聚合铝铁复合混凝剂是在传统无机铁盐、铝盐及聚硅酸等混凝剂的基础之上发展起来的一类重要水处理药剂，具有较强的电中和与吸附架桥能力。论文采用硝酸直接氧化法，通过调控铝、铁、阴离子的聚合形态，制备出一种效能高的无机高分子复合混凝剂-聚合硫酸铝铁（Polymeric aluminum ferric sulfate，PAFS）。通过单因素实验与Box-Behnken模型设计的实验研究，获得了PAFS的最佳合成条件。经过混凝行为与混凝剂的表征研究，探究了PAFS的形貌、分子结构、混凝性能与混凝机理，考察了该铝铁复合混凝剂的结构与混凝效率之间的相关性，获得了混凝剂的优势形态。论文针对三种典型的水体进行分析研究，其中包括胶体颗粒尺寸与有机污染物浓度相对较高、溶解有机质含量小的水源水以及溶解性极强污水，以期在不同条件下，分析PAFS的应用机理。为了深入研究混凝过程本质，描述饮水处理工艺过程中水质变化特征，论文采用三维荧光光谱并结合平行因子(Excitation-Emission Matrix Spectroscopy-parallel Factor Analysis, EEMs-PARAFAC)的分析方法与技术研究了混凝过程中DOM荧光组分与DOM含量、消毒副产物之间的相关性特征。考察了混凝法协同双氧水脱色偶氮染料溶液的新途径与新方法，研究了混凝剂协同H2O2去除偶氮染料的过程及脱色机理，拓宽了混凝剂的应用范围。　　论文主要研究结果如下:　　(1)论文采用工业副产物钛白粉七水硫酸亚铁作为原料，通过硝酸直接氧化方法合成净水效能较高的PAFS，引入阴离子（PO43-）调控混凝剂聚合度。首先采用单因素实验考察了反应温度、聚合时间、碱化度、nPO43-/nFe与nAl/nFe对污水浊度、Zeta电位与铁转化率的影响。其次，通过Box-Behnken模型设计的实验分析，优化了混凝剂的合成条件。最后对生活污水进行处理，论文研究了PAFS处理废水的效能。结果表明:PAFS具有较高的混凝效率，且Zeta电位接近零值，显示出较强的电中和能力，同时研究显示，PAFS具有较强的吸附架桥能力。　　(2)论文采用X射线衍射分析，确定了PAFS与聚合硫酸铁(Polyferric sulfate，PFS)的物相组成。通过傅里叶红外光谱研究了PAFS与PFS中的分子官能团。实验采用Ferron逐时络合比色研究了PAFS与PFS中铝与铁的水解聚合形态。结果显示:在优化条件下制备的PAFS的(Fe+Al)c形态较多，而(Fe+Al)a和(Fe+Al)b含量相对较少，因此表明优化的PAFS主要以高分子聚合物为主。通过酸碱滴定考察了PAFS与PFS的水解特征。最后论文研究了混凝剂投加量、pH值等因素对PAFS与PFS的混凝性能的影响，通过Zeta电位分析研究PAFS与PFS的混凝机理。实验结果表明:电中和与吸附架桥在PAFS与PFS的混凝过程中均扮演着重要的作用，然PAFS在形态组成与混凝性能方面均优于PFS，因此具有更强的混凝功效。　　(3)论文选择商品化的腐殖酸与不同水生环境采集的溶解有机质作为研究对象，研究了腐殖酸的荧光特征、腐殖质的荧光组分、荧光组分与溶解有机碳(DOC)之间的相关性以及DOC与消毒副产物之间的关联性。论文测试了多个水生环境中的可溶性有机物生成的消毒副产物三卤甲烷(Trihalomethanes，THMs)的含量，其中包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿，分析了消毒副产物与DOC之间的相关性。结果表明:腐殖酸中含有三种荧光组分即类腐殖酸、类蛋白质与类富里酸。采用平行因子模型分解腐殖酸荧光光谱得出腐殖酸中含有两种荧光组分，即组分A与组分B。类富里酸、类腐殖酸、组分A与组分B的荧光强度均随着DOC的升高而升高，但在较高的DOC条件下，荧光内滤效应将会导致荧光强度的下降。在考察的DOC浓度范围内，DOC与各组分之间具有较强的相关性。实验分析了多个水生环境中的DOM的消毒副产物，研究了氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷与DOC之间的相关性。结果表明:氯仿与一溴二氯甲烷占有重要的比例;THMs与DOC的相关系数(R2)达到0.4732，氯仿与DOC的R2值为0.4685，而一溴二氯甲烷与DOC之间的R2值为0.2。　　(4)论文采用三维荧光光谱分析了PAFS处理密苏里河溶解有机质的混凝荧光特征，考察了混凝剂投加量与pH值对DOC、THMs以及荧光组分去除率的影响。结果表明:PAFS去除类富里酸、类腐殖酸、分解组分A与B是有效的方法，对DOC与THMs具有较好的去除效果。从有机物的疏水性和亲水性角度考虑，PAFS去除疏水性有机物组分A比亲水性有机物组分B与C效果好。从有机物的分子大小考虑，PAFS去除亲水性有机物大分子组分B比小分子组分C效果较好。小分子组分C去除较难。pH值对水体可溶性有机物的去除具有显著的影响。在中性条件下，可溶性有机物的去除率较高。通过pH值的调节，类蛋白质的去除率与DOC以及THMs去除率的相关系数也显著增高，改善了系统对类蛋白质的去除，但是PAFS去除类蛋白质效率仍然较低。由于溶解有机质荧光组分中的类蛋白质组分比重小，因此总的荧光组分去除率不会受到显著的影响。类富里酸、类腐殖酸、组分A与模拟组分B的去除率与DOC、THMs的去除率具有较强的相关性，因此在混凝过程中采用荧光组分评估混凝效率具有潜在的可行性。　　(5)论文研究和分析了PAFS协同H2O2脱色偶氮染料活性红溶液。考察了混凝剂投加量、H2O2浓度、pH等对活性红溶液的脱色效率的影响，同时分析了活性红溶液脱色动力学、铁形态影响以及脱色机理。结果表明:适宜的PAFS投加量与H2O2浓度有利于活性红溶液脱色率的提高;pH值对PAFS协同H2O2脱色活性红溶液具有显著的影响，在pH值7～8的条件下，系统有利于活性红溶液的脱色;统计表明，活性红染料脱色过程符合一级动力学模型;通过染料溶液脱色过程的光谱研究可知，PAFS协同H2O2可有效降解偶氮染料分子，其中生成一些有机小分子中间体。最后，论文推测了PAFS协同H2O2脱色活性红溶液的作用机理是由电中和、吸附架桥以及羟基自由基氧化等构成，其中羟基自由基氧化是主要的作用机理。