近年来,通过工业废水和生活污水排入水体中的大量的N、P等营养物质使水体富营养化,导致藻类过度生长,从而引发藻类污染。混凝作为一种常规的水处理手段被广泛应用于含藻微污染地表水的处理。目前传统的铝盐和铁盐混凝剂存在以下几个明显的缺点:首先,铝盐混凝出水的残余铝潜在的生物毒性较高;其次,铁盐混凝出水的色度较高;再者,经混凝处理后产生的大量化学污泥需要得到合适的处理,不合理的处置不但会增加处理成本还会对环境造成二次污染。这些问题的存在都在一定程度上制约了传统混凝剂在水处理中的应用。本论文基于新兴的钛盐混凝剂在水处理和资源回用过程中广阔的应用前景而展开研究,探究了聚合氯化钛和聚合硫酸钛处理模拟含藻地表水的混凝效果,并对混凝后产生的污泥进行回收再利用。具体内容如下:(1)对比了聚合氯化钛和聚合硫酸钛与传统混凝剂聚合氯化铝和聚合硫酸铁处理模拟含藻水的混凝效果。结果表明,聚合钛盐絮凝剂在同时去除藻类和有机物方面明显优于传统的聚合铝盐、铁盐混凝剂。聚合氯化钛在高效除藻(95%)的同时,对有机物的去除率高达62%;(2)通过高温煅烧法成功地从钛盐混凝后产生的除藻污泥中回收制备了TiO2纳米球材料。结果表明,相比于市售的纳米二氧化钛P25,回收所得TiO2纳米球中存在C、Mg、Al和Fe等杂质元素并且回收所得TiO2纳米球也具有更大的比表面积,其对水体中六价铬的还原和苯酚的氧化具有更强的光催化活性。在回收所得TiO2纳米球中存在的杂质元素并不会抑制其光催化活性,反而会加快其颗粒表面光生电子的传导,促进光生电子和光生空穴分离,从而提高纳米TiO2的光催化活性。此外,研究还发现六价铬的光催化还原过程和苯酚的光催化氧化过程是可以相互促进的,当六价铬与苯酚在溶液中共存时,两者的协同去除效率可达99%;(3)通过水热法和高温煅烧法成功地从钛盐混凝后产生的除藻污泥中回收制备了TiO2纳米花材料。结果表明,由500℃煅烧下得到的回收产品为具有类花瓣状结构(介孔)的锐钛型纳米TiO2,与市售的纳米TiO2(P25)相比,回收所得TiO2纳米花具有更大的比表面积(299.4 mg-1)和更窄的禁带宽度(2.67 eV),并且,电子顺磁共振的结果表明,回收所得TiO2纳米花中产生了氧空位,这在密度泛函理论的第一性原理计算中得到了验证。回收所得TiO2纳米花对双酚A、二苯基苯酚、对叔丁基苯酚和间苯二酚等多种酚类有机污染物具有良好的光催化降解性能(>95%),这可能是由于回收所得TiO2纳米花中氧空位的存在不但可以有效地抑制其颗粒表面光生电子与光生空穴的复合,还可以促进污染物在其表面的吸附和其颗粒表面的光生电子的转移,从而促进了光生空穴、羟基自由基和超氧自由基等活性氧类型的生成,增强了回收所得TiO2纳米花氧化酚类有机污染物的光催化活性。本研究发现,聚合钛盐混凝剂因其强大的混凝性能可替代传统的铝、铁盐混凝剂应用于含藻微污染地表水的处理,在水质净化方面具有良好的实际应用价值;本研究还利用简单的水热法和煅烧法从钛盐混凝后的除藻污泥中成功地回收制备了在水处理过程中具有优异光催化活性,稳定性和普适性的功能性TiO2纳米材料,为混凝后带来的大量化学污泥的合理处置提供了一条新的思路,对水质净化和资源回用方面都具有很大的推动作用。