水系锌离子电池采用环境友好、 本质安全的水基电解液， 契合大规模可持续能源存储的需求， 近年来受到广泛关注， 然而， 其商业化应用仍然面临多重关键挑战. 其中， 金属锌负极在充放电过程中易发生枝晶生长、 析氢反应及腐蚀等一系列副反应， 严重制约了电池的循环寿命和库仑效率. 针对上述问题， 研究者围绕锌负极的性能优化提出了多种改性策略， 主要集中在结构设计、 界面修饰、 电解液调控和功能化隔膜4个方面. 本文综合评述了近年来锌负极的最新研究进展: 在结构设计方面， 重点总结了三维结构电极、 合金电极和外延生长锌负极在提升比表面积和成核位点的作用机制； 在界面修饰方面， 探讨了碳基材料、 金属有机骨架和有机聚合物等功能材料对锌沉积/溶解行为的调控机制； 在电解液改性方面， 分析了锌盐结构优化、 电解液添加剂开发与新型电解液设计对改善锌离子溶剂化结构及其输运行为的关键作用. 进一步地， 结合静电屏蔽、 吸附作用、 去溶剂化效应、 原位界面膜及晶面调控等作用机制， 系统总结了水系锌离子电池金属锌负极性能优化的主要策略. 最后， 拓展至隔膜功能化改性维度， 重点阐述了功能化隔膜通过均化离子通量、 构筑离子筛分通道及调控界面化学环境等机制对锌沉积行为的间接调控作用， 并对未来高性能水系锌离子电池的研究方向进行了展望.

将太阳能驱动的CO₂光催化还原为高附加值化学品(如甲酸、 甲醇等)是缓解温室效应与实现碳资源循环利用的前沿策略之一. 本文采用溶剂热法引入—NH₂, —OCH₃, —Br和—NO₂等官能团修饰的对苯二甲酸, 制备了系列不同配体功能化的X-MIL-101(Fe) 金属有机骨架(MOFs)催化材料. 通过X射线衍射(XRD)、 元素分析(EA)、 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 光电流响应谱(I-t)、 电化学阻抗谱(EIS)和荧光光谱(PL)等手段表征了材料的结构、 形貌与光电性质. 研究结果表明, 官能团的电子性质显著调控材料的光吸收、 能带结构与载流子行为: 给电子基团(—NH₂, —OCH₃)可增强光响应并促进电荷分离; 吸电子基团(—Br, —NO₂)则抑制光吸收与电子转移. 在苯环取代基中, 氨基的给电子能力通常强于甲氧基, 因此， 在模拟太阳光下进行光催化还原CO₂性能测试时, 氨基修饰的NH₂-MIL-101(Fe)表现最优, 其光电流响应最强、 电荷分离效率最高, 在纯水体系中甲酸生成速率达28.13 µmol·g^-1·h^-1; 加入牺牲剂后进一步提升至42.61 µmol·g^-1·h^-1, 较未修饰的MIL-101(Fe)提升3.45倍. 该材料同时展现出良好的可重复使用性, 循环4次后活性保持率达93.92%. 本研究从配体官能团结构角度, 为设计高效稳定的MOFs基CO₂光还原催化剂提供了理论依据与实验参考.

以8-羟基喹啉和5-氨基间苯二甲酸为原料， 通过偶氮反应合成了偶氮苯衍生物（E）-5-[(8-羟基喹啉-5-基)二氮烯基]间苯二甲酸（H₃L）， 并采用溶剂热合成方法将其与稀土离子Y³⁺配位， 制备了金属有机框架（MOF）： {[Y(L)(H₂O)₂]·2.25H₂O} _n； 通过单晶X射线衍射、 热重分析、 红外光谱及粉末X射线衍射分析对其进行了表征. 单晶X射线衍射分析表明， 该MOF的三维网络结构中具有一维孔道； 粉末X射线衍射分析表明， 该MOF在多种有机溶剂及pH＝2~12的水溶液中均具有良好的稳定性. 该MOF可以作为荧光传感器， 通过荧光猝灭效应准确检测多种硝基化合物. 实验和理论计算表明， 发光猝灭可归因于MOF与分析物之间的电子转移和共振能量转移两种机制.

