通过非饱和带入渗井（注水井）进行人工补给，是含水层人工补给的重要方法之一。该方法主要适用于潜水面埋藏较深或地表覆盖不利于人工补给的场地。预测人工补给过程中非饱和-饱和带水流的响应、计算含水层的补给量是评价及设计人工补给方案的重要指标，传统定量评价模型仅适用于饱和带注水井流问题，缺少非饱和带井流模型。因此，采用传统模型评估考虑非饱和带入渗井方式的人工补给方案时会引起较大误差。 这项研究利用解析方法，开发了非饱和-饱和水流耦合的解析模型，用于评价非饱和带入渗井引起的非饱和-饱和水流过程，计算含水层的补给量。研究结果发现，非饱和带的储水性对人工补给的效率有较大影响：储水性小的非饱和带在补给过程中水流可以很快达到稳定，注入井中的水流可以很快到达饱和带，且大部分都可以存储于饱和带中，有利于人工补给；反之，则不利于采用非饱和带入渗井的方式进行人工补给。同时，揭示井的结构和含水介质的各向异性仅会影响初期的饱和带补给量，不影响后期稳定的补给量。传统模型由于未考虑非饱和带的储水性质，会过高估计饱和带的补给量。该解析模型为人工补给定量评价提供了重要的工具。

欧Ⅳ、欧Ⅴ汽油标准要求硫含量大幅降至<50-10ppm，并严格控制烯烃和芳烃含量，而中国汽油池中催化裂化（FCC）汽油占70%以上，是汽油池中硫和烯烃的主要来源，高清洁/辛烷值的催化重整（20%左右）、烷基化、异构化、醚化汽油组分较少，面临巨大的投资、成本压力，催化重整还存在与乙烯争石脑油原料及芳烃含量限制等问题。目前中国燃料乙醇的生产成本居高不下，其中乙醇脱水的高能耗是制约其发展的关键瓶颈之一，同时，添加燃料乙醇也并不能从根本上解决炼油/汽油池中的这些关键瓶颈问题，并且乙醇汽油还存在雷德蒸汽压升高、夏季对轻烃的部分挤出效应、对橡胶、塑料、金属件有一定的溶胀、腐蚀作用，以及易产生相分离、保存期不长、需单独的储运配送系统等问题。因此迫切需要寻求能够破解“汽油升级”、“乙醇汽油”等发展困局之良策。 而由乙醇制备ETBE/TAEE/THEE（乙基叔烷基醚），更是要面对多个难分离共沸物系的高能耗，并且还与异烯烃的高转化率/选择性/反应速率要求形成矛盾/制约，特别是可能影响到后继化工过程如1-丁烯分离、烯烃异构化等对C4/C5的进一步深加工处理。通常分离过程占整个叔烷基醚制备投资的50%及能耗的90%以上，因此其较为高昂的能耗/成本是制约其推广应用的关键瓶颈本技术运用价值工程原理，巧妙地将ETBE制备过程中的多重矛盾/制约，通过组合成一个具有杠杆作用的多重耦合/集成功能模块： ·耦合分离纯化ETBE/乙醇和含水乙醇，并可联产无水乙醇（如1～3摩尔/摩尔ETBE）； ·可与现有主要ETBE生产技术进行组合/可利用现有主要装置设备； ·可提高/保证异丁烯的转化率/选择性/反应速率，有利于后继化工过程； ·可提高/保证ETBE的纯度（乙醇<0.1～1%），便于直接加入汽油池； ·可显著降低能耗/成本（比现有ETBE/乙醇分离技术降30～50%并省去脱水能耗）； ·特别有利于优化集成ETBE/TAEE/THEE制备过程（可比现有醇醚和/或乙醇脱水技术降低能耗/成本50～80%甚至以上）； ·撬动/提升炼油/汽油池系统的价值——FCC汽油可在深度加氢脱硫、降烯烃的同时提高辛烷值、降低雷德蒸汽压，可大大减轻炼油系统的巨额投资压力/降低汽油加工成本； ·炼油/汽油池杠杆效应：总量增加、价值提升、节省投资、使用方便； ·可增加轻烃——每百加仑汽油池以ETBE形式加入?加仑的乙醇可新增4.7：1的C4～C6轻烃，比乙醇直接加入的结果实际增加15倍体积，增加了ETBE的使用价值；E10雷德蒸汽压比乙醇汽油组分油升高7KPa，而制备TAEE/THEE可直接降低雷德蒸汽压～7Kpa； ·可减少芳烃、降低烷基化、异构化油用量——降低巨额投资压力及加工成本； ·减少CO 2排放——以ETBE形式加入汽油比乙醇可多减排24kgCO 2 /MJ乙醇； ·便于直接在汽油池调和——不必改变现有储运配送系统，可降低使用成本。 该技术已申请多项中国发明专利并已进入国际（PCT）阶段。

