在水处理领域,地表水的处理工艺主要有混凝沉淀、臭氧-生物活性炭、电化学和生物膜工艺等,其中混凝沉淀工艺由于处理效率高、构筑物简单、处理成本低等特点已成为水处理领域重要的前置单元操作技术,在水处理系统中占有极其重要的地位。混凝沉淀工艺的处理效果受多种因素的影响,例如混凝剂的特性、混凝剂的投加量、混凝pH值、水中离子强度和水力条件等,而混凝剂的特性对混凝效果的影响占主导地位。现今大多数水厂使用的混凝剂主要以无机高分子混凝剂为主,例如聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合硫酸铝铁(PAFS)等,虽然这些高分子混凝剂对水中浊度和色度的去除效果优于传统混凝剂,但是仍然存在着一些不可忽视的问题。PAC是近些年来使用较多的高分子混凝剂,PAC和其他处理药剂合用时效果比较显著,单独使用时处理效果就会明显降低。除此之外,PAC还存在着矾花小,絮体沉降速度慢,不利于提高水厂日处理量等缺点。因此,对混凝剂PAC进行改性研究,增强混凝剂的混凝特性就具有非常大的意义。本研究通过测定聚合氯化铝钛混凝剂的粒径与Zeta电位,研究了四氯化钛加入量对新型混凝剂聚合氯化铝钛(PATC)性质的影响,根据混凝剂粒径与Zeta电位甄选出最佳的四氯化钛加入量。结果表明,随着四氯化钛加入量的不断增加,PATC的粒径先增大后减小,在钛和铝的摩尔比为6:100时混凝剂粒径达到最大,为126nm;随着四氯化钛的加入量不断增加,PATC的Zeta电位不断增加,当钛和铝的摩尔比为4:100时,Zeta电位达到最大,为28.3mV;当继续增大四氯化钛的加入量,PATC的Zeta电位基本上处于平稳不变的状态。通过红外图谱分析可知,金属钛可能参与了聚合反应,形成了复杂的聚合物;通过扫描电镜分析可知,PATC较PAC有更多的内部孔隙,可以吸附水中杂质颗粒的位点更多,有利于提高对杂质颗粒和有机物的吸附效率。按钛和铝的摩尔比为6:100制备PATC混凝剂,使用PAC做对照混凝剂进行混凝实验,研究了PAC混凝剂与PATC混凝剂在除浊除色方面的差异。研究结果表明,在低浊水的处理当中,PATC较PAC在投量较低的情况下有更优的浊度去除效果。但是当混凝剂的投量超过100μmol/L继续增加时,PATC的除浊效果不断减弱,并且低于PAC的除浊效果。在PAC与PATC投量均为100μmol/L时,实验探究了混凝pH值对于混凝效果的影响。实验结果表明,PATC在除浊方面受混凝pH值的影响相对于PAC要小得多,基本上在pH=5.0~9.0时出水浊度都能达到1.0NTU以下。而PAC在整个混凝pH值范围内,除浊效果均没有PATC的效果好,并且在中性和弱碱性环境中这种差别还更明显。在去除有机物方面,PAC的最佳混凝pH值在6.0左右,而PATC的最佳混凝p H值在7.0左右,这可能与两种混凝剂在水中的水解方式、水解产物和水解程度有关系。并且,PATC的有机物去除能力要优于PAC,在整个pH范围内PATC混凝出水的DOC含量均低于1mg/L。两种混凝剂的最佳投量为100μmol/L,PAC的最佳混凝pH值为6.0,PATC的最佳混凝pH值为7.0。在最优条件下对两种混凝出水进行三维荧光表征,结合原水进行定量分析,得出PATC较PAC对水中三种有机物的去除效果有明显的提升,这三种物质分别为富里酸、溶解性的微生物代谢产物和腐殖酸,它们是水中有机污染物的主要组成部分,表明PATC较PAC有更加明显的除色效果。