中国是世界上最大的发制品生产基地。然而,发制品在生产加工过程中产生大量废水,带来了严重的水环境负担。发制品废水是一类高浊度、高化学需氧量(COD)、高氨氮、高色度且成分复杂的废水。混凝/絮凝方法由于具有高效便捷和低成本的特点,是目前应用范围最广的废水处理工艺之一。在传统工业废水处理中,混凝/絮凝法通常都作为处理的第一步,以初步去除水体中溶质、胶体以及较大的悬浮颗粒等。在发制品废水的处理过程当中,混凝沉淀也是非常重要的一步。混凝/絮凝工艺的最终效果主要取决于混凝剂/絮凝剂的选择。然而,目前使用最为广泛的无机金属混凝剂和合成有机高分子絮凝剂易导致金属离子或毒性有机单体的残留,具有较高的安全风险。因此,开发绿色高效的天然高分子改性絮凝剂成为热点课题之一。在众多天然高分子材料中,淀粉由于来源广泛、储量丰富、且糖环上含有大量易于化学改性的活性基团羟基,受到越来越多的关注,并且己有多种淀粉改性絮凝剂被证明可应用于水处理当中。本论文合成了两种阳离子型淀粉改性絮凝剂,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉(St-CTA-DQ)和淀粉接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(St-g-PDMC-DQ)。首先利用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱氢谱(1HNMR)和Zeta电位等方法对合成的淀粉改性絮凝剂的结构及其溶液性质进行了表征,以浊度和UV254去除率为考察对象,系统研究了结构因素(阳离子含量和链构造)和环境因素(投加量和pH)对上述两种淀粉改性絮凝剂絮凝发制品废水性能的影响。此外还将两种淀粉改性絮凝剂分别与聚合氯化铝(PAC)复合使用,考察了絮凝剂投加量和投加顺序对复合絮凝性能的影响。主要实验结果如下:(1)针对发制品废水,详细比较了上述两种淀粉改性絮凝剂与传统无机混凝剂PAC的混凝性能。研究发现St-CTA-DQ和St-g-PDMC-DQ均表现出优于PAC的混凝效果。PAC最佳投加量为190 mg/L,剩余浊度为23.2 NTU;St-CTA-DQ最佳投加量20-40mg/L,可将废水浊度降至15NTU左右;St-g-PDMC-DQ最佳投加量30-40mg/L,可将废水浊度降至10甚至5NTU左右。另外,相比于PAC,St-CTA-DQ和St-g-PDMC-DQ的絮体尺寸也大,且絮体结构更加密实,有利于沉降分离。此外,阳离子含量(表现为St-CTA-DQ的取代度和St-g-PDMC-DQ的接枝率)越高的絮凝剂样品往往表现出更好的絮凝性能,即:更低的最佳投加量和更高的浊度和UV254去除率,这说明电中和作用为其主要混凝机制;另一方面,不同pH条件下的絮凝实验结果表明:pH越低,两种淀粉改性絮凝剂的絮凝效果越佳。以上现象是因为在阳离子含量较高或pH较低条件下,电中和作用得到有效增强。(2)为了进一步提高絮凝剂混凝性能,将两种淀粉改性絮凝剂分别与PAC复合使用。实验结果显示:复合使用后,PAC最佳投加量显著降低,絮体的结构性质也有提高。当St-CTA-DQ4投加量为10 mg/L时,最佳条件下PAC的投加量相比其单独使用(190mg/L)下降一半以上。与之相似,当St-g-PDMC-DQ2与PAC复合使用时,最佳条件下所需PAC投加量也大幅降低,PAC用量仅为90 mg/L。此外,PAC与淀粉改性絮凝剂投加的先后顺序对于絮凝效果也有显著影响。先加PAC再加高分子的絮凝工艺效果明显优于先加高分子再加PAC及两者同时加入的絮凝工艺。主要原因是先加入PAC,铝离子Al3+通过电中和作用与发制品废水中污染物结合形成初级絮体;随后加入兼具混凝和絮凝双重作用的阳离子型淀粉改性絮凝剂,既可以继续与污染物表面未被完全电中和的负电结合位点作用,还可充分发挥高分子的粘结架桥作用,从而展现出更为优越的絮凝效果。综上所述,针对发制品废水,两种淀粉改性絮凝剂,St-CTA-DQ和St-g-PDMC-DQ,无论是单独使用还是与PAC复合使用,均展现出良好的絮凝性能,在发制品等行业的工业废水处理中应有着良好的应用前景。