抗生素引起的水体污染问题备受关注。由于其在水体中的浓度非常低,传统的絮凝剂对其去除能力有限。为此,需根据污染物的特征结构设计含有特异性结合能力的官能团的絮凝剂。本论文利用疏水的苯丙氨酸和聚丙烯酰哌啶对壳聚糖进行改性,得到具有不同链结构的适度疏水改性的絮凝剂,用于在共存天然有机物(NOMs)和悬浮颗粒物的水体中去除两种典型微量水平的抗生素(诺氟沙星NOR和泰乐菌素TYL)。针对抗生素NOR和TYL的亲/疏水特性及其结构特点,首先合成了两种具有不同分子结构的苯丙氨酸(Phe)修饰的壳聚糖絮凝剂(线型CHS-Phe和梳状CHS-PPhe),利用响应曲面方法(RSM)分析了不同参数(pH、絮凝剂投加量以及kaolin和HA的浓度)对絮凝性能的影响并进行了参数优化。结果表明,具有线型分子结构的CHS-Phe显示出比商业絮凝剂更高的抗生素去除效率,NOR和TYL在最有条件下的去除效率分别为76.19%和82.01%。相比之下,梳状结构(聚苯丙氨酸PolyPhe接枝到壳聚糖骨架上)的CHS-PPhe具有相同的Phe官能团,但表现出较差的絮凝性能,NOR和TYL的最大去除率分别仅为36.43%和40.46%。机理研究表明,对于线型CHS-Phe分子,引入的Phe基团与抗生素分子之间的静电吸引作用、含π电子的相互作用以及氢键作用促进了絮凝剂的架桥作用和卷扫作用。然而,对于梳状CHS-PPhe,过度疏水的polyPhe接枝链会发生聚集。尽管Phe-抗生素的相互作用仍然存在,但是暴露在外的絮凝位点大大减少。3D响应表面分析表明,通过控制共存高岭土和HA的浓度,以及pH和絮凝剂投加量,可获得提升的絮凝性能。CHS-Phe对NOR和TYL展现出较好的絮凝效果,但是其合成过程中最终絮凝剂的疏水性不易控制,因此,接下来又通过先聚合再接枝的方法,得到了具有不同接枝链长的亲/疏水可控的聚丙烯酰哌啶(PNAPD)改性的壳聚糖絮凝剂(依据接枝链长度不同,分别命名为:CS-g-PNAPD10,CS-g-PNAPD20和CS-g-PNAPD 30),并探究了 pH、絮凝剂投加量和链长结构对其絮凝性能的影响。对于NOR模拟水样,酸性条件有利于絮凝剂与污染物之间的电荷中和作用和氢键作用,同时疏水作用也促进了抗生素的去除,三种不同链长絮凝剂对NOR的最大去除率可达到75%、80%和85%。对于TYL模拟水样,近中性条件有利于絮凝剂与污染物之间的电中和作用、H-键作用以及疏水作用,三种不同链长絮凝剂对TYL的最大去除率可达到70%、75%和70%。随着链长的增加,絮凝性能逐渐增强,但是当其链长达到一定程度时,增强的疏水性会使链长发生团聚屏蔽一部分作用位点,絮凝性能不再增强。苯丙氨酸对壳聚糖的改性不仅丰富了高分子絮凝剂分子结构对污染物去除效果的认识,而且为实际操作中絮凝参数的调控提供了实质指导。在实际应用中,可以根据污染物的特征结构寻找筛选其它生物可降解、无二次污染且含有丰富官能团的生物质对壳聚糖等进行改性,以达到理想的去除效果。聚丙烯酰哌啶对壳聚糖的改性可通过控制PNAPD的链长制备各种特定亲/疏水性的絮凝剂。这项工作丰富了分子设计的方法,可根据具体需要设计出特定亲/疏水性的絮凝剂。同时,絮凝剂在实际水体中的应用还需要更多的探索。