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研究表明，Ca2+、Mg2+等多价金属离子在系统中的大量积累是导致当前造纸工业白水仍然不能达到完全封闭循环、实现废水“零排放”的重要原因之一。这些多价金属离子在造纸系统中的不断积累不仅影响功能阳离子助剂对纸浆纤维的吸附，而且会加剧阴离子干扰物对造纸过程的危害。因此，有效地对湿部金属离子进行控制，并将其及时转移出湿部系统，对实现造纸工业的清洁生产和促进白水封闭循环理论的发展有着重要的意义。为解决以上问题，本论文分别以丙烯酸（AA）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为阴、阳离子单体，以丙烯酰胺（AM）为扩链单体合成两性聚合物P（DMDAAC-AM-AA），其中羧基和酰胺基能与Ca2+、Mg2+等硬酸类金属离子形成很好的配位作用，起到吸附和清除作用，而季铵基和酰胺基则能与纤维等表面带负电荷的纸料组分作用，通过静电和氢键作用将吸附的离子转移出造纸系统；此外，本文还对吸附和转移过程中涉及的机理和影响因素进行了分析和讨论，从而为解决金属离子的积累问题提供了理论依据和控制方法。具体研究结论如下：采用单因素法优化了P（DMDAAC-AM-AA）合成工艺：单体摩尔配比n（AM）:n（DMDAAC）:n（AA）=1:0.3:0.8，单体质量分数22.5%，引发剂用量0.2%（其中KPS与AIBA·2HCl的质量比为3:1），反应温度75℃，反应时间10h，在此工艺下产品得率达90%以上，应用性能较好；采用批量法和半连续法相结合的方法进行单体投加，聚合物各组分比例接近初始投料比，玻璃化转变温度Tg为93.32℃，且序列分布较好。吸附单因素研究确定了聚合物对Ca2+吸附的最佳反应条件。动力学研究表明，聚合物对Ca2+的吸附在240min时达到平衡，且吸附动力学曲线更符合Lagrange准二级动力学模型，属化学吸附反应过程。采用Langmuir和Freundlich模型对吸附过程进行等温吸附研究发现，该吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型，为单分子层、易吸附过程。在不同温度下，无量纲平衡参数RL的值均小于0.5，表明聚合物对Ca2+具有良好的吸附效果。纸浆纤维对聚合物的吸附在60min时达到平衡，平衡吸附量达2.4mg/g绝干浆左右。最佳吸附条件为温度30℃左右、搅拌速度120rpm、聚合物浓度1.0×10-21.5×10-2g/L以及浆料浓度45g绝干浆/L。红外差谱分析证实了纤维表面吸附有一定量的聚合物。