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水对生物的生存起着决定性作用，是最为重要的自然资源之一。我国人均水资源占有量仅为世界水平的四分之一，是人均水资源最贫乏国家之一。在水资源极其匮乏的情况下，随着科学技术的进步以及工业化程度的提高，水体污染也越来越严重，其中最为严重的是水体富营养化。大量的磷、氮等营养物质进入水体，使藻类和其他浮游生物快速繁殖，造成水质恶化。长此以往，不仅加速湖泊衰退、沼泽化，更会危害地球生物的生命安全。因此，解决水体污染，尤其是富营养化问题迫在眉睫。
本文以武汉市龙王嘴污水处理厂工业废水为研究对象，针对水体中磷的脱出制备了铜离子配位有机改性柱撑蒙脱土吸附剂;针对水体中COD和SS的去除及水体透光率的提高合成了淀粉基两性高分子絮凝剂，并对蒙脱土吸附剂和高分子絮凝剂进行复配，有效降低了污水中的磷含量、COD和SS值，提高了水样透光率，达到净水和除污的双重效果，为防治水体富营养化提供了一个新的视角。主要工作内容和结论如下:
1.对污水水样的各项污染指标进行了检测，结果得出污水水样中的磷酸根含量为557.9mg·L-1，COD值为148.96mg·L-1，SS含量为5060mg·L-1，透光率为42.6％，属于重度污染水体。Zeta电位0.09671 mV，水体总体呈电中性略显正电性。
2.以工业级纳米蒙脱土为原料，配制羟基Fe，Al离子的复合柱化液，制备了Fe-Al复合柱撑蒙脱土;在此基础上引入丙烯酰胺(AM)、二乙烯三胺(DETA)双单体进行有机改性，制备了有机改性柱撑蒙脱士;通过Hofmann降解反应使单体AM的酰胺基转变为等摩尔数的伯胺基，利用二价铜离子与胺基的配位反应，在蒙脱土晶层和表面引入铜离子并固化得到终产品，具体工作如下:
Ⅰ.柱撑蒙脱土的制备研究了配制柱化液的碱液浓度、柱化液中Fe/Al（摩尔比）、煅烧温度对改性效果的影响。结果表明:碱液浓度为0.4mol·L-1、Fe/Al（摩尔比）为0.1、煅烧温度为80℃时，可以有效改善蒙脱土的001晶层结构。
Ⅱ.有机改性柱撑蒙脱土的制备设计了四因素四水平正交试验，得出了各因素对改性效果的影响程度:反应时间＞引发剂用量＞单体的摩尔比＞反应温度，通过单因素实验研究了改性效果随各因素的变化趋势，确定了有机改性的最佳实验条件为:AM/DETA（摩尔比）为1.5∶1，引发剂用量1.5％（占单体质量分数），反应时间2h，反应温度70℃。
Ⅲ.Cu2+配位有机改性柱撑蒙脱土的制备研究了经Hofmann降解后的中间产物A和硫酸铜质量比、反应温度对改性效果的影响，确定了Cu2+配位反应实验的最佳条件为:中间产物A和硫酸铜质量比为1∶10，反应温度100℃，反应时间1d。
Ⅳ.利用X射线衍射分析仪、红外光谱仪，激光粒度仪对各阶段蒙脱土制品的结构进行了表征，对改性蒙脱土吸附剂的性能进行了评价，确定了终产品的最佳处理条件为:投加量12mg·mL-1，温度40℃，搅拌速率150 r·min-1，此时蒙脱土吸附剂的除磷率可以达到97.9％。
3.以可溶性淀粉为基体，AM为接枝单体，利用反相乳液聚合法，对淀粉基体进行接枝聚合制备了Starch-g-PAM;利用NaOH和Na2CO3的混合碱液处理Starch-g-PAM，使其PAM支链部分水解，再通过Mannich反应在部分PAM支链上引入叔胺基团，制备了阴阳离子两性淀粉基高分子絮凝剂，具体工作如下:
Ⅰ.Starch-g-PAM的合成设计四因素四水平正交试验，确定了最佳实验条件为:水油比1∶1.2、反应温度50℃、反应时间3h、电机转速130 r·min-1。并分析了各因素对改性效果的影响程度:反应温度＞电机转速＞水油比例＞反应时间。
Ⅱ.两性Starch-g-PAM的合成研究了反应温度和反应时间对水解度和胺化度的影响，发现水解度和胺化度均会随温度和时间的增长而增加，但趋势逐渐趋于平缓;研究了水解和胺化对絮凝体系特性粘度的影响，发现随水解度和胺化度的增加，体系粘度会降低，但过低的水解度和胺化度又会使体系的电位降低，不利于絮凝。确定了最佳碱化水解反应条件为反应温度70℃，反应时间3h，最佳曼尼奇反应条件为反应温度50℃、反应时间3.5h。经过最佳条件下的碱化水解和曼尼奇反应得到的两性Starch-g-PAM絮凝剂，水解度和胺化度分别为15.7％和30.5％。
Ⅲ.利用阻抗分析仪、红外光谱仪对絮凝剂结构进行了表征，对絮凝剂效果进行了评价，确定了最佳絮凝条件为:投加量1.2 mg·mL-1，絮凝温度40℃，搅拌速率150 r·min-1，絮凝剂对水体中COD的去除率达到88.2％，SS去除率达到68％，处理后水体的透光率为76.5％。
4.将蒙脱士吸附剂与高分子絮凝剂进行复配，通过对复配体系条件的优化，确定了最佳复配体系及其实验条件为:改性蒙脱士吸附剂与淀粉基两性高分子絮凝剂的质量比为1∶4，温度40℃，搅拌速率150 r·min-1。此时水体透光率为81.5％，COD和SS去除率分别为94.3％和74.8％，除磷率为93.8％。