本文针对十二烷基硫酸钠(SDS)溶液性质和毫尺度下气泡表面水合物膜生长动力学等问题进行了系统研究，为鼓泡式水合反应器的设计和模拟提供了理论基础。本文主要内容有： (1)在近水合物和水合物生成区域系统地测定了C<,2>H<,4>/SDS水溶液间界面张力，分析了SDS对气-液界面张力的影响，确定了C<,2>H<,4>/SDS水溶液体系的临界胶束浓度(CMC)和饱和表面过剩浓度，发现它们都随系统压力的升高而减小。同时对碳氢气体/SDS水溶液体系的CMC与非碳氢气体/SDS水溶液体系的CMC(均由表面张力法确定)进行了比较，发现碳氢气体的存在可显著降低SDS水溶液的CMC。 (2)在室温和近水合物生成区域系统地测定了C<,2>H<,4>和CH<,4>在SDS水溶液中的溶解度，分析了SDS对气体溶解度的影响，确定了C<,2>H<,4>/SDS水溶液体系和CH<,4>/SDS水溶液体系的CMC，发现它们都随温度的降低而下降。同时计算了C<,2>H<,4>和CH<,4>分子在单个胶束中的溶解度，发现在近水合物区域C<,2>H<,4>和CH<,4>分子在单个胶束中的溶解度显著增大，这有力地证明了胶束增溶是表面活性剂促进水合物生成的主要原因。 (3)用水中悬浮气泡法系统地测定了CH<,4>/纯水、C<,2>H<,4>/纯水、(CH<,4>+C<,2>H<,4>)/纯水、(CH<,4>+C<,3>H<,8>)/纯水和CH<,4>/SDS水溶液体系水合物膜生长动力学数据，考察了温度和压力对水合物膜生长的影响并对试验中发现的新现象进行了描述和解释。 (4)参考传热和本征反应速率方程建立了水合物膜生长传热和本征动力学控制模型并确定了水合物膜生长热传递系数、反应级数、速率常数和表观活化能，该模型可很好地模拟在纯水中CH<,4>、C<,2>H<,4>、(CH<,4>+C<,2>H<,4>)混合气、(CH<,4>+C<,3>H<,8>)混合气以及在SDS水溶液中CH<,4>水合物膜生长。同时计算了水合物膜生长前沿温度，确定了本征动力学对水合物膜生长的影响占主导地位。 (5)对用纯气体水合物膜生长模型参数预测混合气水合物模型参数进行了分析，发现不能用纯气体水合物膜生长模型参数直接预测混合气水合物模型参数，但本文提出了一种预测方法可较好的预测混合气水合物速率常数和表观活化能。 (6)分析了气液界面张力、"界面增溶"和SDS在水合物表面吸附对CH<,4>/SDS水溶液体系水合物膜生长的影响。结果表明，在低SDS浓度(50或100 mg.L<-1>)时，水合物膜生长速率随SDS浓度的增大而增大。当SDS浓度较高时(300mg．L<-1>)，甲烷水合物膜生长随推动力的增大几乎没有规律性。 (7)根据回归的水合物膜生长传热系数大且传热温差小的特点，结合气体膜冷凝传热系数模型，建立了水合物膜厚度计算模型。该模型计算出的水合物膜厚度随推动力的变化规律和实验观察的结果相符合。