在重金属污染中，水体污染是最严重、最难控制，也是对环境和人体危害最大的一种。近年来，工业经济的迅速发展导致各类水体中重金属污染日趋加剧，更进一步给周边的土壤、地下水和空气带来了严重的污染。其中镉、汞、铅离子为主要污染物，具有来源广、残毒时间长、易蓄积、难生物降解等特征。然而，目前国内外去除这些重金属离子的方法各有优劣，且多数在经济不发达地区难以推广。因此，开发一种高效、安全、廉价、低能耗的材料和方法，用来处理和净化含有这三种重金属离子的污水意义重大。本文针对Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺三种重金属离子，研究了解决三种重金属离子水污染的新材料和方法。通过实验研究，以下是本文在三种重金属废水处理方面进行的主要研究内容和取得的研究成果：（1）依据Mannich反应，以聚丙烯酰胺凝胶（PAM-Gel）为骨架，制备了以三乙烯四胺（TETA）和L-半胱氨酸（L-cys）为接枝基团的两类新型螯合凝胶材料。（2）通过对接枝螯合凝胶合成过程中各影响因素的单因素实验，找到了三乙烯四胺（L-半胱氨酸）螯合凝胶的最佳合成工艺参数和路线，并获得接枝率分别为90%（30%）以上的三乙烯四胺（L-半胱氨酸）螯合凝胶。并通过红外光谱进行比较分析，结果表明凝胶骨架成功接枝了螯合基团。（3）实验获得了螯合凝胶去除重金属离子的最佳性能参数。在最佳条件下，TETA凝胶除Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺效率分别为96%、85%、86%；L-半胱氨酸凝胶除Hg²⁺、Pb²⁺效率分别为99%、52.6%。常见的无机离子对于接枝螯合凝胶螯合吸附重金属离子除部分离子外无干扰。通过进行二次去除实验，进一步提高了去除效果，且经处理的重金属离子工业废水达到了国家污水排放标准。通过红外光谱的鉴定，证实了接枝螯合凝胶去除重金属离子为螯合过程。（4）对接枝螯合凝胶去除三种重金属离子过程分别从吸附热力学、吸附动力学进行了机理分析。通过数据分析，获得了该吸附过程的等温吸附模型、饱和吸附量、吸附动力学模型，计算出了反应过程中的阿累尼乌斯活化能Ea，并判断该过程为化学吸附、属于二级动力学模型，说明接枝螯合凝胶吸附重金属离子这一反应过程可在常温下进行。并用螯合吸附反应方程、螯合稳定常数进行热力学分析，数据表明实验结果符合反应过程。（5）最后，利用实验所获参数，对接枝螯合凝胶去除工业废水中重金属离子过程的工艺参数和条件进行了初步计算，并对工艺流程的设备选择进行了探讨，最终证实了此工艺在重金属离子废水水处理方面的可行性，也为重金属离子水污染处理提供了新的技术发展途径和方向。