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近年来,中国的水污染问题日益严峻,污水处理行业受到空前关注。作为污水处理的关键,絮凝沉降法是国内外常用的提高水质处理效率的方法,线性超高分子量阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂是目前工业上常用的高端絮凝剂之一。但是其在使用时存在黏度大、溶解时间长等缺点,离子单体随机分布在聚合物链上、电荷有效利用率低,并且存在生产成本高、技术难度大、高端产品我国无法自主生产等问题。因此,开发新型阳离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂是提升污水处理技术的关键之一,也符合传统产品高性能化的要求。木质素是植物界中仅次于纤维素的第二大生物质资源,来源广泛、价格低廉。其本身具有三维网状结构,并且存在众多具有反应活性的官能团,不但能够吸附溶解在水中的极性有机物,还能网捕胶体微粒及悬浮颗粒物,可作为天然的絮凝剂材料。本文创新性地采用“grafting to”合成路径制备木质素接枝阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,研究其在污水处理中的絮凝性能。首先以丙烯酰胺（AM）为单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为共单体,4-氯甲基苯乙烯（CS）为链转移剂,过硫酸铵（APS）为引发剂,进行自由基聚合制备末端带氯原子的线性阳离子聚丙烯酰胺预聚物（CPA）。通过链转移剂在聚丙烯酰胺链末端引入氯原子,然后利用木质素结构中众多的酚羟基,在碱性条件下与聚丙烯酰胺链上的氯原子反应,将不同阳离子度的聚丙烯酰胺预聚物接枝到木质素上,从而制备木质素基阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂（L-CPA）。将L-CPA用于高岭土悬浊液的絮凝沉降,结果表明,在絮凝剂中CPA与木质素的接枝比为3/1～5/1、絮凝剂添加量为4 mg/L、悬浊液p H=5～9、高岭土浓度为500 mg/L时,絮凝沉降20 min后,溶液的透光率均能达到90%以上,对高岭土的去除率达到100%。通过SEM、TEM和粒径测试等表征,发现这种方法制备的絮凝剂L-CPA具有类似两亲聚合物的特征,在水中可以自组装形成类似章鱼的亲水胶束结构,CPA片段溶解在水中,疏水木质素骨架包裹在芯部,其絮凝机理为电中和和桥联效应。为了进一步开发多功能木质素基聚丙烯酰胺絮凝剂,同样采用“grafting to”的接枝方法制备了羧甲基化木质素基阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,将其应用于含Cu2+和高岭土的废水处理。首先将提纯后的木质素进行羧甲基化改性制备羧甲基化木质素（CL）;再在碱性条件下,将羧甲基化木质素与CPA接枝,制备羧甲基化木质素基阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂CL-CPA;将CL-CPA用于含Cu2+的废水处理,结果表明:当溶液p H为3～5、絮凝剂中CPA与CL的接枝比为2/1和3/1、絮凝剂添加量为4～8 mg/L、Cu2+浓度为50mg/L时,絮凝剂对Cu2+的去除率均能达到80%以上。单位质量絮凝剂对Cu2+的去除效率达到5.46×103 mg/g,远远高于目前文献报道的各类生物质吸附剂的吸附效率。此外,该絮凝剂还可用于处理含高岭土和Cu2+的混合悬浊液。当高岭土浓度为300 mg/L、Cu2+浓度为50 mg/L时,CEL2-CPA-4处理后的上清液透光率在2 h内可以达到90%以上,对高岭土的去除率达到100%,对Cu2+的去除率达80%以上。本文采用“grafting to”接枝方法制备木质素基阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,可有效克服传统“grafting from”自由基接枝聚合中,因木质素的自由基清除功能导致的接枝效率低、合成的木质素基絮凝剂链结构不可控的难题。所制备的木质素接枝阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂在配制2 g/L的溶液时,溶解时间都在10 min以内,具有优异的溶解性能,在使用时黏度低、溶解迅速;此外,所得木质素基絮凝剂中木质素的含量达到14.4-46.6%,一定程度上降低了原料成本,合成工艺简单高效,接枝得率高,有效克服了传统线性超高分子量阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在制备和使用中的难题。