锂硫电池因具有理论能量密度高和正极活性物质资源丰富等优势而备受关注. 然而, 严重的多硫化锂穿梭效应和缓慢的电化学转换动力学严重阻碍了高能量密度、 高倍率性能锂硫电池的发展. 为解决上述问题, 本文制备了柔性导电TiO₂-TiSe₂/纳米碳纤维膜(TiO₂-TiSe₂/CNF), 将其置于锂硫电池正极侧与隔膜之间作为膜反应器来调控锂硫转换. 实验结果表明, TiO₂-TiSe₂活性位对多硫化锂的强吸附作用能有效抑制穿梭效应, 纳米碳纤维网络加速了离子和电子的传输, 增强了反应动力学. TiO₂-TiSe₂/CNF膜反应器调制锂硫电池在0.1C倍率下的初始放电比容量达1305.7 mA∙h/g, 在5C倍率下放电比容量达684.7 mA∙h/g, 在1C倍率下循环200次后放电比容量保持在795.4 mA∙h/g.

建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)结合机器学习的银杏叶(Ginkgo folium)多维鉴别策略, 从产地、 干燥工艺、 贮藏品质及农药残留4个维度开展研究, 实现了银杏叶的智能分类与质量判别. 结果显示, 银杏叶提取液的SERS光谱具有典型的黄酮类(槲皮素、 山奈酚、 异鼠李素)和银杏内酯特征峰. 基于SERS结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型, 对来自5个产地及4种干燥方式的银杏叶样品均实现了100%的分类准确率, 表明产地差异与干燥工艺均对其化学组成产生显著影响. 进一步地, SERS结合偏最小二乘回归(PLS)可准确预测贮藏时间(训练集, R²=0.991, 交叉验证集R²=0.841), 并实现对草甘膦和福美双农药残留的高灵敏定量检测. SERS结合机器学习为银杏叶及其它中药材的产地溯源、 工艺监控、 贮藏评估与农残检测提供了一种快速、 高灵敏度的分析新策略, 为中药材质量控制与安全监管开辟了新的技术路径.

建立了一种基于高分辨气相色谱-质谱联用（GC-MS）与基质辅助激光解吸电离质谱成像技术（MALDI-MSI）相结合的多维分析方法， 用于解析三唑类杀菌剂抑霉唑（Imazalil）在块根类作物内部的时空迁移与分布特征. 以樱桃萝卜为模型作物， 首先通过逐层精细切片（每层厚度约1.5 mm）， 结合QuECHERS方法进行样品前处理， 然后采用高分辨GC-MS并利用基质匹配外标法进行定性定量分析. 结果表明， 抑霉唑在萝卜中的纵深分布随暴露时间呈现显著差异： 暴露2 h， 仅在表层检测到较高浓度（约30.6 mg/kg）， 向内迅速递减； 随着暴露时间延长至5， 10和24 h， 抑霉唑逐渐向深层组织渗透， 内层浓度明显上升， 整体浓度梯度趋于平缓， 展现出“表皮吸附、 逐层渗透”动态迁移特征. 进一步利用MALDI-MSI技术对萝卜横切面进行高空间分辨率质谱成像分析， 直观呈现了抑霉唑在组织结构中的二维分布特征. 成像结果显示， 外皮与皮层区域信号最强， 向内逐渐减弱， 反映了抑霉唑在组织中的缓慢扩散与积累过程. MALDI成像所得的空间分布趋势与GC-MS定量结果高度一致， 两者从空间与定量两个维度共同验证了抑霉唑在萝卜中“由表及里、 逐层递减、 逐步渗透”的迁移机制. 本研究实现了农药在块根类果蔬中的时空分布可视化与纵深定量一体化分析， 为揭示农药在植物体内的迁移行为提供了新的技术路径与实验依据， 对农产品安全评估与农药残留风险控制提供了科学支撑.

