【摘 要】
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近年来,由于人类的过度活动和工业企业排放废水的不当处理造成了严重的重金属污染,重金属废水危害着水生生态系统和人类身体健康,其中铜作为水体中主要重金属污染物之一,当其剂量累积超过一定限值时,会抑制水生生物DNA表达,甚至致使人体患有威尔逊式症的风险。螯合-絮凝沉淀法在处理含铜废水时因其处理单元少、费用低、处理效果好等优势被广泛应用。聚丙烯酰胺（PAM）作为最具代表性的高分子有机絮凝剂,因其分子链上的
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近年来,由于人类的过度活动和工业企业排放废水的不当处理造成了严重的重金属污染,重金属废水危害着水生生态系统和人类身体健康,其中铜作为水体中主要重金属污染物之一,当其剂量累积超过一定限值时,会抑制水生生物DNA表达,甚至致使人体患有威尔逊式症的风险。螯合-絮凝沉淀法在处理含铜废水时因其处理单元少、费用低、处理效果好等优势被广泛应用。聚丙烯酰胺（PAM）作为最具代表性的高分子有机絮凝剂,因其分子链上的酰胺基团具有反应活性,可通过化学反应在PAM上引入特定基团改进絮凝特性。课题组在前期研究中通过磺甲基化反应将PAM改性制得衍生物磺甲基聚丙烯酰胺（SPAM）,然后通过化学反应将二硫代羧基引入到SPAM分子链上,制备出二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺（DTSPAM）。本文利用响应面法中的中心复合设计（CCD）以Cu2+初始浓度、Cu2+初始浓度与DTSPAM投加量的比值、水样初始pH值三个影响因素建立低、中、高浓度段式二阶响应面模型,首先通过残差分析模型实际值与预测值间的误差,考察DTSPAM去除Cu2+时各影响因素之间的交互作用,确定DTSPAM对水中Cu2+的最优去除条件并进行验证,然后再考察水力条件对模型的影响以及螯合絮体的分形维数的研究,最后对水体中其它共存物质（无机物质、有机物质、浊度）对模型的影响及螯合絮体的分形维数的研究,主要研究结果如下:（1）低、中、高浓度段DTSPAM除Cu2+模型的P值＜0.0001,失拟项P值＞0.05,模型显著,失拟项不显著。采用回归方程求偏导的方法得到低浓度DTSPAM对Cu2+的最优去除条件是Cu2+初始浓度为17.7 mg/L、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度的比值为7.5:1、水样初始pH值为4.7;用Design-Expert 8.0.6软件推荐的方法得到中、高浓度DTSPAM对Cu2+的最优去除条件分别是:Cu2+初始浓度为50 mg/L、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度的比值为7.6:1、水样初始pH值为6.0以及Cu2+初始浓度为150 mg/L、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度的比值为1:0.17、水样初始pH值为6.0。（2）Cu2+初始浓度、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度比值、水样初始pH值对低、中、高浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响较小,其相对误差基本在±5%以内,其中Cu2+初始浓度对DTSPAM除Cu2+的影响最大、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度比值次之、水样初始pH值最小。（3）改变搅拌速度和搅拌时间对不同浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响较大,其相对误差大多数分布在±5%以外,适当加快搅拌速度、延长搅拌时间较减慢搅拌速度、缩短搅拌时间对不同浓度段DTSPAM除Cu2+的影响小;从Cu2+去除率与DTSPAM-Cu絮体分形维数可以看出DTSPAM除Cu2+不仅与搅拌时间和搅拌速度有关,还与Cu2+初始浓度、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度比值以及水样pH值有关。（4）无机阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)和无机阴离子(Cl-、NO3-、SO42-)对不同浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响较小,其相对误差均在±5%以内,且对不同浓度段DTSPAM除Cu2+所起的抑制作用和促进作用从絮体分形维数可以看出与Cu2+初始浓度、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度比值及水样pH值、无机阳离子和无机阴离子自身的浓度有关。（5）有机配位剂（EDTA、焦磷酸钠、柠檬酸钠）对不同浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响较大,其相对误差大多数在-5%以外,且对不同浓度段DTSPAM除Cu2+基本呈现抑制作用,该抑制作用随着有机配位剂浓度的增大而增强,表明DTSPAM除Cu2+不适合处理共存高浓度有机配位剂的水样。共存浊度对不同浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响较小,其相对误差基本分布在±5%以内,且对低浓度段DTSPAM除Cu2+以促进作用为主,对中、高浓度段DTSPAM除Cu2+既有抑制作用又有促进作用,表明当共存浊度较低时对DTSPAM除Cu2+更有利。（6）有机配位剂和浊度共存时,Cu2+去除率与絮体分形维数呈现正相关性,符合分形理论,DTSPAM除Cu2+与有机配位剂浓度和浊度大小、Cu2+初始浓度、DTSPAM投加量与Cu2+初始浓度比值、水样pH值都有关。（7）搅拌速度和搅拌时间对高浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响最小、中浓度段次之、低浓度段最大;无机阳离子和无机阴离子对低浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响最大、高浓度次之、中浓度最小;有机配位剂对高浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响最小、中浓度次之、低浓度最大;共存浊度对低浓度段DTSPAM除Cu2+模型的影响最大、高浓度次之、中浓度最小。
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