随着经济的发展、社会的进步、人口的膨胀，饮水安全问题已经成为了当今世界普遍关注的问题。世界范围的水资源短缺、水污染以及水环境恶化，严重威胁了饮用水的安全性。其中重金属离子水污染就是典型代表，日本汞污染引发的水俣病和镉污染造成的骨痛病，陕西凤翔、湖南武冈的儿童血铅超标事件，无不警示着镉污染、汞污染、铅污染的严重性，科学有效地解决这些重金属对水体的污染已经成为一个刻不容缓的问题。目前国内外去除这些重金属离子的方法优缺点参半，不利于在经济落后的地区进行，因此开发一种高效、安全、廉价、低能耗的除重金属离子材料和方法对解决这些重金属离子水污染有着重大的意义。根据软硬酸碱规则，二乙烯三胺（DETA）或三乙烯四胺（TETA）可以与Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺形成螯合物，考虑到絮凝剂在水处理方面的优势，本文利用Mannich反应原理，以聚丙烯酰胺（PAM）主链为骨架，合成制备了以DETA和TETA为接枝基团的两类新型絮凝剂，实验证实这两类新型絮凝剂具有双重性能，即既具有絮凝沉降作用，又具有螯合去除Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺的能力。通过对胺接枝絮凝剂合成过程中各影响因素的单因素实验，得到合成二乙烯三胺螯合絮凝剂的最佳反应条件为：在100mL1%PAM溶液中，体系pH为9，温度为50℃条件下，加入1.4mL甲醛反应1h，再加入1.5mL二乙烯三胺反应3h。此时反应的胺化度能达到34.26%；合成三乙烯四胺螯合絮凝剂的最佳反应条件为：加入100mL1%PAM溶液，调节体系pH为8，温度为50℃，先加入1.3mL甲醛反应1h，再加入1.5mL三乙烯四胺反应3h，此时反应的胺化度能达到33.73%。实验结果表明，在一定的pH、温度、搅拌时间和沉降时间条件下，每升浓度为10mg/L含镉废水中加入0.15gDETA絮凝剂时，除镉效率能达到95.3%，每升浓度为8mg/L含汞废水中加入0.125gDETA絮凝剂时，除汞效率能达到96.8%，每升浓度为10mg/L含铅废水中加入0.125gDETA絮凝剂时，除铅效率能达到94.4%；每升浓度为10mg/L的含镉废水中加入0.175gTETA絮凝剂时，除镉效率能达到96.4%，每升浓度为8mg/L含汞废水中加入0.11gTETA絮凝剂时，除汞效率能达到99.4%，每升浓度为10mg/L含铅废水中加入0.125gTETA絮凝剂时，除铅效率能达到95.2%。干扰实验表明，常见的无机离子对于胺接枝絮凝剂螯合吸附重金属离子过程无干扰，说明合成的新型絮凝剂对于处理重金属离子有着很好的选择性。通过进行二次絮凝去除实验，进一步提高了去除效率，可以使废水中的Cd²⁺浓度降至0.1mg/L以下，Hg²⁺浓度降至0.05mg/L以下，Pb²⁺浓度降至1mg/L以下，达到重金属离子废水排放标准的要求。用红外光谱的方式鉴定了胺接枝絮凝剂合成过程及其螯合重金属离子过程中结构的变化，证实了聚丙烯酰胺骨架结构侧链通过接枝反应与二乙烯三胺（三乙烯四胺）形成共价结构，同时证实了螯合絮凝剂可通过配位螯合方式吸附重金属离子。螯合絮凝剂去除三种重金属离子过程的机理分析表明，絮凝剂吸附重金属离子的过程等同吸附过程且符合Langmuir等温吸附过程。通过实验数据拟合出了各吸附过程的等温吸附方程以及饱和吸附量qm。二乙烯三胺螯合絮凝剂对镉、汞、铅的饱和吸附量分别为1.67mg/mL絮凝剂、1.67mg/mL絮凝剂、1.43mg/mL絮凝剂，三乙烯四胺螯合絮凝剂对镉、汞、铅的饱和吸附量分别为1.43mg/mL絮凝剂、2mg/mL絮凝剂、1.43mg/mL絮凝剂。基于热力学理论，计算出了胺接枝絮凝剂螯合重金属离子过程中的平均表观活化能Ea=56.67kJ·mol^-1，说明胺接枝絮凝剂吸附重金属离子这一反应过程是螯合反应过程，并且在常温下容易进行。并从软硬酸碱理论的角度说明了胺接枝絮凝剂螯合重金属离子的可行性。通过软硬酸碱理论和螯合稳定常数对实验结果进行了验证。本文通过实验开发了一种去除重金属离子的新方法，获得了一种新型的除重金属离子试剂，该试剂有良好的去除效果，且操作简单，能耗低，为重金属离子水污染处理提供了新的思路和方向。