能力。随着可调锥的深入，装置对应的最佳膨胀比增大，从而提高了装置对大膨胀比工况的适应性。同样压缩比下，装置引射效率会随着可调锥的深入而提高，但会降低装置有效引射的压缩比范围。

针对生物质燃烧时采用吸附剂控制烟气中含K气体成分行为的性能描述，采用一维柱塞流反应器模型探究高岭土和煤灰捕集KOH（K₂CO₃）、KCl和K₂SO₄的性能及影响因素。通过模型计算与文献实验值比较检验模型合理性和确定动力学参数，并比较高岭土和煤灰捕集不同含K成分的性能差异。结果表明，采用表观动力学模型和单一的动力学参数可预测广泛反应条件下高岭土和煤灰捕集K的量，所确定的动力学参数是合理的；在给定的K浓度和烟气温度范围内，单位质量高岭土和煤灰捕集K的规律相似，均随烟气温度的升高而增大，随K浓度的增大而增大，且高岭土捕集能力受K浓度影响更明显；高岭土和煤灰捕集K的能力均为KOH强于KCl，强于K₂SO₄，且高岭土捕集能力明显强于煤灰。

燃煤电厂排放的烟气中含有大量水蒸气，氯化钙溶液循环除湿技术具有较好的除湿潜力。为了研究吸湿后的氯化钙溶液的再生性能，使用Matlab软件对液滴闪蒸过程进行了数值模拟，并搭建了氯化钙溶液喷雾闪蒸试验台。考察了闪蒸压力，溶液初始温度、浓度、溶液流量等因素对氯化钙溶液再生量的影响。试验结果表明了数学模型的准确性；溶液表面蒸气压和再生压力的差值以及溶液过热度是影响再生量的关键因素；闪蒸出口水蒸气经冷凝后Cl^–含量不足0.2 mg/L。浓度为35%的溶液在再生温度为60℃、再生压力为10 kPa、流量为0.2 m³/h的情况下，可以实现5 kg/h以上的水分回收量。

基于化学链气化技术依靠气固反应定向调控气化产物中H₂S和SO₂摩尔比为2的优势，将化学链气化与Claus工艺中的催化转化单元相结合，提出了高硫石油焦化学链气化制合成气和回收硫磺的新系统。针对系统核心单元，即化学链气化过程，基于Aspen Plus，开展热输入10 MW_th的高硫石油焦化学链气化过程模拟，以赤铁矿石为载氧体，水蒸气为气化介质，重点考察了氧碳比、气化温度对化学链气化过程及硫转化过程的影响。结果发现，氧碳比的增大导致合成气产率显著降低，但系统从需要外部提供能量逐渐转变为对外部放热，在氧碳比0.8669～0.9535区间内，系统可以达到热量自平衡。同时，气化温度的提高对合成气产率是有利的，在975℃时达到2.15 m³/kg，主要是由于CO体积分数随气化温度增加而增加。氧碳比和气化温度的提高都会导致H₂S浓度的降低和SO₂浓度的提高。并且研究了当H₂S和SO₂摩尔比为2的最佳工况时，氧碳比和气化温度为反相关，其中氧碳比为0.8669，气化温度为900℃时，冷煤气效率为64.09%。

以实际生活污水为处理对象，利用序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor，SBBR），碳纤维为填料（填充率35%），在(20±2.0)℃条件下，分别通过低氧和间歇曝气两种运行方式，成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮（simultaneous nitrification and denitrification, SND）过程。120 d后，氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）成为硝化系统中优势菌种。AOB具有的“饱食饥饿”特性保证间歇曝气下能快速实现亚硝积累。生物膜能够吸附大量有机物并以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate, PHA)的形式储存在微生物体内，用作后续同步反硝化过程所需碳源。低氧（DO=0.5 mg/L）和间歇曝气条件下，SBBR反应器氨氮去除率均达95%以上，同步脱氮效率分别为77.9%和87.1%，出水以 \mathrm{N} {\mathrm{O}}_2^{-} -N为主，N₂O产率分别为4.38%和3.65%。低DO和间歇曝气均能降低COD降解速率，为同步反硝化过程节省外碳源作为电子供体，降低N₂O释放量。低氧条件下，AOB的好氧反硝化过程和以PHA作为内碳源的异养菌反硝化过程，都会导致N₂O释放增加。间歇曝气条件下交替存在的缺氧环境降低了好氧反硝化底物，有利于减少N₂O释放量。

