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聚季铵盐是一种含有氮正离子结构的聚合物，广泛应用于工农业生产、医疗卫生和日常生活等领域。在聚季铵盐的诸多性能中，杀生性能是其重要特性之一。聚二甲基二烯丙基氯化铵(简称PDMDAAC)是聚季铵盐中的一种，以其诸多优点在水处理、石油开采、造纸、纺织印染、生物医药和日用化工等领域得到广泛应用。本文采用特征黏度值([η])高且系列化的PDMDAAC样品及以其为基的复合混凝剂，研究了PDMDAAC系列样品的杀生性能和杀生机理：研究了复合混凝剂在模拟含菌、藻原水处理中的除杀菌、藻效果，以及在实际含菌、藻原水强化混凝处理中的应用效果。
(1)PDMDAAC杀生性能研究
以大肠杆菌、小球藻为受试物种，设计菌、藻含量明确的不同受污染、营养化程度的水样，进行静态杀菌、灭藻实验，研究了PDMDAAC的用量、作用时间和特征黏度等因素对其杀菌、灭藻性能的影响规律。结果表明：
PDMDAAC([η]：0.48～3.99)对含10％有机培养基的微污染水(菌含量104～105个/mL)和重污染水(菌含量106～107个/mL)的24h杀菌率达到90％时，其用量分别为8.54～8.76mg/L和11.95～12.41mg/L；对含10％无机培养基的微污染水和重污染水的24h杀菌率达到90％时，其用量分别为0.088～0.034mg/L和2.51～1.76mg/L。建立了一种通过消除培养基底物影响，求得PDMDAAC实际杀菌能力的研究方法，当PDMDAAC([η]：0.48～3.99)对不含有机和无机培养基的微污染水和重污染水的24h杀菌率达到90％时，其用量的计算值分别为0.026～0.017mg/L和2.45～1.75mg/L。
PDMDAAC([η]：0.48～3.99)对中营养水(叶绿素a含量5～25gμ/L)的用量为0.5～5mg/L时，24h最大灭藻率(以叶绿素a去除率表达)分别为50.72％～62.73％；对富营养水(叶绿素a含量50～500μg/L)的用量为10～100mg/L时，24h最大灭藻率分别为51.51％～63.04％。建立了一种可明确灭藻率与藻细胞实际死亡率之间关系的研究方法，当PDMDAAC的24h灭藻率达到65％以上时，受损藻细胞在此后6天内不再有继续繁殖能力，即藻细胞实际死亡率已达100％。
PDMDAAC系列样品的特征黏度越大，达到最大杀菌、灭藻率的作用时间越短，达到相同杀生效果时的用量越小。
(2)PDMDAAC杀生机理研究
以大肠杆菌、小球藻为受试物种，改进设计了多种胞内酶活性检测方法，结合显微拍照技术，用于研究PDMDAAC对菌、藻细胞的作用位点和作用过程。结果表明：
PDMDAAC对菌细胞最初的作用位点在细胞壁，继发性作用位点在细胞膜，两者均可导致菌细胞死亡。PDMDAAC的6步杀菌过程可描述为：(ⅰ)PDMDAAC吸附到菌体表面；(ⅱ)细胞壁外膜层破裂；(ⅲ)PDMDAAC穿透肽聚糖层：(ⅳ)损伤或破坏细胞膜；(ⅴ)胞内物质泄漏；(ⅵ)菌体死亡。
PDMDAAC对藻细胞最初的作用位点在细胞壁，继发性作用位点在细胞膜等，两者均可导致藻细胞死亡。PDMDAAC的6步灭藻过程可描述为：(ⅰ)PDMDAAC吸附到藻体表面；(ⅱ)细胞壁外层破裂；(ⅲ)PDMDAAC穿透纤维素层；(ⅳ)损伤或破坏细胞膜：(ⅴ)胞内物质泄漏；或抑制酶活性，膜脂发生过氧化；或破坏叶绿体，抑制光合作用；(ⅵ)藻体死亡。
(3)模拟含菌藻原水处理中复合混凝剂的除杀菌藻效果研究
采用混凝烧杯实验方法，应用聚合氯化铝(PAC)/PDMDAAC、硫酸铝(AS)/PDMDAAC、硫酸铝复配三氯化铁(A-F)/PDMDAAC等3个系列复合混凝剂处理模拟含菌、藻原水。结果表明：