设计合成了一种新型苯并噻唑类荧光探针DHB, 并利用核磁共振波谱(NMR)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 质谱(MS)和高分辨质谱(HRMS)对DHB进行了结构表征. 研究结果表明, 探针DHB与Zn²⁺形成了1∶1配合物, 表现出较强的荧光发射, 可实现对Zn²⁺的专一识别, 且不受其它共存金属离子和阴离子的干扰, 检出限为4.01×10^-8 mol/L. 当继续向配合物DHB-Zn²⁺中加入草甘膦后, 体系表现出显著的荧光猝灭效应, 响应时间为18 s, 且不受其它有机磷农药和常见阴离子的干扰, 检出限低至3.81×10^-8 mol/L. FTIR和HRMS测试结果揭示了探针DHB连续识别Zn²⁺和草甘膦的反应机理, 即探针DHB结构中的C=O发生了烯醇式互变, 形成的烯醇式羟基、 探针结构中的O—H及C=N的氮杂原子共同参与和Zn²⁺的配位, 而草甘膦分子中氨基、 羧基和磷酸基的协同配位使其能与Zn²⁺发生更强的络合作用, 导致Zn²⁺从配合物DHB-Zn²⁺中被置换出来. 此外, 探针DHB及配合物DHB-Zn²⁺可分别应用于环境中Zn²⁺和草甘膦的分析检测, 具有一定的实用价值.

硝基酚化合物(NPs)是大气气溶胶中一类常见的含氮有机物组分, 主要来源是汽车尾气等人为源中的苯、 甲苯等芳香化合物发生大气化学反应二次形成NPs. 本文利用烟雾箱模拟硝酸钠(NaNO₃)细颗粒存在下苯光氧化产生二次有机气溶胶(SOA)的大气化学过程, 利用同步辐射真空紫外光电离气溶胶质谱仪(VUV-PIAMS)对苯SOA进行化学组分在线测量. 基于VUV-PIAMS测得的光电离质谱和各离子峰的光电离效率曲线, 获得了电离势定性分析组分结构. 实验结果表明, 当NaNO₃细颗粒存在时, 苯光氧化产生SOA的质量显著增加, SOA的光电离质谱新增m/z 139, 155, 171, 184和200质谱峰, 这些质谱峰的电离势分别为(8.81±0.03), (9.36±0.03), (8.68±0.03), (8.75±0.03), (9.55±0.03)和(9.17±0.03) eV. 结合量子化学计算分析, 确定硝基苯酚、 硝基邻苯二酚、 硝基邻苯三酚、 二硝基苯酚和二硝基邻苯二酚等NPs是NaNO₃细颗粒存在时苯SOA的主要组分. 研究结果为NaNO₃细颗粒存在背景下, 大气SOA颗粒NPs组分的来源指认和形成机理研究提供了实验依据.