能源、环境及化工等领域广泛存在具有相变和反应的能质传递和转化问题， 具有多区域、多场、传递与转化等相互耦合的特点，是影响装备性能的关键热物 理问题，对提升性能至关重要。本项目针对上述领域中共性的多场耦合能质传递 机理反其强化和调控方法的前沿科学问题开展研究工作，取得了系列原创性研究 成果。主要发现点有： 一、 分区耦合多相传递可视化实验方法及其机理与特性：创新了滞止流和通 流槽道内逸出速率及位点可控的液滴和气泡动力学行为、变孔隙率网络流道及其 与外部流场耦合的两相流动、毛细阻力可调的多孔层内相变传热及含反应边界的 两相流及传递等可视化实验方法。获得了逸出液滴聚合衰减震荡机理及规律；发 现了微孔逸出气泡脱离后涌入和界面震荡现象；揭示了具有壁面逸出气泡的槽道 内两相流规律；阐明了具有微孔层和结构缺陷的气体扩散层内两相分布特征；厘 清了反向式毛细蒸发器多孔层内相分布规律反其对相变传热的影响机理；揭示了 燃料电池内两相流动和传输以及电化学反应的相互作用规律，获得了流道水淹与 压降之间的定量关系及膜电极表面温度分布特性。 二、 多元多相分区耦合能质传递及转化理论模型：建立了多场耦合固体基质 表面细胞吸附成膜理论模型，揭示了生物膜结构与能质传递及产氢/产电性能的 相互关系；建立了含生化反应的多孔填料床内多相能质传递的毛细管模型和多相 混合模型，阐明了流动和传输与生化反应的耦合特性，为固定化细胞生物反应器 性能预测提供了方法；建立了毛细结构材料内分区耦合相变传热理论模型，为反 向式毛细蒸发器和微槽膜状凝结换热提供了理论计算方法；提出燃料电池两相传 输三维孔隙网络模型和气体有效扩散系数的分形模型，首次利用V0F方法模拟 了边壁具有逸出液滴的燃料电池流道内细观两相流行为，揭示了多孔扩散层与流场板流道内两相流的耦合关系以及流道结构和工况参数对两相流特性的影响规律。 三、多场耦合能质传递强化及调控方法：基于分区耦合强化传热思想，提出 了三维肋表面和螺旋扭带组合强化传热新方法；通过分区流动和传递强化与调控, 发展了三维柱状阵列结构阳极微流体燃料电池，显著提升了电池性能；利用石墨 烯表面修饰，实现了多孔电极内微生物产电菌电子转移速率和活性生物量调控和 强化；创新性利用流场/浓度场/温度场/光场的强化和调控，结合表面修饰和弥 散光导体技术，实现微生物生化转化全过程强化；提出了通过外接电阻控制阳极 电势诱导和调控生物膜结构，强化了质子传输，大幅提升了微生物燃料电池性能。

甲醇制烯烃(MTO)是最有希望替代传统石油裂解制取烯烃路线的新兴工艺,而MTOI艺的研究重点在于催化剂的开发。本技术以甲醇制烯烃反应为对象,开展了SAPO-34分子筛催化剂的制备与性能评价,并基于筛选确定的最优催化剂,完成了甲醇制烯烃本征动力学实验研究,建立了与实验数据良好相容的本征动力学模型。采用水热法合成SAPO-34分子筛,晶化温度为200℃,晶化时间为48h,动态晶化。在一定的原料配方下,通过性能评价和XRD、SEM和TPD等表征相结合的方式,考察了双模板剂配比、硅铝比、磷铝比对SAPO-34分子筛性能的影响。结果表明,在实验考察的双模板剂配比范围内均能合成出SAPO-34分子筛,合成的分子筛具有相对最好的MTO催化性能,总低碳烯烃(乙烯+丙烯)收率达到87.7%。在双模板剂下过低的硅铝比会影响SAPO-34分子筛的晶相结构,导致SAPO-5混晶的生成,相对适宜的硅铝比为0.4。磷铝比影响分子筛合成的初始凝胶PH值,过高或过低均不利于SAPO-34分子筛MTO性能的提高,相对适宜磷铝比为1.0。以原位合成法考察了La、Ce和Y三种稀土金属离子对SAPO-34的改性作用。

