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重金属废水是一类含有持久性污染物和对环境、人体健康具有极大危害的工业废水。处理重金属废水的传统化学沉淀法存在一些缺陷,例如去除效果不稳定、污泥产生量大、处理成本偏高等;故开发性能高效、价格低廉的新型重金属处理剂成为国内外研究热点。聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物在废水处理中多用于去除水中的胶体类污染物,如浊度、色度、菌类等,其本身不能有效除去溶解态重金属离子,在重金属废水处理中常被作为助凝剂使用。将重金属离子的强配位基团引入到现有高分子絮凝剂中,可以获得对重金属捕集效果良好的新型重金属处理剂。受此启发,若将含硫基团巯基引入到高分子絮凝剂PAM衍生物分子链上,一方面引入的巯基与废水中的重金属离子可以发生螯合反应,使其转变为沉淀物,另一方面可依靠母体PAM衍生物自身的强絮凝性能加速沉淀物的沉降、分离,由此可拓宽PAM衍生物在水处理中的应用范围。本论文首先对高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）分别进行胺甲基化、羟甲基化改性制备出中间产物胺甲基聚丙烯酰胺（APAM）和羟甲基聚丙烯酰胺（MPAM）,然后通过酰胺化反应将重金属离子的强配位基团巯基引入到APAM和MPAM分子链上,制备出具有螯合和絮凝双重功能的新型重金属絮凝剂—巯基乙酰化胺甲基聚丙烯酰胺（MAAPAM）和巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺（MAMPAM）,采用新型重金属絮凝剂MAAPAM和MAMPAM可以直接利用传统化学沉淀法现有处理单元和降低处理成本等,使重金属废水的处理变得简单易行。采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和响应面法中CCD实验优化MAAPAM和MAMPAM的制备条件,并借助元素分析、红外分析、能谱分析等方法对MAAPAM和MAMPAM进行了表征。分别以含Cu（II）废水为研究对象,通过絮凝实验法考察了MAAPAM、MAMPAM对废水中Cu（II）的去除性能;并对MAAPAM和MAMPAM的溶液特性、存放稳定性以及螯合絮体MAAPAM-Cu和MAMPAM-Cu结构、稳定性能、Cu（II）回收性能进行了初步探讨。主要研究结果如下:（1）在前期单因素实验基础上,对MAAPAM制备条件中的5个影响因素进行筛选,即:反应物APAM浓度、反应物比例（APAM和TGA物质的量比）、反应介质pH值、反应时间、反应温度,借助Plackett-Burman实验法筛选出MAAPAM制备条件中的主要影响因素为反应物比例、反应介质pH值、反应温度;选取MAMPAM制备条件中5个影响因素:MPAM浓度、反应物比例（MPAM和TGA物质的量之比）、反应介质pH值、反应时间、反应温度,借助Plackett-Burman实验法筛选出MAMPAM制备条件中的主要影响因素为MPAM浓度、反应物比例、反应介质pH值。（2）MAAPAM最佳制备条件为:APAM浓度1.0%、APAM与TGA物质的量比例1:4、反应介质pH值4.9、反应温度20℃、反应时间3.0h。经验证,该条件下制备的MAAPAM对废水中Cu（II）的实际去除率为99.61%,与模型理论预测值（99.08%）接近,表明采用响应面法优化MAAPAM的制备条件合理可行。MAMPAM最佳制备条件为:MPAM浓度0.31%、MPAM与TGA物质的量比1:3.2、反应介质pH值4.76、反应温度25℃、反应时间2h,在此条件下制备的MAMPAM对Cu（II）的去除率为95.30%,与模型的理论预测值94.47%接近,相对偏差仅为0.83%,模型合理可靠。（3）借助红外分析、元素分析、能谱分析手段,表明APAM和MPAM分子链上均成功接上了巯基。Zeta电位结果表明,MAAPAM属于两性重金属絮凝剂,其等电点pHiep在自来水中为8.2,蒸馏水中为8.8;MAMPAM属于阴离子型重金属絮凝剂,其Zeta电位值在自来水中、蒸馏水中均为负值;MAAPAM和MAMPAM在置于常温不避光、冰箱（4℃）条件下,均有较好的稳定性,且冰箱（4℃）条件下略优于常温不避光条件。（4）与市售其他类型重金属捕集剂对比,新型重金属絮凝剂MAAPAM与MAMPAM处理模拟含Cu（II）废水时,表现出除Cu（II）效果好、絮体大且容易沉降、出水水质好、出水无色澄清特点;MAAPAM和MAMPAM去除废水中重金属离子时具有一定的选择性,其对Cu（II）的最高去除率分别为99.59%、97.92%;MAAPAM和MAMPAM对Cd（II）也有一定去除效果,最大去除率分别为90.26%、85.08%,MAAPAM和MAMPAM对Ni（II）、Pb（II）、Zn（II）基本无去除作用。（5）应用MAAPAM和MAMPAM分别处理模拟含Cu（II）废水时,处理效果均良好,出水均可满足国家规定的排放标准。当模拟含Cu（II）废水中存在柠檬酸钠、焦磷酸钠、腐殖酸及浊度时,共存柠檬酸钠和焦磷酸钠均对MAAPAM与MAMPAM除Cu（II）均有一定的抑制作用,但是该抑制作用可以通过加大投药量来减小或消除;共存EDTA对MAAPAM与MAMPAM除Cu（II）均具有较大的抑制作用,且EDTA浓度越高抑制作用越强;MAAPAM和MAMPAM分别去除Cu（II）和浊度共存体系或Cu（II）和HA共存体系时,废水中的Cu（II）、浊度、HA均可得到很好的去除,且体系中HA存在对除Cu（II）均有促进作用。（6）MAAPAM和MAMPAM捕集Cu（II）后产生的螯合絮体稳定性较高,难产生二次污染;通过强酸回收螯合絮体中的Cu（II）,发现螯合絮体MAAPAM-Cu和MAMPAM-Cu用HNO3回收液浸泡15d天时,最高回收率分别为90.05%、92.28%。（7）通过对螯合絮体MAAPAM-Cu和MAMPAM-Cu进行能红外光谱分析、能谱分析等结构表征,说明巯基与Cu（II）发生了螯合作用,且在Cu（II）和有机配位体共存条件下主要的作用机理为破络-螯合。综上所述,以制备的该类型新型重金属絮凝剂MAAPAM和MAMPAM,分别处理模拟含Cu（II）废水和实际重金属废水,具有处理效果好,工艺简单,易于操作控制,螯合沉淀物稳定性好,不会造成二次污染等特点。因此,该类新型重金属絮凝剂具有广阔的推广应用前景,并可以为开发其它新型絮凝剂提供方法参考和借鉴。