基于吡噁唑菌酮(噁唑菌酮的5-位吡啶类似物)的结构, 设计合成了一系列新型噁唑烷二酮衍生物(化合物2⁃2～2⁃30). 目标化合物的结构通过核磁共振氢谱(¹H NMR), 核磁共振碳谱(¹³C NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)进行了表征. 采用菌丝生长速率法, 以噁唑菌酮为阳性对照, 评价了所有化合物对9种植物病原真菌的体外抑制活性. 初步筛选结果显示, 50 mg/L浓度下大多数化合物表现出中等至优异的抑制活性, 尤其对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、 核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、 灰葡萄孢(Botrytis cinerea)和稻瘟病菌(Pyricularia grisea)的抑制效果显著. 构效关系(SARs)分析结果表明, 叔丁基、 环己基等大位阻基团对活性提升不利, 含氟化合物的抗真菌活性普遍增强. 化合物2⁃16(EC₅₀=3.78 mg/L)和2⁃26(EC₅₀=1.61 mg/L)对立枯丝核菌的抑制活性优于对照药剂噁唑菌酮(EC₅₀=4.38 mg/L)和先导化合物吡噁唑菌酮(EC₅₀=9.67 mg/L). 体内保护活性实验结果表明, 200 mg/L浓度下化合物2⁃13, 2⁃16和2⁃18对棉花立枯病的防治效果分别达到88.3%, 89.5%和81.7%, 显著优于阳性对照药. 分子对接与静电表面图分析表明, 该类化合物的构效关系遵循疏水骨架决定结合取向、 静电互补决定结合强度及取代基微调决定活性高低的规律.

为寻找新型抗肺癌活性化合物, 将靛红分别与肌氨酸、 脯氨酸及硫代脯氨酸进行脱羧反应得到1,3-偶极体, 将3-(1H-吲哚-4-基)-1-(嘧啶-2-基)丙-2-烯-1-酮作为亲偶极体, 二者发生1,3-偶极环加成反应得到33个目标化合物； 其结构通过核磁共振氢谱、 碳谱和高分辨质谱表征, 相对构型通过X射线单晶衍射确定. 通过Kit-8细胞计数法测定了目标化合物对人肺腺癌耐顺铂细胞株(A549/DDP)和人非小细胞肺癌细胞株(A549)的体外抑制活性, 发现该类化合物对A549和A549/DDP细胞均具有较好的抑制活性, 且对耐药株A549/DDP具有较高的选择性. 其中， 化合物4cj对A549/DDP表现出极佳的抑制活性[半数抑制浓度(IC₅₀)=(0.037±0.002) μmol/L]及选择性, 是阳性对照药顺铂[IC₅₀=(2.496±0.117) μmol/L]的60多倍, 可以显著阻滞A549/DDP细胞静止期(G₀)和DNA合成前期(G₁), 诱导细胞凋亡, 抑制细胞迁移能力, 其作用机制可能与非受体型酪氨酸激酶(JAK)及P-糖蛋白(P-gp靶点)有关. 研究结果表明， 化合物4cj可作为先导化合物, 继续研究开发成为高效、 高选择性的抗肺癌耐药剂.

基于溶酶体靶向嵌合体(LYTACs)技术， 以具有高内吞效率的转铁蛋白受体(Transferrin receptor 1， TfR1/CD71)特异性核酸适体HG9作为识别模块， 通过共价连接溶酶体导向配体三乙酰半乳糖胺(tri-GalNAc)， 设计合成了一种新型双功能嵌合分子HG9-10-tri， 旨在实现CD71的高效、 特异性降解. 研究结果表明， 通过筛选获得HG9与tri-GalNA之间最佳连接子长度， 且该嵌合分子在不改变其稳定性及对人髓性单核细胞白血病细胞(MV4-11)亲和力的前提下， 能够特异性识别急性髓细胞性白血病(AML)细胞系， 并通过去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)介导的内吞-溶酶体途径显著下调细胞表面CD71蛋白表达水平， 降解作用呈现明显的时间和浓度依赖性. 并且CD71降解能够有效抑制MV4-11细胞的活力， 并进一步诱导细胞凋亡与G1期周期阻滞， 为治疗CD71高表达的急性髓系白血病提供了新策略.

