絮凝法是水处理中的关键环节之一,我国絮凝剂产品品种齐全,但阳离子絮凝剂较少,阳离子淀粉絮凝剂有较广的应用前景,但其反应效率较低。本文以不同来源的淀粉为原料,采用浆法、球磨辅助浆法、干法和球磨辅助干法制备淀粉絮凝剂,研究制备工艺对淀粉絮凝剂絮凝效果、取代度和反应效率的影响,获得淀粉絮凝剂最佳的制备工艺,分析淀粉絮凝剂的絮凝性能,采用红外光谱仪、X-衍射、扫描电镜技术进行结构表征和微观结构观察,采用电荷密度分析和Zeta电位分析探索淀粉絮凝剂的絮凝机理,为高效果、低成本的阳离子淀粉絮凝剂的开发提供理论依据。主要结论如下:1.淀粉絮凝剂的制备工艺:考察了机械活化时间、反应时间、淀粉浓度、引发剂浓度、单体浓度、反应温度对醚化反应的影响,结果表明,浆法、球磨辅助浆法、干法和球磨辅助干法制备的淀粉絮凝剂的取代度分别为0.03～0.07、0.07～0.14、0.18～0.30、0.30～0.35,反应效率为4%～10%、9%～20%、32%～42%、75%～87%;4种制备方法中,以球磨辅助干法制备的淀粉絮凝剂的取代度、反应效率和得率最高,絮凝效果最好,对淀粉来源的依赖性最小。球磨辅助干法为季铵化淀粉絮凝剂最佳的制备方法,其制备条件为:淀粉球磨5h,2,3-环氧基三甲基氯化铵与淀粉的摩尔比为0.40:1.00,90℃反应2.5h,体系水分含量低于20%,该工艺过程不需添加碱。机械活化后进行醚化改性可以得到取代度高、絮凝效果良好的阳离子淀粉絮凝剂。2.机械力活化在淀粉改性中的作用:粒度分析和凝胶色谱分析表明球磨后淀粉粒度先减小后增大,表面积先增大后减小,球磨后淀粉分子的长链和支叉结构断裂,淀粉中大分子数量减少,小分子数量增加,分子量分布发生变化。X-射线衍射和扫描电镜结果显示球磨破坏淀粉分子空间排列,球磨后淀粉产生晶格畸变、最终非晶化,单体试剂更容易渗透到颗粒内部使淀粉发生醚化反应。机械活化使部分机械能转变为化学能储存起来,使物质处于不稳定的高能状态,从而也使淀粉的反应活性提高。本试验首次将机械力活化作用应用于淀粉的醚化改性,制备阳离子淀粉絮凝剂。3.淀粉絮凝剂的絮凝特性:絮凝评价实验表明,絮凝剂母液浓度稍低于临界交叠浓度,污水中絮凝剂分子链间动态接触有利于絮凝;固形物含量为1%的悬浊液沉降效果最好;制备的淀粉絮凝剂的pH和水温适用范围广,其中水温为15℃左右时絮凝效果最好;淀粉絮凝剂的高岭土澄清效果较明矾和聚合氯化铝的好,絮凝后絮凝体的体积较小。4.淀粉絮凝剂的絮凝机理:自制的季铵化阳离子淀粉絮凝剂(球磨后干法制备)优异的絮凝性能是直链和支链淀粉絮凝剂共同作用的结果,絮凝过程中表现出电中和、吸附架桥和网捕卷扫作用,直链淀粉絮凝剂以列车式和尾式与胶体颗粒结合,支链淀粉絮凝剂以尾式或环式与胶体颗粒结合。