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光催化技术是20世纪70年代逐渐发展起来的一门新型环保技术,在所有半导体光催化剂中TiO2由于其自身无毒、无害、无二次污染,光催化活性强、耐腐蚀性强、能反复使用等优点,成为国内外学者研究最多的光催化剂。近年来应用范围不断扩大,可应用于化妆品、功能纤维、塑料、油漆、精细陶瓷等,在水处理领域中的应用也得到了快速的发展。纳米TiO2光催化剂的研究及应用形式主要分为悬浮体系和负载体系。悬浮态的纳米TiO2具有较大的表面积,光催化效率高,但存在着易团聚、分离困难、难以回收利用等缺点。负载体系虽然解决了难以回收的问题,但光催化效率大大降低。磁载光催化体系应运而生,虽然解决了光催化效率降低的问题但制备过程繁琐,材料成型困难,难以工业化应用。絮凝沉淀是水处理过程中重要单元之一,应用广泛,成本低廉。其主要作用对象是水中不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒。悬浮体系中TiO2的颗粒粒径分布在2251151nm的范围内,属于典型的胶体分散体系。因此通过投加絮凝剂使悬浮体系中的TiO2絮凝沉降从而与水分离,这一想法在理论上是可行的。Ki-Chang Lee等[11]利用P25 TiO2光催化降解1,4-二氧杂环己烷后利用絮凝剂（PAHCS）Al13（OH）28C19SO4絮凝沉降P25 TiO2,絮凝剂浓度为812mg/L时,悬浮液浊度可以达到0.5NTU。实验室前期实验讨论了絮凝剂的最佳投加量及p H值,实验表明相较于无机高分子絮凝剂,有机合成高分子絮凝剂对悬浮体系中的P25 TiO2具有更好絮凝沉降效果,其中非离子型聚丙稀铣胺效果最好。本论文在实验室已有研究的基础上,采用非离子聚丙烯酰胺（NPAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）三种聚丙烯酰胺类絮凝剂分别对悬浮光催化体系中的TiO2进行絮凝回收,详细研究其投加量、絮凝动力学因素、不同再分散方法对TiO2光催化剂絮凝回收及再利用效果的影响,建立一种悬浮光催化体系纳米TiO2聚丙烯酰胺絮凝剂絮凝沉降回收再利用的路线。选取非离子聚丙烯酰胺（NPAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）三种聚丙烯酰胺类絮凝剂分别对悬浮光催化体系中的TiO2进行絮凝回收。选定搅拌速度、搅拌时间和沉淀时间进行絮凝搅拌实验,以悬浮液剩余浊度为评价指标,得到最佳投加量。在最佳投加量条件下通过正交实验优化絮凝动力学条件。探讨不同超声功率及超声时间对絮凝沉降后TiO2光催化剂催化效果的影响。在最佳投加量、最优絮凝动力学条件及最佳超声时间、超声功率条件下投加絮凝剂NPAM对悬浮光催化体系中的TiO2絮凝沉降,进行“絮凝回收-再分散-光催化”实验,实验反复进行10次,考察每一次回收后的TiO2对苯酚的降解率。通过核算10次“絮凝回收-再分散-光催化”实验过程中NPAM投加量与P25 TiO2投加量,评价P25 TiO2光催化剂絮凝回收再利用的经济价值。通过上述实验得出以下结论:（1）絮凝剂NPAM、CPAM、APAM均可以使悬浮光催化体系中的P25 TiO2很好的絮凝沉降与水分离,但在P25 TiO2悬体系中均存在最佳浓度。浓度过高或者过低都不能得到最佳的絮凝沉降效果。NPAM、CPAM、APAM在悬浮液中的最佳浓度分别为8 mg/L、9 mg/L、4mg/L,相对应的悬浮液剩余浊度分别为2.78NTU、4.43NTU、4.61NTU。（2）采用正交实验,选择L9（34）正交试验表,对絮凝搅拌条件进行优化,并对沉淀时间设计5水平单因素实验,最终得到絮凝剂NPAM、CPAM、APAM最优絮凝动力学条件。对优化条件进行验证,得到其相对应的悬浮液剩余浊度分别为1.28NTU、3.11NTU、3.19 NTU。与未优化条件得到的浊度相比,悬浮液剩余浊度分别下降1.5 NTU、1.32 NTU、1.42 NTU,说明絮凝动力学因素得到优化。（3）最优絮凝动力学条件下絮凝剂NPAM、CPAM、APAM对悬浮体系P25 TiO2的絮凝回收率分别为99.6%、99.4%、99.4%。（4）悬浮体系中的P25 TiO2光催化剂可以通过自然沉降与水分离,沉淀时间24h后,悬浮液浊度不再发生明显变化,最终剩余浊度为10.2NTU。采用絮凝沉淀法总体消耗时间小于40min,浊度小于4NTU。相比之下,自然沉淀消耗时间长,悬浮液剩余浊度较高,颗粒分散难以回收。（5）悬浮体系中的P25 TiO2光催化剂经超声振荡后颗粒粒径分布集中,粒径在2251151nm的范围内累积分布率为100%。投加絮凝剂后,P25 TiO2颗粒粒径明显增大,但经超声振荡可将其再次分散到理想的粒径分布。通过SEM分析,可以表明投加絮凝剂并没有改变P25 TiO2的外貌形态。（6）将絮凝剂NPAM、CPAM、APAM形成的P25 TiO2絮体直接进行光催化降解苯酚的实验,相较于初始P25 TiO2的光催化效率,絮体P25 TiO2对苯酚的光催化效率分别下降了6.5%、7.7%、7.0%。絮体经超声再分散可以恢复对苯酚的光催化降解率。（7）絮凝剂NPAM与P25 TiO2光催化剂对浓度为25mg/L的苯酚只有极其微弱的吸附作用,苯酚的降解主要是TiO2的光催化作用。（8）利用絮凝剂NPAM对悬浮体系中的P25 TiO2进行10次“絮凝回收-再分散-光催化”实验,10次实验后P25 TiO2对苯酚的降解率仅下降了4%,由此可以看出由絮凝剂NPAM絮凝回收的P25 TiO2可以多次重复再利用,光催化效率并无太大变化。（9）通过10次“絮凝回收-再分散-光催化”实验,综合实验结果可以看出,使用絮凝剂NPAM对P25 TiO2光催化剂絮凝回收再利用,能使悬浮体系光催化剂保持较高的催化效率。核算后发现,与不回收相比,可节约成本89.9%。