为阐明双金属负载型催化剂在愈创木酚加氢脱氧反应中的协同机理， 基于密度泛函理论构建了 Ni/Al₂O₃和Ni-Fe/Al₂O₃模型， 系统探究了愈创木酚的吸附活化及反应路径. 结果表明， Fe的掺杂显著增强了金属-载体相互作用， 从而提升了催化剂的结构稳定性. 愈创木酚在两种催化剂上均优先发生脱甲基反应， Fe的引入特异性地活化了甲氧基C—O键， 使其断裂能垒从1.20 eV降至0.84 eV， 导致加氢脱氧反应的速率控制步骤由脱甲基反应转变为中间产物的加氢反应. 对于中间体邻苯二酚的后续转化， Fe掺杂虽未改变优先脱羟基的主路径， 但普遍升高了各基元步骤的能垒. 电子结构分析揭示， Fe的高亲氧性驱动电子从金属团簇向载体迁移， 导致金属团簇电子密度降低. 这种电子重构效应在促进C—O键活化（脱氧）的同时， 抑制了苯环加氢活性， 为理解非贵金属催化剂的高选择性脱氧机理提供了理论依据.

离子液体双水相体系（IL-ATPS）是一种温和且高效的液-液分离体系， 但常用的咪唑和吡啶基离子液体因毒性大而应用受限. 低共熔溶剂（DES）具有离子液体（IL）的优点且生物降解好， 已被用来替代IL构建双水相体系（ATPS）. 本文以左旋肉碱和两种常见有机酸（L-乳酸和DL-苹果酸）制备两种生物相容性DES， 通过红外光谱和核磁共振氢谱确认了DES结构. 以左旋肉碱基DES与聚乙二醇（PEG）构筑低共熔溶剂双水相体系（DES-ATPS）， 研究了该DES-ATPS的相行为， 考察了影响DES-ATPS成相能力的主要因素. 结果表明， 该DES-ATPS表现出典型的下临界溶解温度（LCST）型相行为. PEG平均分子量增大、 DES的氢键供体亲水性减弱以及氢键受体摩尔占比增大均会增大DES与PEG的亲/疏水性差异， 从而促进ATPS的形成， 符合形成ATPS的组分亲/疏水差异越大成相能力越强的规律. 以香兰素为萃取模型物， 探究该DES-ATPS的萃取性能， 发现在最佳萃取条件下该ATPS对香兰素的萃取率可以达到93.6%， 验证了其用于萃取体系的可能性.

化学反应尤其是有机化学反应中存在着诸多竞争反应, 如何通过量子化学计算确定竞争反应尤其是动力学控制产物(Kinetically-controlled product, KP)和热力学控制产物(Thermodynamically-controlled product, TP)不一致反应的主产物及其产率, 是分析反应产物组成、 占比及获得高产率目标产物的关键, 但也仍是困扰研究人员的难题. 本文定义KP和TP产率相等的时间点为临界时间（t_c）, 反应时间t与t_c的比值为临界时间比ζ, 基于数值解法分析得到了t_c和产率比r_y=c(KP)/c(TP)的公式, 分别为t_c=pK_(KP)/k_(TP)和r_y={r_k, ζ<0.3/r_k; 1/(2 ^ζ -1), 5/r_k <ζ<log₂(r_K /5+1); 1/r_K, ζ>log₂(5r_K )}. 运用上述公式研究了呋喃与马来酰亚胺的Diels-Alder反应, 研究发现, 50 ℃以下主产物为endo型产物, 65 ℃以上为exo型产物, 与实验中25和90 ℃时分别得到endo和exo型产物相符合, 验证了所得公式确定竞争反应主产物的准确性. 此外, 对核苷氯化反应的研究结果表明, APT电荷和静电势仅适用于预测氯化反应中动力学控制反应的主产物, 但无法预测包含热力学控制的反应.

采用分子动力学模拟对比研究了抗菌肽Magainin和Indolicidin分别与革兰氏阴性菌和阳性菌膜的相互作用机制. 统计分析了两种肽的结构变化、 吸附过程、 对膜结构的扰动及其与膜的相互作用. 结果表明, Magainin在水相中螺旋结构较不稳定, 但在膜环境中可重新形成稳定的螺旋结构, 且在革兰氏阴性菌膜上 表现出更强的结合能力和更显著的膜扰动效应, 说明其对革兰氏阴性菌膜具有更高的选择性. 相比之下, Indolicidin始终保持柔性的无规卷曲结构, 通过快速吸附与膜表面稳定结合, 其作用机制以静电吸引和疏水作用协同为主, 但对革兰氏阴性菌膜和阳性菌膜的扰动均较小. 对比研究结果为理解Magainin对革兰氏阴性菌的选择性和Indolicidin的广谱性提供了理论依据.

