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絮凝剂是重要的水处理材料，是絮凝法水处理技术的关键和基础。目前，国内外主要使用铝盐絮凝剂。由于铝盐絮凝剂效率较低且存在环境问题，在我国及世界，絮凝剂的研究与应用水平都有待创新和提高。目前,世界上絮凝剂的研究主要向着高效低耗、安全无害、无二次污染方向发展。研究高效低耗、安全无害的铁系复合絮凝剂属于絮凝科学领域的研究前沿之一。本研究利用钛白副产物FeSO4·7H2O为原料,研究了聚铁基复合絮凝剂的制备与絮凝作用机理，为研究和应用铁系复合絮凝剂作了有益的探索和努力。主要研究内容有： 聚铁基无机高分子复合絮凝剂聚硅硫酸铁（PFSiS）的研究；聚铁基淀粉改性无机/有机复合絮凝剂（PFS-CSM）的研究。PFSiS和PFS-CSM的研究都包括了制备研究、絮凝作用机理研究、絮凝效果研究、水处理应用试验等。本研究中，制备PFSiS聚铁基复合絮凝剂的主要研究内容有：①、以钛白生产副产物七水硫酸亚铁为原料，合成无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁；②、以水玻璃制出活化聚硅酸高聚物；③、聚合硫酸铁与活化聚硅酸复合制得新型高分子复合絮凝剂PFSiS。研究结果表明：SiO2（％）为1.4～2.0％，Fe／Si摩尔比为0.8～1.2，PFSiS的pH值为1.5～1.8，硅酸活化时间在l～18h，可获得絮凝性能优异且稳定性较好的絮凝剂。制备的PFSiS，因不含Al3+等环境污染物、原料为工业副产物，所以具有以下优点：①、安全无害、无二次污染；②、高效低耗，可部分取代价格昂贵的有机合成高分子絮凝剂且无毒性；③、成本低廉，附加值高。在絮凝作用机理研究方面，利用微电泳技术等，探索了PFSiS絮凝作用机理，揭示了起絮凝作用的优势形态，为絮凝剂的研制开发提供了依据。通过研究PFS、聚合硅酸(PSi)及PFSiS的pH变化规律发现：在制备初期，PFSiS并未达到化学平衡状态，而是存在一个相互作用、自行调整聚合的过程，表现在其pH值存在一个变化过程。本研究还利用紫外-可见光谱探索了聚铁基复合絮凝剂的作用机理。紫外-可见吸收光谱研究显示：在200～1000nm的波长范围，PSi无明显吸收。在200～400nm的波长范围，PFSiS和PFS有清晰的吸收光谱，但各自的光谱特征差异较大。在酸性环境中，随着pH值升高，差异越明显，这说明，当pH值偏高时，PFSiS中各成分的反应活性更强，PFS与PSi更容易发生化学反应而形成新的聚合物形态。通过紫外-可见光谱研究以及PFS、PFSiS与PSi的pH值随时间的动态变化规律研究表明： PFSiS 不是PFS、<WP=5>PSi的简单混合，是复合。在PFSiS中，硅与铁发生了不同程度的相互作用，使各自的形态发生了不同的变化。这种作用又与溶液的pH值有关。在不同pH值条件下，铁与硅相互作用程度不同。本文还研究了PFSiS中硅的形态分布与转化规律。通过Si-Mo逐时络合比色法研究表明：pH值较低(如pH为0.64)时，陈化一定时间后，在PFSiS中的PSi主要是高聚体或凝胶态(Sic)；pH值较高(如pH为1.46和1.70)时，陈化一定时间后，PFSiS中的PSi中聚体(Sib)含量比较低pH值时要高。通过絮凝性能研究得出：PFSiS在pH值为1.46和1.70时絮凝效果比低pH值时更好，由此证明，PFSiS中，PSi的优势絮凝形态为中聚体(Sib)。Zeta电位测定研究表明：PFSiS的电荷特性受SiO2含量、Fe／Si摩尔比及酸度等因素影响。对PFSiS的絮凝作用机理研究表明：PFSiS的电中和作用不显著，其絮凝作用机理，表现出较明显的吸附架桥和网捕卷扫特征。通过PFSiS与PFS、PAC处理中药制药废水等的对比试验表明：PFSiS的絮凝效能最佳，对水中CODCr去除率最高，且对水质适应性较好。本研究中，制备PFS-CSM的主要研究内容如下：①、用钛白生产废渣七水硫酸亚铁为原料，合成无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁。②、用少量有机胺和卤代烷合成有机阳离子絮凝剂CF，再利用CF对淀粉进行改性，制得阳离子改性淀粉CSM。 ③、用自制聚铁与阳离子改性淀粉合成聚铁基淀粉改性无机/有机复合絮凝剂（PFS-CSM）。通过正交对比实验等，确定了制备复合絮凝剂PFS-CSM的最佳工艺条件：有机胺与卤代烷摩尔比为1:1，反应温度为45℃，反应时间为1h，合成阳离子絮凝剂CF。淀粉预胶化过程中控制淀粉投加浓度为10%，NaOH固体加量为淀粉干基的5%，预胶化温度为65℃～75℃左右，预胶化时间为2h。阳离子絮凝剂CF与改性淀粉有效质量比为1.5:1，活化时间为30s，接枝温度恒定在50℃～60℃，接枝时间为2h左右。聚铁与阳离子改性淀粉的投料比(质量比)为3:1，反应温度为60℃，反应时间为3h。研究的PFS-CSM，具备以下优点：①、不含Al3+；②、成本低廉；③、通过无机/有机复合，可望发展出新的高效集成化混凝处理技术。由絮凝试验及显微照像技术得出：PFS-CSM絮凝过程主要表现为吸附架桥和网捕卷扫的典型特征。PFS-CSM的最佳絮凝pH范围为7.0～9.0，最佳絮凝形态是产生Fe(OH)4-后在此基础上进一步聚合成带正电的铁基高聚物。综合分析表明，其优异的絮凝性能是由其特殊的分子结构决定的，是电性中和与吸附架桥、网捕卷扫协同作用的结果。通过复合絮凝剂PFS-CMS对重庆啤酒集团第二分厂啤酒生产废水等絮凝效果试验得出，该絮凝剂在絮凝效果上优于常用的几种水处理絮凝剂，产生的絮体粗<WP=6>