污水处理过程中产生的大量污泥,由于携带生活和生产污水的沉积杂质,含有大量的病菌、重金属、有机污染物及其它类型的污染物,已成为主要的二次污染源之一。若不妥善处置,其中的有害物质可能通过渗透、地表径流等方式迁移,污染土壤和河流,对环境及人类的健康存在潜在的危害。污泥的最大特性是含水率高,通常水分占污泥质量的95%-99%,这造成它体积庞大、易流动变形、给后续处置带来困难。为了方便后续的填埋、焚烧、农用等处置方式,同时便于运输,处置污泥的第一步就是脱水。但是,污泥颗粒表面带有大量负电荷,互相排斥形成稳定的体系,水分通过化学和物理的作用力和污泥颗粒紧密结合,单靠机械力很难将水分脱出。国内外普遍采用的化学调理方式为投加絮凝剂,使污泥颗粒的理化性质发生变化,使水分和固态物质分离。常用的污泥脱水剂是聚丙烯酰胺类,它是人工合成的高分子物质,其降解产物和单体对人体健康有害。天然物质壳聚糖(chitosan,CTS)具有生物相容性、易生物降解、在自然界产量大等优势,成为可利用的绿色絮凝剂。但是,它的分子链不够长、分子量不大、水溶性较差,限制了其应用。可以通过两种方式改变这一状况:对壳聚糖进行化学改性,制备出新型的絮凝剂;将壳聚糖与其它絮凝剂复合使用,达到减少用量、增强效果的目的。壳聚糖与丙烯酰胺(acrylamide,AM)在硝酸铈铵(ceric ammonium nitrate,CAN)的引发下进行接枝共聚反应,能够延长分子量、引入活性基团,增强其絮凝能力。反应受到体系中反应物总浓度、反应物配比、引发剂浓度、温度等因素的影响。以接枝率为指标的正交试验结果表明:反应物总浓度为11%,通氮气20 min,反应时间为3.5 h,反应物质量比为m(CTS):m(AM)=1:8,引发剂浓度0.06%,反应温度为45℃时,具有最佳的接枝率396.4%。对正交试验的直观分析表明影响反应的主要因素是反应物的质量比,其次是引发剂浓度,最后是反应温度。红外光谱及电镜扫描分析证明确实生成了CTS-g-AM接枝共聚物,并且该物质对模拟废水的浊度有较高的去除率,达到94.9%,而未接枝前CTS的最佳除浊率仅为74%。壳聚糖的改性絮凝剂还没有进入商品化的生产阶段,为了能够直接应用这种天然絮凝剂,将它与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复合,并比较它与聚铁-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的效果。研究了上述两种复合絮凝剂的最佳复合比例及脱水效果。PFS-CPAM在40 mg/L PFS和200 mg/L CPAM时具有最佳的脱水效果,对色度和浊度及COD的去除率分别为79.8%、90.5%和77.9%。CTS-CPAM在20 mg/L CTS和200 mg/L CPAM时具有最佳的脱水效果,它对出水水质的改善不如PFS-CPAM,但是在各个试验中的脱水量都高于PFS-CPAM,最高达到61 ml/100 ml污泥。无论从脱水量、出水水质、过滤性能来看,复合絮凝剂的综合效果均优于单一的絮凝剂,这是复合絮凝剂结合了两种絮凝剂各自的优势,存在一定协同作用的结果。壳聚糖改性或复合絮凝剂都比壳聚糖本身具有更强的絮凝能力,具有开发前景。这也与壳聚糖特定的分子结构有关,分子侧链具有活性氨基和羟基,还有一些高级结构。根据壳聚糖的加入量和脱水效果之间的波浪型变化趋势推测,分子量不太大的高分子物质壳聚糖既有电中和作用又有架桥作用,而不是单一的絮凝脱水机理。