对菌含量为1.5×103个/mL的模拟含菌原水，当沉淀出水余浊达到水厂的余浊控制标准(2NTU)时，PAC、AS、A-F对原水的除菌率分别为92.22％、90.72％、88.78％，对沉淀污泥的杀菌率分别为2.52％、0.13％、1.53％；PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、AS/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、A-F/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)复合混凝剂在分别比PAC、AS、A-F节省加药量14.0％～45.0％、10.8％～41.3％、4.5％～31.2％的情况下，对原水的除菌率可达到91.35％～95.45％、92.28％～94.84％、90.66％～94.35％，对沉淀污泥的杀菌率可达到73.01％～86.60％、74.29％～87.98％、80.29％～94.61％。
对藻含量为3.0×104个/mL，叶绿素a含量为6.96μg/L的模拟含藻原水，当沉淀出水余浊达到水厂的余浊控制标准(2NTU)时，PAC、AS、A-F对原水的除藻率分别为89.54％、83.16％、86.03％，对沉淀污泥的灭藻率分别为0.03％、0％、0.20％；PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、AS/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)、A-F/PDMDAAC(0.55/20:1～2.47/5:1)复合混凝剂在分别比PAC、AS、A-F节省加药量8.8％～56.9％、3.4％～41.0％、13.2％～54.5％的情况下，对原水的除藻率分别为89.28％～90.56％、84.74％～85.46％、84.28％～73.49％，对沉淀污泥的灭藻率可达到5.32％～10.40％、6.09％～19.06％、5.43％～12.27％。
研究发现，PDMDAAC在沉淀污泥中的作用剂量已进入其有效杀生的用量范围，复合混凝剂的杀生效果缘于PDMDAAC的杀生作用，无机混凝剂本身在实验加药量范围内无杀生功能。
(4)复合混凝剂在含菌藻原水强化混凝处理中的应用研究
采用现场混凝烧杯实验方法，应用聚合硫酸铁(PFS)/PDMDAAC、PAC/PDMDAAC、AS/PDMDAAC等3个系列复合混凝剂处理低温低浊河网含菌水和冬、夏季太湖含藻水。结果表明：
使用复合混凝剂可明显提高PFS和PAC对低温低浊河网含菌水的除菌效果。例如，使用PFS、PFS/PDMDAAC复合混凝剂处理菌含量为1.35×103个/mL的原水时，当加药量(以Fe3+计)均为PFS余浊达标的加药量3mg/L时，PFS/PDMDAAC(0.48/5:1～2.97/5:1)复合混凝剂可比PFS提高除菌率7.43％～9.05％，降低余浊31.4％～53.8％。
使用复合混凝剂可明显提高PAC和AS对冬、夏季太湖含藻水的除藻效果。例如，使用PAC、PAC/PDMDAAC复合混凝剂处理藻含量为1.98×104个/mL的冬季原水时，当沉淀出水余浊达到2NTU时，PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～3.99/5:1)复合混凝剂可比PAC节省加药量4.59％～26.56％，提高除藻率1.43％～6.33％；当加药量(以Al2O3计)均为PAC余浊达标的加药量3.05mg/L时，PAC/PDMDAAC(0.55/20:1～3.99/5:1)复合混凝剂可比PAC提高除藻率2.08％～10.05％，降低余浊22.50％～73.50％。
研究发现，使用复合混凝剂具有余浊达标时节省加药量、提高菌藻去除率，加药量相等时提高菌藻去除率、降低余浊的特点。使用复合混凝剂具有部分替代预氯氧化工艺，提高供水安全性；降低沉淀出水的CODMn和NH3-N含量，提高出水水质；抵御因藻类暴发引起的水质恶化，保证供水水质等方面的功效。