低温低浊水通常是指在水体的温度和浊度均较低的情况下导致在混凝沉淀过程中产生不好影响的原水。当向水中投加混凝剂后,混凝反应速度非常缓慢,形成的矾花细小、轻、松且不易下沉。这是由于低温条件下,一方面水中杂质颗粒惰性增强,布朗运动速度减慢;另一方面温度与水体粘度大小成反向关系,温度较低会导致液层之间内阻力增大,进一步限制颗粒间的碰撞脱稳。低浊水中杂质颗粒数量少、分布较均匀、胶体粒子的zeta电位高、颗粒间排斥作用较强,胶体不易脱稳,凝聚效果差。因此,提高低温低浊水的水质净化效率是目前存在的一大难题。本研究采用氯化铝、硅酸钠、四氯化钛和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为原料,制备无机絮凝剂聚硅酸氯化铝钛(PATC)和复合絮凝剂PATC-PDMDAAC并将其对低温低浊水的处理进行研究,采用单一控制变量法、正交试验等方法,以浊度、腐殖酸(HA)和溶解有机碳(DOC)的去除率为评价指标,确定絮凝剂最佳的制备条件和反应条件,采用FTIR、XRD、Al形态分析、zeta电位分析、动力学分析等手段对絮凝剂处理低温低浊水的反应机理进行探讨。研究表明PATC的最佳制备条件为反应温度50℃、n(Ti)/n(Al)=0.3、n(-OH)/n(Ti+Al)=0.2、n(Si)/n(Ti+Al)=1.0;最佳反应条件是初始浊度10 NTU、PATC投加量9 mg/L、p H值8的模拟水样、搅拌速度50 r/min、沉淀时间50分钟。FTIR、XRD和SEM-EDS表征结果说明氯化铝、硅酸钠、四氯化钛之间不是简单的机械混合,产生了新的官能团和化学键,制备的PATC在电镜扫描下呈现网状结构;Al形态分析结果显示PATC中的Al主要以Ala的形式存在,结合zeta电位和正交试验分析结果可知PATC对低浊水的处理主要与絮凝剂的电中和,吸附架桥和网捕卷扫作用有关;通过对比常规絮凝剂聚合氯化铝(PAC)在烧杯絮凝实验中的处理效果发现PATC的处理效果更具优势,水体初始浊度从10.3 NTU降至0.43 NTU。实验发现复合絮凝剂PATC-PDMDAAC最佳反应条件是有机/无机配比为0.15,复合絮凝剂的投加量为1.8 mg/L,处理水的初始p H为9,沉淀时间和搅拌速率分别为30min和110 r/min。FTIR、XRD、SEM-EDS以及TG-DSC对复合絮凝剂表征结果显示复合后的PATC-PDMDDC具有复杂且稳定的结构,PATC与PDMDAAC之间发生了复杂的化学变化形成新的基团提高对低温低浊水的处理性能;采用zeta电位和三维荧光光谱分析不同投加量对不同p H的模拟水样的变化情况结合表征分析认为PATC-PDMDAAC与低温低浊水的反应机理可能在于电中和作用和吸附架桥作用。考察絮凝剂投加量及絮凝时间对低温低浊水去除效果的影响,在适当的絮凝剂投加量条件下颗粒之间发生了有效碰撞,过高或者过低的投加量都不利于对低温低浊水的处理。为了更好实现本研究制备的絮凝剂PATC和PATC-PDMDAAC在实际低温低浊水的处理应用,本研究采用冬季湘江实际低温低浊水为处理对象,分析常规絮凝剂PAC与PATC,PATC-PDMDAAC对实际水样的处理情况,结果表明实验制备的絮凝剂对湘江实际低温低浊水有很好的处理效果,并且较常规絮凝剂而言,复合的絮凝剂不仅能够保证较好的处理效果,同时还能降低混凝剂的投加量。PATC-PDMDAAC的投加量为3.6 mg/L时能够将湘江实际低温低浊水水样的浊度降至0.45 NTU,PATC同样的投加量能将浊度降至0.58 NTU。