论文以钛白粉副产物七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）和含铝材料为主要原料，制备一种新型的多功能复合混凝剂——聚合硫酸铁铝（PAFS）。采用红外（FTIR）、X-衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对产品的结构进行表征和逐时络合比色法对PAFS形态进行研究。将PAFS应用于污水处理厂尾水中除磷效果研究，降低出水中总磷的含量，使其达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。同时将PAFS应用于含藻污水、印染废水的处理，获得新的处理工艺，为新型多功能复合混凝剂的研制和应用提供了一定的理论依据。　　论文的主要研究内容和结论如下：　　（1）响应面法优化聚合硫酸铁铝的制备　　以FeSO4·7H2O和含铝材料为主要原料，浓硫酸（H2SO4）为酸化剂，浓硝酸（HNO3）为氧化剂，磷酸（H3PO4）为稳定剂，氢氧化钠（NaOH）为碱化剂，在不同的反应温度、时间、SO42-/Fe、NO3-/Fe、Al/Fe、PO43-/Fe、OH/Fe摩尔比下合成聚合硫酸铁铝，通过 Box-Behnken试验设计及响应面分析法，研制出适用于生活污水除磷、去浊且高效低毒的PAFS。结果表明：PAFS的最佳制备工艺条件为反应温度、时间和SO42-/Fe、NO3-/Fe、Al/Fe，PO43-/Fe、OH/Fe摩尔比分别为84℃、48.0min、0.38、0.47、0.11、0.14、0.030。在此条件下制备的PAFS对生活污水TP去除率为98.7％，与模型预测值拟合性良好，偏差为0.38%。同时，浊度去除率达到98.1%。　　将在优化条件下制备的PAFS与工业生产的PAFC、PFS和PAC对生活污水的处理效果进行对比，当快搅速度为350rpm，快搅时间为60s，慢搅速度为60rpm，慢搅时间为15.0min，投加量为最佳投加量的时，PAFS对生活污水中TP、COD和浊度的去除率均优于工业混凝剂PAFC、PFS和PAC。并结合经济效益分析得出，其除磷去浊能力与市售的混凝剂PAFC、PAC和PFS相比具有显著的性价比优势。同时，通过Zeta电位分析研究PAFS的机理，结果发现PAFS的混凝效果主要是依靠电荷中和、吸附架桥和网捕卷扫共同作用来实现的。且在不同的环境下，混凝沉淀中电荷中和作用、吸附架桥作用和网捕卷扫作用的主次关系可能发生变化。　　（2）聚合硫酸铁铝的表征及形态研究　　通过FTIR分析可知，PAFS中含有以羟基桥联的铁的聚合物Fe-OH-Fe和以羟基桥联的铝的聚合物Al-OH-Al。而且随着Al/Fe摩尔比的增加，PAFS聚合体体积增加，说明Al的加入取代了低聚体的-OH离子，从而生成了分子链更长聚合度更大的聚合物。且PAFS中的聚合随着熟化时间的延长仍在继续。通过XRD分析可知，PAFS中 Fe的优势形态发生变化，主要以 Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O和Fe0.2(Fe,Ti)0.6(SO4)(OH)0.8?0.2H2O的物相存在，此外还含有 FeHSO4·4H2O、Na2HPO4·2H2O、Fe2+Al2O4、AlOOH等物质。这说明PAFS是一种新的无机高分子复合混凝剂。通过 SEM表征分析可知，PAFS混凝剂结构紧密，彼此交错形成高聚合度的网状结构大分子物质，使其有优异的吸附架桥作用和卷扫能力，增强其混凝性能。通过逐时络合比色法研究了PAFS水解过程中的优势形态，结果显示在在PAFS中铁铝的形态[Fe+Al]a占32.4%，[Fe+Al]b占21.4%，[Fe+Al]c占46.2%。　　（3）聚合硫酸铁铝在污水处理中的应用　　将PAFS应用于污水处理厂尾水中除磷效果研究，试验结果表明，在投加量范围内，随着PAFS的投加量（以Fe3+计）的增加，TP的剩余浓度先减小后增加，而且都低于0.40mg/L，达到国家一级A标准。且在PAFS的投加量为13.0mg/L时，剩余TP含量低至0.094mg/l，去除率达到86.2%。且在此时能去除少部分NH3-N。如果将PAFS应用到实际中去，不必再对原水pH值进行调整，降低了成本。通过不同混凝剂处理效果比较试验发现，PAFS的除磷效果和用量明显优于工业生产的混凝剂PAFC、PAC、PFS。同时通过观察发现，混凝过程中PAFS比PAFC、PAS和PFS生成絮体快、矾花大，沉降速度也相对较快。处理后的出水pH值变化幅度也相对较小，对混凝工艺设备影响较小。此外，不同混凝剂在混凝过程中生成絮体的过程、絮体强度的试验研究表明，与混凝剂 PAFC、PAC、PFS相比，PAFS具有较好的电荷中和和吸附架桥作用。PAFS在碱性条件下比在酸性条件下有更强的吸附架桥和网捕卷扫作用。　　将自制的PAFS应用于湖水中藻类去除效果研究。试验结果表明，当PAFS的投加量（以Fe3+计）为30.0mg/L，叶绿素a去除率达到95.2%。混凝除藻的效果随着水温的升高而变好。当原水的pH在6.5~8.5之间的时候，PAFS的除藻效果比较好。当搅拌程序定快搅速度为350rpm，快搅时间为60s，慢搅速度为60rpm，慢搅时间为15.0min时，混凝除藻效果优于其他搅拌程序的效果。在PAFS与PAFC、PAC与 PFS进行处理效果比较时，结果发现混凝剂投加量分别在30.0mg/L、35.0mg/L、25.0mg/L和50.0mg/L时，湖水叶绿素a去除率较好，分别为95.2%、86.3%、68.3%和62.3%。即与 PAC、PFS、PAFC相比，PAFS具有更好的混凝能力和更低的使用用量。　　将自制的PAFS应用于印染废水处理效果研究。试验结果表明，当PAFS的投加量（以Fe3+计）为0.30g/L，原水pH为8.5时，PAFS对浊度去除率达到95.1%，COD去除率达到82.9%，色度去除率达到90.3%，生成污泥体积为52.8mL，形成絮体较为密实。在PAFS与工业生产的PFS、PAC和CPAM进行处理效果对比时，研究发现PAFS在投加较小量的情况下就可以获得较好的COD和浊度去除效果。且当PAFS、PFS、PAC、CPAM的最佳投加量分别为0.50g/L、0.30g/L、0.70 g/L、0.50g/L时，色度去除率分别达到87.5%、82.7%、92.6%、82.4%。即混凝剂在各自最佳投加量下 PAFS对色度的去除率高于PFS、CPAM，低于PAC。