水溶性均相催化剂在甲酸脱氢中具有效率高、 响应快等特点. 然而, 此类催化剂对反应参数变化敏感. 本文采用具备商业化应用前景的水溶性钌/三苯基膦三间磺酸钠盐(Ru/m-TPPTS)催化剂, 系统考察了催化剂浓度、 甲酸(FA)与甲酸钠(SF)的摩尔比及甲酸盐阳离子种类等条件对甲酸脱氢性能的影响规律. 结果表明, Ru/m-TPPTS催化剂的活性随FA浓度与FA/SF摩尔比的变化呈“火山形”变化, 在FA浓度为2.4 mol/L， FA/SF摩尔比为6/4的条件下, 转化频率(TOF)达到了2291 h^-1(为商用催化剂的5倍). 改变甲酸盐阳离子的种类, 发现含有Na⁺和K⁺的甲酸盐溶液脱氢速率要大于含有NH₄⁺的甲酸盐溶液, 其原因是NH₄⁺将体系维持在较低的 pH值, 抑制了脱氢反应. 溶液脱氢速率随催化剂浓度的增加并非线性提升, 产气速率(r′)与催化剂浓度的双对数拟合斜率为0.76, 表明该反应并非由单一活性物种主导. 基于催化剂对反应条件的高度敏感性, 通过交替添加氢氧化钠和FA, 就可以调控水溶性均相催化体系的释氢过程. 该研究结果为水溶性均相催化剂的反应控制与工业应用提供了理论支撑.

研究了颗粒型Ziegler-Natta(Z-N)催化剂(Cat-P)及采用不同分散介质配制的Cat-P浆液催化剂(Cat-M1和Cat-M2)催化丙烯的聚合行为. 研究发现， Cat-P表现出最快的活性释放、 最高的催化活性与聚丙烯(PP)等规度， 且PP细粉含量最低(0.6%， 质量分数)； 而浆液催化剂Cat-M1催化活性最低， 合成的PP细粉含量最高(10.7%)、 等规度最低； 通过调控M1的黏度与表面张力， 制备了浆液催化剂Cat-M2， 与Cat-M1相比， 其催化活性高， 制备的PP等规度提高且细粉含量降低. 研究发现， 高黏度、 高表面张力的分散介质会阻碍助催化剂、 外给电子体及丙烯单体等向催化剂颗粒内部的扩散， 扩散控制使得高立构规整性活性中心形成缓慢， 同时由于活性中心附近单体供应不足， 导致部分活性中心被烷基铝过度还原而失活， 因此Cat-M1聚合初期活性降低、 等规度下降并产生大量细粉. 颗粒型Cat-P及改性的Cat-M2催化剂有利于钛活性中心的快速引发与聚合， 迅速形成的长聚合物链可有效发挥“卫兵效应”， 保护活性中心， 防止失活. 本文阐明了非均相Ziegler-Natta催化剂活化过程中的扩散控制效应， 为工业烯烃聚合的稳定控制提供了理论依据.

