混凝是百年水处理技术，在给水工程中被广泛的使用。对于混凝的研究主要 集中在污染物去除以及新型絮凝剂的研发方向，对于以絮凝剂为研究主体的混凝 机理的研究不够。另外此前的研究中广泛报道了有机小分子难以被絮凝去除的现 象，但是此间也存在有机小分子抑制混凝的现象，这一矛盾点是促使我们展开实 验的开端。本工作提出应该重视有机小分子对混凝的影响，同时重视混凝过程中 混凝剂的水解和结晶化过程，为传统的混凝过程和混凝机理学说做出一定的补充。 

      本工作以“有机小分子影响下的混凝过程及机理”为题，展开研究了有机小 分子在混凝过程中扮演的角色，以及在有机小分子参与下絮凝剂的命运。全文以 铝基絮凝剂的水解结晶化过程为主线，在絮凝剂水解的各个阶段展开叙述有机小 分子对混凝产生的作用及影响。完整的描述了有机小分子影响混凝的现象并深入 阐述了相关机理。由于引入的研究对象为有机小分子，具有分子量较低，结构简 单的特性，因此，为将整个混凝机理的研究引入分子层面提供了可能。本文关注 絮体中的微纳结构在有机物存在条件下做出的具体响应，研究纳米颗粒小球、纳 米团簇、纳米微晶的性质和产生机制。认为纳米小球是组成絮体的基本结构单元， 纳米团簇是絮体基本功能单元，纳米微晶是改变纳米颗粒性质的关键单元。

      本文中有机小分子影响混凝的工作将从两个层面展开，第一部分研究含有关 键官能团（羧基、羟基、氨基）的代表性有机小分子单一物质对混凝的影响。分 别选取了柠檬酸、EDTA、苯甲酸、THMAM、葡萄糖这些结构组成不同的五种代 表性物质作为变量来触发絮凝剂对有机物的响应。可以看到，五种物质会在不同 的实验条件下产生截然不同的实验现象：EDTA 促进混凝、柠檬酸抑制混凝、 THMAM 只在碱性条件下促进混凝。进一步研究后发现纳米颗粒性质的微观转 变是造成混凝性能差异化的深层次原因。有机物的螯合作用干预金属离子水解、 有机物加速无定形态金属氢氧化物向结晶态转变等原因是混凝现象背后的驱动 机制。

      第二部分研究了实际水体中复合有机小分子群对混凝的影响，创新性的选用 了纳滤膜（NF）对地表水中有机小分子进行分离。比较了絮凝剂对有机物含量、 性质不同的膜后滤液做出的响应。因此本节从分子量分布、官能团分布等角度解 析有机小分子群之间的差异，发现有机小分子的浓度，电导率等条件是影响混凝 的关键因素。同时在纳米颗粒的结构中发现团聚的溶解性有机物（DOM）也是影 响混凝的重要作用因素。地表水中分离得到的一系列有机物群是研究天然有机小 分子对混凝影响的理想材料，其除了具备有机物组成和含量上的差异性，同时天 然含有一些容易影响有机物性质的因子，如电导率等，这为混凝实验提供丰富的 素材。

       本研究的实验设计较为简单，包含有机小分子与单体铝基絮凝剂两个实验主 体，并辅助一些其他实验条件的改变作为变量。因此分别明确有机小分子以及铝 基絮凝剂在整个实验过程中的作用和变化是解决本问题的关键。第一部分在实验 设计时简化了有机小分子部分的实验条件，着重分析絮凝剂在实验过程中可能存 在的反应路径。第二部分则在第一部分的基础上引入复杂的有机物体系作为实验 变量，尽可能贴近自然水体中有机物的组成和分布，进一步研究有机物对絮凝剂 的影响。本研究从分子层面深入解析了有机小分子影响混凝的机理，另外也为解 决实际环境问题提供参考。