针对CANON-MBBR（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite-moving bed biofilm ractor）工艺悬浮载体出现的结垢现象，验证了结垢的主要成分及产生原因，采用EDTA-2Na（乙二胺四乙酸二钠）进行除垢，并采取了结构预防措施。结果表明，结垢原因为系统高pH引起碳酸钙生成并附着于悬浮载体上。投加20 mg·L^-1 EDTA-2Na后结垢现象随反应器运行逐渐消失，系统总氮去除负荷在80 d内由0.27 kg N·(m³·d）^-1恢复至0.83 kg N·(m³·d）^-1,恢复率接近100%，针对曝气情况下反应器高度与系统碱度吹脱程度存在负相关，为防止碱度吹脱造成系统pH上升引起结垢，对反应器池体进行加高，系统pH降至正常水平，有效防止了结垢的生成，系统负荷保持稳定。对反应器各阶段微生物进行高通量测序分析，结果显示悬浮载体结垢导致功能微生物及种群多样性下降，结垢消除后功能微生物丰度再次上升，最终AOB及AnAOB丰度分别达到11%和23%，群落多样性略微下降，物种均一化程度趋于稳定。

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征，利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明，葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合，并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构；其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂，在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm^?2)，以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比，NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性，且制备成本较低，具有广阔的应用前景。

采用价格低廉的二乙胺为模板剂，通过球磨晶种诱导二次生长法制备中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜用于CO₂/CH₄气体分离。系统考察了诱导晶种大小、膜合成液中二乙胺含量、铝源含量与晶化时间对膜结构形貌以及分离性能的影响。结果表明：相比于原始晶种，球磨晶种诱导制备SAPO-34分子筛膜层更加致密。随着膜合成液中二乙胺含量增加，膜表面分子筛晶体逐渐由SAPO-11向SAPO-34转变，当二乙胺含量过高时，载体表面未形成SAPO-34膜。当合成液中铝源含量较低时，分子筛膜晶化不够完全，当铝源含量过高时，膜表面晶体粒径逐渐减小甚至难以成核，膜层厚度减薄，不易生成连续的膜层。随着晶化时间的增加，膜层厚度逐渐增加，膜表面趋于致密。当膜合成液摩尔组成为1.0Al₂O₃∶0.9P₂O₅∶0.6SiO₂∶2.0DEA∶100H₂O，晶化时间为36 h时，球磨晶种诱导制得的SAPO-34分子筛膜分离性能最佳，膜的CO₂渗透性为1.11×10^?6 mol·m^?2·s^?1·Pa^?1，CO₂/CH₄分离选择性达80。

设计一种同时满足可见光波段高吸收和远红外波段高反射的特殊结构是制备红外低发射涂层的重要挑战。利用溅射镀膜法和化学合成法制备得到不同尺寸的金纳米颗粒(AuNPs)，完成了AuNPs/SiO₂/Al薄膜结构设计，并结合高级数值仿真软件对其结构进行理论分析，使用可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了其可见光和远红外波段反射谱，研究了等离激元模式在纳米复合结构薄膜中的应用。结果表明，金属纳米颗粒尺寸和介质层厚度对该薄膜的反射性能都有十分重要的影响，通过制备纳米复合材料，可见光波段吸收率达到64.07%，远红外波段反射率下降不超过2.29%。

合成了功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐（BMIMTFSI）作为高压锂离子电池电解液添加剂，用于抑制有机溶剂的氧化，以提高碳酸酯类电解液的耐高压性。分别采用充放电测试、电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安法（CV）和扫描电子显微镜（SEM）等研究了LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池的电化学行为和LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面形貌。结果表明，当在电解液中添加20% （体积分数）BMIMTFSI时，LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池在室温、0.2C下的最高放电比容量是126.81 mA·h·g^-1，5C下的放电比容量为109.36 mA·h·g^-1，比在1 mol·L^-1 LiPF₆-EC/DMC电解液中的放电比容量提高了91.7%；且该电池在0.2C下循环50圈后的放电比容量保持率在95%左右，比用碳酸酯类电解液提高了近10%。SEM结果表明，在碳酸酯类电解液中加入BMIMTFSI后，LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极表面附着了一层均匀且致密的固态电解质界面（SEI）膜。

纳米材料修饰阳极可显著提高微生物燃料电池（MFC）性能，本研究主要探索了石墨烯、聚苯胺和石墨烯/聚苯胺复合修饰电极对MFC产电性能的影响。使用电化学方法电镀石墨烯于碳布表面，进一步通过原位聚合法制备聚苯胺来修饰碳布电极。将修饰电极装载入双室型MFC中，测量其产电性能，并对电极进行表征，测量电化学性能。通过扫描电镜观察到, 碳布能够被修饰上石墨烯和聚苯胺，并且聚苯胺附着于碳纤维或石墨烯薄层表面，形成棒状的纳米结构。产电性能方面，装载石墨烯/聚苯胺修饰电极的MFC最大输出电压最高，达到了（291±22）mV，比装载空白碳布电极的对照组MFC提高了175%以上。石墨烯/聚苯胺电极组MFC的最大输出功率密度同样最高，达到了（653 ± 25）mW·m^-2，为空白碳布对照组的10.5倍。实验结果表明：石墨烯/聚苯胺复合修饰电极可有效利用石墨烯导电性好和聚苯胺生物相容性高的优点，显著提高MFC的产电性能。