合成了一种由生物基化合物乙酰丁香酮衍生的新型氧杂环哒嗪酮单体6-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯 基)-3(2H)-哒嗪酮(AGPZ). 利用Materials Studio软件对AGPZ的酚氧负离子与已报道的愈创木酚衍生物单体(GSPZ)的酚氧负离子进行了模拟计算, 通过对比发现GSPZ的酚氧负离子处的静电势极值更低, 表明AGPZ的亲核取代活性低于GSPZ. 同时, 通过AGPZ模型化合物的成功合成确定了AGPZ仍具备足够的亲核取代反应活性. 由AGPZ与2,5-呋喃二甲酸的衍生物2,5-双(4-氟苯甲酰基)呋喃(BFBF)和双酚芴(BHPF)进行三元共聚， 得到一组新型生物基杂环聚芳醚酮AGPZ-BHPF-BFBF三元共聚物(PAFEKKs). 由PAFEKKs的结构与性能表征结果可知, 其玻璃化转变温度(T_g)介于217~226 ℃之间, 在N₂气氛围下5%热失重温度(T_d,5%)达到419~474 ℃, 表明PAFEKKs具有优异的耐热性能. 此外， PAFEKs在常温下还具有优良的溶解性. 该合成方法为生物基树脂的制备提供了新结构与新思路, 也为其它相关结构的单体与树脂的合成提供了可行路径.

设计了一种可光/热二阶段固化的丙烯酸酯-环氧树脂体系, 探究了丙烯酸酯与环氧树脂的质量比对树脂体系力学性能与形状记忆性能的影响. 将优化得到的丙烯酸酯-环氧树脂体系与芳纶纤维复合制备了复合材料, 通过调节树脂与纤维的含量比, 研究并优化了复合材料的力学性能与形状记忆性能. 进一步利用复合材料制备得到可充气展开管. 实验结果表明, 结合光/热二阶段固化技术制备的可充气展开管能够按需设计成不同的永久形状, 并且结合充气展开技术及材料的形状记忆效应, 可以实现永久形状与新的临时形状间的调控. 此外, 分析了可展开管的长径比对其保压性能、 力学性能及形状记忆性能的影响, 并探究了其形状可控的原因. 结果表明, 可展开管形状记忆功能来源于固化后树脂分子构象的可逆变化. 此外, 树脂可分阶段固化特征及模量同步增强是可展开管能够按需设定不同永久形状的根本原因.

我国是全球最大的不锈钢生产国, 不锈钢生产过程会产生大量的酸洗废水, 包含高浓度的强酸和重金属盐, 若直接排放会严重污染环境, 且造成资源浪费. 本文采用“扩散渗析+三步沉淀”组合法对不锈钢酸洗废水进行资源化处理. 首先, 采用扩散渗析过程将废水中的高浓度混酸(包括硝酸和氢氟酸)与废水中的重金属盐(包括铁、 铬、 镍重金属盐)进行分离以回收混酸; 之后采用三步沉淀过程对扩散渗析残液中的重金属(包括铁、 铬和镍)进行回收; 并考察了离子交换膜种类、 废水进料流量及扩散侧/渗析侧流量比对扩散渗析过程混酸回收率和重金属截留率的影响, 同时优化了三步沉淀工艺(沉淀剂组成、 沉淀温度和pH值等). 结果表明, 扩散渗析的最佳工艺为: 采用TWDDA3S型阴离子交换膜, 废水进料流量为6 mL/min, 扩散侧与渗析侧流量比为 1.5∶1. 在此条件下, 硝酸与氢氟酸的总回收率最高可达69.5%, 同时铁、 铬和镍3种重金属离子的截留率 分别达到97.0%, 98.0%和96.4%; 第一步沉淀的最佳工艺为: 复合沉淀剂组成为c(KOH)∶c(KF)=7∶1, 沉淀 温度为15 ℃, 在此条件下重金属铁和铬的回收率分别达到96.2%和90.7%; 第二步沉淀的最佳工艺为: 采 用0.02 mol/L HNO₃和0.30 mol/L KF对第一步沉淀滤液进行深度处理, 在此条件下镍离子的保留率和纯度分 别达98.7%和89.6%; 第三步沉淀的最佳工艺为: 通过KOH将滤液pH值控制在11左右, 在此条件下可实现镍的全部回收.