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在众多的水处理方法中,絮凝是一类十分重要的化学处理法,絮凝效果会直接对后续处理工艺的程序运行和最终的水质处理效果产生影响。因此,开发出高效环保且价格低廉的絮凝剂势在必行。由于传统絮凝剂存在有毒单体或重金属在水体中残留等缺陷,使得高效、经济且具有可生物降解性的壳聚糖(CTS)及其改性絮凝剂成为了研究关注的热点。论文针对天然高分子絮凝剂壳聚糖本身存在溶解性比较差、正电荷密度低等不足,为了增强絮凝剂正电性并提高其分子量,以含季铵基团的甲基丙烯酰基乙基三甲基氯化铵(DMC)和丙烯酰胺(AM)为单体,利用等离子体引发对CTS接枝共聚改性,制备出同时具有脱色、絮凝、杀菌等多重功能的壳聚糖基絮凝剂;此外,论文对目标产物的合成条件进行了单因素实验,确定了其优化制备条件,并对其分子结构和表面形貌进行了仪器表征分析;最后将聚合产物用于处理活性艳兰KN-R染料废水、高岭土悬浮液和沙门氏菌悬浮液合成废水中并进一步探讨与研究其对三种污染物的絮凝作用机理。论文的主要研究工作内容如下:(1)壳聚糖基絮凝剂CTS-g-P(AM-DMC)的合成方法与步骤为:将预定量的CTS溶解于稀乙酸中,再加入单体AM和DMC,搅拌至完全溶解后,向反应体系中通氮气30 min;将反应溶液置于等离子体点火装置中,通电引发反应,随后将其取出置于水浴振荡器中振荡一段时间;加入丙酮和乙醇提取和纯化反应产物,烘干至恒重,最终得到聚合产物CTS-g-P(AM-DMC);对聚合产物制备条件进行优化,分别考察总单体浓度、CTS质量占总进料质量的百分比、放电功率、放电时间、后聚合温度和后聚合时间对聚合产物CTS-g-P(AM-DMC)的接枝效率及特性黏度的影响,由此确定聚合产物的优化合成条件。(2)将CTS与CTS-g-P(AM-DMC)的溶解性进行比较,结果表明经过接枝共聚改性后的CTS-g-P(AM-DMC)溶解性能得到很大的提升,pH值在6.0~7.0之间为部分可溶,其他pH范围内均具有良好的溶解性;此外,对聚合产物以及合成废水的Zeta电位进行测试,结果表明CTS-g-P(AM-DMC)的等电点为pH=7.9,其电性条件有利于增强其与污染物之间的电荷中和作用。(3)采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)对CTS-g-P(AM-DMC)、CTS、P(AM-DMC)以及混合物的官能团和结构进行分析,结果证实CTS-g-P(AM-DMC)被成功制备;采用X射线衍射(XRD)对各絮凝剂的晶体结构变化进行分析,结果表明CTS-g-P(AM-DMC)的结晶度比CTS小,因此水合能力增强,溶解性提高;热重-差热(TG/DSC)分析表明,CTS-g-P(AM-DMC)具有良好的热稳定性,可在室温下储存及应用;此外,对聚合产物的扫描电子显微镜(SEM)和分形维数进行观察分析,结果表明CTS-g-P(AM-DMC)的表面形貌呈现粗糙凸起且具有大量比表面积大的多孔结构,有利于增强其网捕卷扫性能。(4)将合成的接枝共聚产物CTS-g-P(AM-DMC)用于活性艳兰KN-R染料废水的处理中,通过研究絮凝剂投加量、水体pH值和染料初始浓度对染料废水脱色率以及COD去除率的影响及对其机理分析,确定了优化脱色条件。实验结果表明,CTS-g-P(AM-DMC)具有比CTS更优异的脱色能力,主要是因为其分子链上丰富的活性基团,为活性艳兰KN-R染料粒子提供了更多的活跃絮凝位点,增强了其脱色能力。(5)将合成得到的接枝共聚产物CTS-g-P(AM-DMC)应用于高岭土悬浮液合成废水的处理中,探究水体pH值、絮凝剂投加量和接枝率对浊度去除率的影响,确定了优化絮凝条件。实验结果表明,与P(AM-DMC)、PAM和PAC相比,CTS-g-P(AM-DMC)在最低的剂量下表现出最优异的絮凝效果;通过测试不同pH值下反应溶液的Zeta电位分析絮凝机理,实验结果表明,酸性条件下其絮凝作用中以电荷中和作用为主,而中性条件下则主要为电补丁作用和吸附架桥作用,同时也存在部分网捕卷扫作用。(6)将合成得到的接枝共聚产物CTS-g-P(AM-DMC)应用于处理沙门氏菌悬浮液,研究水体pH值、絮凝剂投加量和接枝率对沙门氏菌悬浮液浊度去除率和细菌去除率的影响,确定优化絮凝/杀菌条件。与P(AM-DMC)、PAM和1231相比,CTS-g-P(AM-DMC)体现出了出色的絮凝/杀菌性能;在CTS-g-P(AM-DMC)对沙门氏菌悬浮液的处理中,没有出现污染物“再稳定”现象,因此随后进行了电导率测定和基于荧光的细菌细胞膜完整性实验以研究其作用机理。实验结果分析表明,CTS-g-P(AM-DMC)首先通过电荷中和、吸附架桥和网捕卷扫作用对沙门氏菌进行吸引聚集,再通过其上的季铵基团改变细菌细胞膜通透性,使细胞的正常代谢和传质受阻,最终杀死细菌。