混凝是一项历史悠久且简便实用的水处理技术,广泛应用于饮用水和工业废水的处理过程。混凝效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能和用量,絮凝剂的开发从传统的无机絮凝剂发展到无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和复合型絮凝剂。絮凝剂主要依靠压缩双电层、吸附-电中和、吸附架桥和网捕卷扫作用使水中的悬浮颗粒物和憎水性的胶体脱稳-聚集,实现对这类污染物的高效去除。药品及个人护理品(PPCPs)包括多种药物成分(如抗生素、类固醇、消炎药、止痛药、降压药等)、香料、化妆品、洗发水等化学物质。由于其在日常生活中广泛的使用和排放,导致其形成假性持续性现象,近来受到科学界和公众广泛关注。很多PPCPs具有分子量小,亲水性强,难生物降解等特点,常规的絮凝剂和混凝过程基本不能有效地去除这类污染物,而高级氧化技术和活性炭吸附处理成本较高,操作复杂,在大规模工程水处理中的应用范围不如混凝。国外一些研究者将离子交换和混凝过程联用来提高小分子溶解性有机物的去除率,并取得了显著效果。本实验室之前以硅烷偶联剂与氯化铝制备共价键型无机—有机复合高分子絮凝剂,将无机和有机组分通过硅原子连在一起,使它们能够更好的发挥各自的优点。通过上述方式将具有离子交换能力的官能团嫁接于絮凝剂中,从而制备出耦合离子交换功能的絮凝剂,使用这种新型絮凝剂可以在一个操作单元中完成离子交换和混凝两种功能,从而高效地去除溶解性有机物。本文将带有季铵基团的有机组分通过硅烷偶联剂以共价键构筑到无机絮凝剂中,制备了耦合离子交换功能的絮凝剂(FIEX)。在总铝浓度(AlT)为0.2mol/L时,FIEX在Si/Al摩尔比为0.6、B值为2.5时能依然保持稳定。与常规的硅铝复合絮凝剂相比,FIEX保持稳定的Si/Al摩尔比上限和B值上限有了大幅地提高。由红外光谱可知,FIEX中有机组分和无机组分通过共价键结合,季铵基团以共价键嫁接于絮凝剂中。对FIEX絮凝剂的物理化学特征进行了研究。制得的FIEX絮凝剂均为酸性,其pH值随着Si/Al摩尔比和B值的增大而升高；其zeta电位随着Si/Al摩尔比的增大而升高,随着B值的增大而降低。由透射电镜可知,FIEX絮凝剂的聚集体较容易形成网状的密实结构。FIEX絮凝剂对常规污染物的絮凝性能优异,同时可以高效去除水中的浊度及色度。B值和Si/Al摩尔比对FIEX絮凝剂的混凝效果有明显影响。FIEX絮凝剂可高效去除水中的水杨酸(SA),而常规絮凝剂(PAC和PASiC)对这种小分子亲水性有机物几乎不能去除。FIEX絮凝剂对SA的去除效果随着Si/Al摩尔比和B值的增大而增大,去除效果基本不受体系的pH影响。在SA低浓度时,FIEX絮凝剂仍对其有很好的去除效果,表明该絮凝剂在废水深度处理和饮用水处理中具有很大的应用潜力。本文通过烧杯实验研究了FIEX去除SA的絮凝机理,说明FIEX主要依靠离子交换和混凝耦合去除SA, FIEX通过离子交换作用使与SA相结合,再经混凝过程将SA从液相转移到固相进而去除SA。另外,本文通过对比PAC、PASiC和FIEX絮凝剂的辛醇-水分配比实验,发现絮凝剂对于SA的去除效果与Kow值存在正相关性。