还原剂是SCR烟气脱硝必不可少的重要原料。位于大中城市及其近郊区的电厂（人口稠密区的脱硝设施）因安全性要求较高，均宜选用尿素作为还原剂。通过理论研究、实验室小型实验、中试、工业示范，开发成功SCR脱硝尿素催化热解技术。（1）提出了尿素催化热解反应的合理温度区间；（2）研发出新型尿素热解炉；（3）开发出物料及能量平衡计算软件包。该成果获北京市科技成果二等奖。

针对燃煤电站锅炉负荷变化大和各类工业炉窑烟气温度波动范围宽的特点，研制出能适应150~300度范围的高效烟气脱硝催化剂。（1）筛选得到了受表面硫酸根影响较小的活性组分，采用MoO3和Nb2O5等作为助剂改性催化剂，提升催化剂低温脱硝活性。（2）研究发现了NH3、H2O对SO2对改性催化剂失活的促进作用、失活原因，提出了催化剂抗水抗硫方法。

成果描述：利用简单铁盐与大环多胺形成配合物作为催化剂，催化非活性芳烃和含N杂芳烃的C-H活化直接芳基化反应。首次实现了铁催化的直接Suzuki偶联，并且获得了中等到较好的产率和很好的官能团容忍性，并获得了较好的选择性。这个新型的铁催化体系的发现，克服了之前类似反应底物需要前活化，需要使用用贵金属作为催化剂的缺点。对于利用这一反应体系有效地简化了合成步骤，且大大的提高了反应的原子经济性，推动了化学反应绿色合成的发展，为其应用于药物合成提供了良好的基础。市场前景分析：还处于实验室研制阶段。与同类成果相比的优势分析：1、反应活性及选择性的控制；2、大规模反应条件的控制。 国际先进。

还原剂是SCR烟气脱硝必不可少的重要原料。位于大中城市及其近郊区的电厂（人口稠密区的脱硝设施）因安全性要求较高，均宜选用尿素作为还原剂。通过理论研究、实验室小型实验、中试、工业示范，开发成功SCR脱硝尿素催化热解技术。（1）提出了尿素催化热解反应的合理温度区间；（2）研发出新型尿素热解炉；（3）开发出物料及能量平衡计算软件包。

针对燃煤电站锅炉负荷变化大和各类工业炉窑烟气温度波动范围宽的特点，研制出能适应150~300度范围的高效烟气脱硝催化剂。（1）对以研究广泛的过渡金属元素为活性组分的氧化物及硫酸盐催化剂进行对比分析，筛选得到了受表面硫酸根影响较小的活性组分。（2）采用MoO3和Nb2O5等作为助剂改性催化剂，提升催化剂低温脱硝活性。（3）研究发现了NH3、H2O对SO2对改性催化剂失活的促进作用、失活原因，提出了催化剂抗水抗硫方法。市场前景该成果已申请国家发明专利：一种低温 SCR 脱硝催化剂及其制备和应用方法（专利申请号： 2017100538963 ，已公开）和一种中低温 SCR 脱硝催化剂及其制备方法（专利申请号201810028858.7 ，已公开） 。

固相催化剂包括：固相生物催化剂（即固定化酶）   固相化学催化剂（固体酸、固体碱、固体金属）  通过本课题组研究的专利技术，把企业生产中需要的成本较高的，或者是产生污染的催化剂固定在特殊的载体上，使催化反应完成后实现催化剂的回收再利用。达到即节约成本又减少污染的目的。  项目优势：固定化的催化剂能够回收并重复使用。  技术水平：有专利技术和独特的固定化载体作支撑，使该技术在国内处于领先水平。