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随着现代工业的高速发展，偶氮染料、抗生素等难降解有机污染物的种类和数量都在日益增多，生态环境和人类健康受到威胁。天然有机高分子絮凝剂是一种高效、可生物降解的絮凝剂，在水处理中具有广阔的应用前景。本论文主要对壳聚糖（CTS）、阿拉伯树胶（GA）两种天然有机高分子絮凝剂进行改性，制备合成壳聚糖基絮凝剂（CTS-g-PAM）和阿拉伯树胶絮凝剂（GA-g-p(AM-HEMA)），并对两种絮凝剂合成条件进行优化。然后通过多种表征分析方法研究两种絮凝剂分子组成、结构及特性，并分析其合成机理。重点研究了壳聚糖基絮凝剂分子结构对其混凝特性的影响，以及阿拉伯树胶对模拟营养废水中四环素的去除。
本论文的主要结论如下：
（1）在热引发、超声波引发、紫外光引发三种不同引发条件下，CST分子链上不同的活性位点与丙烯酰胺（AM）发生接枝共聚，并生成含有官能团C=N与-NH-两种不同结构的共聚物。混凝试验和X射线衍射光谱（XPS）分析表明，这两种不同结构的共聚物在CTS-g-PAM中的比例不同，从而导致CTS-g-PAM对偶氮染料废水的混凝性能不同。C=N与偶氮染料之间存在较强的相互作用，对提升CTS-g-PAM水处理性能起关键作用。而过量的C=N容易导致C=N水解和CTS-g-PAM分子链断裂，反而降低CTS-g-PAM分子量和活性基团数量，减少絮凝剂中官能团与污染物间的相互作用，CTS-g-PAM混凝性能降低。
（2）在超声波引发条件下合成的CTS-g-PAM与聚合氯化铝铁（PAFC）复配去除刚果红，其可获得最高的去除率为90.6%。通过Zeta电位和激光粒度测试分析发现，PAFC主要起电中和作用，CTS-g-PAM主要在混凝过程中起吸附架桥作用。CTS-g-PAM增大了絮体粒径，提高了絮体沉降速率。
（3）在紫外光引发条件下，以偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044）为引发剂，GA与AM、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）接枝共聚合成GA-g-p(AM-HEMA)。傅里叶红外光谱（FTIR）、XPS分析表明，合成的GA-g-p(AM-HEMA)具有-N-C=O、-C=O和-OH等官能团。差热-热重（TG/DSC）分析也证实合成的GA-g-p(AM-HEMA)具有更加稳定的分子间离子键。从透射电镜（TEM）和Zeta电位测试结果可以看出，GA-g-p(AM-HEMA)在混凝在主要起架桥作用。接触角测试结果证明，表面活性剂十六烷基硫酸钠（SDS）增加了GA-g-p(AM-HEMA)疏水性。
（4）在GA-g-p(AM-HEMA)与PAFC、SDS复配去除四环素试验中，GA-g-p(AM-HEMA)对四环素的去除率较好。与市售PAM相比，GA-g-p(AM-HEMA)对四环素的去除在更低投加量时能够得到更好的去除率。GA-g-p(AM-HEMA)在模拟营养废水中对四环素、溶解性N和P的去除率皆比单独处理三者时有所降低，说明四环素去除与N和P混凝去除之间存在竞争关系。
本论文的主要结论如下：
（1）在热引发、超声波引发、紫外光引发三种不同引发条件下，CST分子链上不同的活性位点与丙烯酰胺（AM）发生接枝共聚，并生成含有官能团C=N与-NH-两种不同结构的共聚物。混凝试验和X射线衍射光谱（XPS）分析表明，这两种不同结构的共聚物在CTS-g-PAM中的比例不同，从而导致CTS-g-PAM对偶氮染料废水的混凝性能不同。C=N与偶氮染料之间存在较强的相互作用，对提升CTS-g-PAM水处理性能起关键作用。而过量的C=N容易导致C=N水解和CTS-g-PAM分子链断裂，反而降低CTS-g-PAM分子量和活性基团数量，减少絮凝剂中官能团与污染物间的相互作用，CTS-g-PAM混凝性能降低。
（2）在超声波引发条件下合成的CTS-g-PAM与聚合氯化铝铁（PAFC）复配去除刚果红，其可获得最高的去除率为90.6%。通过Zeta电位和激光粒度测试分析发现，PAFC主要起电中和作用，CTS-g-PAM主要在混凝过程中起吸附架桥作用。CTS-g-PAM增大了絮体粒径，提高了絮体沉降速率。
（3）在紫外光引发条件下，以偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044）为引发剂，GA与AM、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）接枝共聚合成GA-g-p(AM-HEMA)。傅里叶红外光谱（FTIR）、XPS分析表明，合成的GA-g-p(AM-HEMA)具有-N-C=O、-C=O和-OH等官能团。差热-热重（TG/DSC）分析也证实合成的GA-g-p(AM-HEMA)具有更加稳定的分子间离子键。从透射电镜（TEM）和Zeta电位测试结果可以看出，GA-g-p(AM-HEMA)在混凝在主要起架桥作用。接触角测试结果证明，表面活性剂十六烷基硫酸钠（SDS）增加了GA-g-p(AM-HEMA)疏水性。
（4）在GA-g-p(AM-HEMA)与PAFC、SDS复配去除四环素试验中，GA-g-p(AM-HEMA)对四环素的去除率较好。与市售PAM相比，GA-g-p(AM-HEMA)对四环素的去除在更低投加量时能够得到更好的去除率。GA-g-p(AM-HEMA)在模拟营养废水中对四环素、溶解性N和P的去除率皆比单独处理三者时有所降低，说明四环素去除与N和P混凝去除之间存在竞争关系。