混凝技术是目前应用最广泛的水处理技术之一,能够对水中颗粒物和天然有机物实现有效去除。相比于合成高分子混凝剂常常存在出水重金属浓度高、有机单体残余等问题,天然有机高分子聚合物凭借其安全无毒和可生物降解等特性,在水处理中展现出重要的研究意义和巨大的应用前景。然而目前针对有机高分子聚合物复杂的分子结构及其混凝性能之间构效关系的研究还不够深入,大部分都仅仅停留在定性描述层面。因此,本课题选择来源广泛且价格低廉的淀粉聚合物作为主要基材,通过调整接枝共聚反应中单体的投加比例合成一系列具有不同接枝链长度和电荷密度的阳离子型和两性型淀粉改性聚合物。在对它们的分子结构和化学组成进行微观表征后,将其分别用于处理高有机物模拟地表水,并通过改变混凝体系的理化特性全面考察两类高分子聚合物的分子结构对其混凝特性的影响。实验结果如下:通过混凝实验发现,阳离子型和两性型淀粉改性聚合物的混凝性能均随着投药量的升高而呈现先增强后减弱的变化趋势。通过组内对比可知,在混凝剂投药量不足的条件下,聚合物的混凝性能随其电荷密度的增加而增强,并表现为最优投量逐渐降低;当投药量过量时,具有不同平均接枝链长的聚合物表现出不同程度的絮体回稳现象,说明聚合物的电荷密度和接枝链长度都会影响其混凝性能。污染物的基本特性和两类聚合物的分子结构都会受到混凝体系理化性质的影响,并最终表现为混凝性能的改变。在离子强度较高的体系中,聚合物的电荷密度较高,且分子结构在水中伸展,而污染物表面的负电荷被部分中和,排斥力减弱,此时有利于絮体聚沉;当溶液中离子强度较低时,聚合物上阳离子基团的解离被抑制,分子链趋于卷缩,电荷密度减小,对污染物的吸引力减弱,因此混凝效果降低。建立数学模型可以对高分子聚合物的分子结构与混凝特性的构效关系实现定量分析。结果表明,电荷密度和接枝链长度是影响淀粉改性聚合物混凝性能的重要影响因素:当投药量不足时,聚合物的混凝效果与总电荷量和接枝链长度呈正相关;当投药量过量时,混凝效果则与二者呈负相关。