絮凝沉降是甘蔗制糖澄清工艺一个重要操作,而在现代沉降澄清技术中,有机高分子絮凝剂的絮凝技术扮演着重要角色。然而有关蔗汁在高温条件下的絮凝机理及动力学研究仍为空白,且有机高分子絮凝剂在溶解、制备和使用过程中由于时间、搅拌和温度等因素发生降解,降低了絮凝效率;另外,絮凝剂溶液加入的水量,需要在后续工序中进行加热和蒸发,增加了能耗。乌克兰有关机构开发了一种新型有机高分子絮凝剂系列产品,具有耐高温、可粉体直接添加的特性,有利于提高絮凝效率。为了开发新型粉体添加型絮凝剂在甘蔗制糖工业的应用,本课题通过对蔗汁的絮凝实验及工业初步应用,优选其中最适品种,并对其进行定性分析,在此基础上,以我国甘蔗糖厂通用的磷酸亚硫酸澄清工艺中和汁为原料,进行粉体添加的絮凝机理研究,建立絮体随剪切速率、时间和温度变化动力学,并开发蔗汁旋流结团絮凝技术。具体内容及结果如下:（1）通过蔗汁絮凝进行了新型絮凝剂的优选。将3种类型絮凝剂用于加灰汁、中和汁澄清和糖浆上浮实验,筛选出去浊效率最高的Tempo为课题研究所用。絮凝剂Tempo粉体添加用于蔗汁澄清在糖厂生产线上成功试用,与糖厂使用的絮凝剂相比,浊度去除率提高28.1%,纯度上升达1.64 AP,出汁质量稳定;（2）对絮凝剂Tempo进行定性分析。通过SEM/EDX和FTIR对Tempo组成成分和结构进行表征,用化学分析法对絮凝剂分子量、水解度和表面电荷进行测定,确定Tempo为阴离子型聚丙烯酰胺,分子量为1.027×10⁷,水解度为40.11%。将絮凝剂置于不同温度蒸馏水中溶解并放置不同时间,得到Tempo随温度和时间的溶解和降解性能。结果表明,絮凝剂溶解速率随温度升高而加快,且3 h内几乎不发生降解。（3）研究Tempo在高温条件下的絮凝动力学。在100°C下,在甘蔗中和汁中添加4 mg/L的Tempo絮凝剂粉体,在不同搅拌转速下进行絮凝实验,测定不同剪切速率下絮体粒径及分形随时间的变化。实验结果表明,絮凝过程可分为成长、破碎和重组以及平衡三个阶段。剪切速率越高,絮体成长获得最大尺寸越大,且达到最大尺寸所需时间越少,但絮体孔隙较大,不规则程度高,容易被剪切破碎;通过设立无因次相对粒径D和剪切时间因子G_t,建立了反映絮体破碎重絮过程粒径随剪切速率和时间变化的无因次准数方程D=exp(-1.8535×10^-4G_t);平衡絮体粒径与剪切速率在双对数坐标下呈负相关,平衡阶段絮体团簇分形维数D₂随剪切速率增加而增加,可用式D₂=1.5+[-0.042+0.35tanh（0.0055G+0.15）]表示,而几何分形维数D_pf随剪切速率增加降低,可用式D_pf=1.5-[-0.042+0.35tanh（0.0055G+0.15）]表示,两者具有“对称性”。（4）研究温度对絮凝动力学的影响。在不同温度条件下,在中和汁中添加4 mg/L絮凝剂溶液,监测絮凝体尺度及分形随时间的变化。结果表明,与粉体添加不同,絮凝剂溶液添加的絮凝过程实际上进入了分裂与重排阶段。不同温度下絮体粒径d_t与剪切时间t满足方程d_t=d_i+Ce ^Et,参数d_i、C、E均是温度T的函数。随着温度升高,絮体初始（t=0.5 min）粒径和平衡阶段絮体平均粒径呈指数下降,二维分形维数值呈线性下降,沉积物过滤速率与分形维数值呈正相关,澄清汁浊度与温度呈负指数相关;（5）设计了一种向上环管旋流絮凝反应器,并进行了Tempo絮凝剂粉体添加中和汁的旋流结团絮凝研究。在高温搅拌条件下,添加絮凝剂粉体进行中和汁絮凝,并在自制的反应器中进行结团絮凝。结果显示,随着絮凝剂溶解程度增加,结团反应前后絮体粒径和沉降速率均有所增加,但絮凝剂溶解后继续搅拌絮体将不再明显变化。对于向上旋流结团反应器,较低的进料量也能结团成大颗粒致密絮体。絮体粒径d与剪切时间因素G_t符合方程d=2.4611+（4.2073-2.4611）/(1+10^{（32660-Gt）0.6132×10^（-3）}),呈“S”型变化,沉降速率v_i与G_t的关系可用式v_i=-26.33+0.0015G_t表示。