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第 1 期 郭 睿，等: HPCS-AM-DAC 共聚物的合成及其絮凝性能 ·161·

子絮凝剂的絮凝特征，投加量较低时，絮凝剂表面 由图 12 可知，随着 HPCS-AM-DAC 投加量的
正电荷不足以中和高岭土表面负电荷，仍有部分颗 增大，Zeta 电位逐渐增大，絮体粒径先增大后减小。
粒悬浮于体系中，故浊度去除率较低；随着投加量 投加量在 1~3 mg/L 时，由于投加量少，不能完全中
增大，电性中和发挥主要作用，浊度去除率逐渐增 和高岭土表面负电荷，体系呈现负电性，此时絮凝
大；但当投加量超过一定值时，絮凝体系出现电荷 剂分子的静电吸附不足以使高岭土颗粒完全脱稳，
反转，絮体颗粒脱稳而重新悬浮于上清液中，因此， 所以絮体粒径较小；在投加量为 4 mg/L 时，上清液
浊度去除率逐渐降低。所以，HPCS- AM-DAC 的适
电位接近等电点，且此时的絮体迅速团聚，粒径达
宜投加量为 2~5 mg/L。 最大值，此时电性中和及吸附架桥协同作用；继续
2.6.3 上清液 Zeta 电位及絮体粒径分析
增加投加量，体系电荷反转整体呈正电性，絮体脱
Zeta 电位和絮体粒径是研究絮凝过程的重要因
稳重新分散在上清液中 [17] ，浊度去除率降低，絮体
素。在絮凝温度为 25 ℃，初始浊度为 200 NTU 时，
粒径减小。
分别改变 pH 和投加量后上清液 Zeta 电位及 HPCS-
2.6.4 絮体 XPS 分析
AM-DAC 产生絮体粒径的变化见图 11 和图 12。
选用 HPCS-AM-DAC 的投加量为 4 mg/L，pH=6，
初始浊度为 200 NTU，温度为 20 ℃的絮体进行 XPS
分析，图 13a、b 分别为 N 与 Si 的 XPS 分峰图。

图 11 pH 对 Zeta 电位及絮体粒径的影响
Fig. 11 Effect of pH on the Zeta potential and floc size

由图 11 可以看出，随着 pH 增大，Zeta 电位逐
渐减小，絮体粒径先增大后减小。这是因为 pH＜5
+
时，体系中存在大量 H 以及质子化的氨基，可压缩
高岭土表面双电层，促进絮凝剂分子与高岭土充分
接触而絮凝，所以上清液呈正电性，絮体粒径较小；
pH=6 时，电性中和发挥了重要作用，Zeta 电位趋近
于零 [16] ，絮体粒径达到最大值；继续增大 pH，由于
－
OH 的增多屏蔽了部分正电荷，电性中和作用减弱，
主要以吸附架桥作用为主，体系电荷反转呈现负电
性，絮体粒径逐渐减小。

图 13 絮体的 XPS 谱图
Fig. 13 XPS spectra of floc

由图可知，絮体 Si 2p 的结合能为 101.1 eV，N
1s 的结合能为 397.51 eV。经过分峰拟合分析，结合
能 397.50 eV 的峰为 N—Si 峰，结合能 400.44 eV 的
+
峰为—N 峰（图 13a），结合能 100.36 eV 的峰为 Si—N
峰(图 13b)，而高岭土中不含 N 元素，絮体中的 N 元
素主要由 HPCS- AM-DAC 提供，经过分析可得，高

图 12 絮凝剂投加量对 Zeta 电位及絮体粒径的影响 岭土与 HPCS- AM-DAC 之间的吸附可能为 N—Si 的
Fig. 12 Effect of flocculant dosages on the Zeta potential [18]
and floc size 化学吸附 。