以木薯淀粉为原料、乙酸酐为酰化剂，在浆液体系中制备乙酰化淀粉，采用4.3 mol·L^-1 CaCl₂溶液对乙酰化淀粉颗粒进行化学表面糊化处理，获得不同表面糊化程度的剩余淀粉颗粒，通过SEM、XRD表征剩余颗粒的形貌及结晶结构，采用皂化法测定剩余颗粒的乙酰基含量，并利用最小二乘法拟合取代基含量在淀粉颗粒径向上的分布曲线，考察乙酰化反应均匀性和乙酰基分布的影响因素。结果发现：乙酰基团在淀粉颗粒中呈现外高内低的非均匀分布，30%以上的乙酰基分布在对比半径0.9~1.0的外部区域，而在0~0.7比较大的范围内仅占28%左右；反应温度升高、反应时间延长和酰化剂用量增大，乙酰基含量在淀粉颗粒内的分布离散程度减小，有利于乙酰化反应和乙酰基团分布更趋均匀；随着表面糊化程度增大，剩余颗粒均能保持木薯淀粉的形貌和“A”型结晶结构特征，但粒径稍有减小，结晶度整体呈现下降趋势，部分稍有突跃。以上结果说明，结晶结构与非晶结构在木薯淀粉颗粒内交替存在，且各区域结晶区和非晶区比例存在一定差异，适当改变反应条件可改善木薯淀粉颗粒内乙酰化反应和乙酰化基团非均匀分布的状况。

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。

针对聚磷酸铵(APP)耐水性不足、与聚丙烯(PP)等高分子材料相容性差等问题，采用甲醛-三聚氰胺(蜜胺树脂)和环氧树脂双层包覆了APP(EM-APP)，采用红外、扫描电镜、热重分析、溶解度测试等方式表征了包覆效果；采用水平垂直燃烧、氧指数仪和锥形量热仪、热重-红外联用等设备考察了包覆APP用于阻燃PP的效果，探讨了阻燃机理。结果表明：包覆操作不但有效提高了APP的耐水性，且将具有成炭功能的包覆层引入到APP表面；EM-APP相较APP，800℃时残炭量提高14.2%，在聚丙烯中加入同样质量份时，前者具有更高的阻燃效率，热释放速率、总热释放量、烟释放速率和总烟释放量都明显降低；包覆改善了APP与PP的相容性；燃烧过程中包覆层起到了协同成炭的作用。

通过对工业废弃物电解锰渣(electrolytic manganese residues, EMRs)进行改性制备As(Ⅲ)吸附材料（改性EMRs），探究了NaOH用量、超声及微波对其表面结构及吸附性能的影响。结果表明：该工业废渣在固液比M(EMRs)∶V(NaOH, aq) = 1∶10(C _NaOH，aq = 2.0 mol·L^-1)条件下，经超声反应（200 W）2 h脱除大部分Si、S、Ca后，再微波（700 W）反应5 min以使Fe、Mn等活性吸附基团在其表面沉积，最后经105℃烘干制得改性EMRs。SEM结果表明，EMRs改性后表面形成片层纳米结构，对砷具有良好的吸附性能，可将初始As(Ⅲ)浓度为50 mg·L^-1废水出水中砷降至0.042 mg·L^-1，符合国家地表水环境质量标准Ⅰ类水质量要求(GB 3838—2002)；同时，经3% NaOH溶液再生处理后可继续使用。XPS结果表明，改性EMRs吸附砷性能与其表面Fe₃O₄、FeOOH、MnO₂等对As(Ⅲ)具有吸附作用或氧化作用的活性物种的增多密切相关。

对管道进行外腐蚀评价可以为管道检维修方案的优化提供依据。考虑到埋地管道外腐蚀影响因素的复杂性、不确定性和时效性，将灰关联分析法引入管道安全评价领域，提出了一种基于合作博弈的管道外腐蚀多层次灰色动态评价方法。首先建立包含土壤腐蚀性、防腐层性能、阴极保护有效性和杂散电流干扰强度4个方面的腐蚀综合评价指标体系，再基于群决策的改进层次分析法确定指标主观权重，综合实时检测客观数据信息得到指标客观权重，两种权重通过基于合作博弈的组合赋权确定指标组合权重，在此基础上构建动态的多层次灰色评价方法模型。以某地区埋地管道检测数据验证了所建方法和模型的有效性和合理性。

选取一个典型的圆筒形地下立体停车库作为研究对象，运用star-ccm+软件，采用数值模拟的方法对车库内自然通风条件下的火灾场景进行模拟计算。分别选择负一层、负六层以及负十层作为起火点，计算得出：火源位置越深入地下，着火车位顶棚中心温度越高，最高可达942℃，与起火点同层的车位顶棚中心温度均高于200℃。当某车辆发生火灾后，其相邻车辆、上方车辆、相对车辆将分别在起火后的240、312、322 s左右被引燃；火源位置越往下，引燃附近车辆的时间越短。同时，通过计算值与理论值的对比，讨论了计算火源附近车辆被引燃时间理论公式的适用性。