水资源的短缺已经成为世界性的难题,各国对废水处理技术越来越重视。絮凝沉降法是应用最广泛、成本较低的污水处理方法之一,所用絮凝剂的性能则直接决定着絮凝效果的好坏。现用大多数絮凝剂有用量大、有毒、效率低且易造成二次污染等缺点,所以壳聚糖等天然高分子絮凝剂近年来被广泛研究。经过改性后的壳聚糖与传统絮凝剂相比,具有来源广泛、选择性大、低毒无害、高效价廉、环境友好等显著优点,被视为水处理的理想材料。但是,壳聚糖直接作为絮凝剂使用仍存在一些问题,例如:壳聚糖只能溶解于酸性溶液中,在成分较为复杂的废水中无法使用。因此,本文采用化学修饰的方法对壳聚糖进行改性,合成一系列壳聚糖衍生物,并研究其絮凝性能,旨在提高壳聚糖的絮凝效果,拓宽壳聚糖的应用范围。本论文主要包括以下几部分工作:1.分别用一氯乙酸、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)对壳聚糖进行改性,合成了具有水溶性的N,O-羧甲基壳聚糖(CMC)、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)以及N,O-羧甲基-羟丙基三甲基壳聚糖季铵盐(QCMC)。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、X-射线衍射(XRD)以及环境扫描电镜(ESEM)对产物进行结构和形貌表征。以取代度和产率为衡量基准,探索了各产物的最佳合成条件,并以高岭土悬浊液为模拟废水,以剩余浊度为基准,对各合成产物的絮凝性能进行了系统的实验对比。结果表明:合成CMC的最佳条件为:碱液浓度(NaOH)=51%,碱化时间7 h,氯乙酸用量为5.7g,反应温度为40℃,在此条件下,CMC的O-位取代度可达0.7213,N-位取代度可达0.2857;HACC制备的最佳工艺条件为:HLB=6.0、油水体积比为1:1、引发剂用量为GTA质量的1.5%、m(GTA):m(CTS)=3.0:1、反应温度60℃、反应时间5 h,在此工艺条件下,取代度高达1.331,产率达81.16%;合成QCMC的最佳工艺条件为:反应温度60℃,反应时间5 h,引发剂用量为GTA质量的1.55%,m(GTA):m(CMC)=2.0:1,在此工艺条件下,QCMC的季铵化取代度为0.9873。絮凝试验结果表明,在pH=6,投加量为1 mg/L时,上清液剩余浊度降到相对最低,絮凝效果较好。2.以生活废水为研究对象,将制得的CMC、HACC、QCMC用于絮凝实验,并与原料CTS和市售阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)絮凝剂进行了对比。考察了投加量、絮凝体系pH值、温度对絮凝效果的影响。实验结果表明:三种壳聚糖衍生物的絮凝性能均优于CTS及CPAM,并且,CTS、CMC、HACC、QCMC的最佳投加量为8mg/L,最佳的絮凝pH为6,絮凝温度在20~40℃较佳。其中,投加量和pH对絮凝效果的影响较大,温度对絮凝效果的影响相对较小。并且通过改性,CTS的絮凝pH范围从4~6增加到了4~9。通过对比发现:QCMC相比于CTS和CPAM,对生活污水浊度的去除率提高了4.3%和9.3%,对COD的去除率提高19.8%和32.1%,说明QCMC的絮凝效果显著。3.将QCMC与PFS进行复配,并对复配絮凝体的应用条件进行了优化,在絮凝体系pH为6,温度为30℃时,得出较佳絮凝条件为:QCMC与PFS的质量比为1:5,复配絮凝剂投加量为6 mg/L,此时絮凝效果为:COD去除率为96.3%,相比于QCMC单独使用,COD去除率提高了24.3%。