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本发明涉及一种水溶性三元聚合物分子刷阴离子染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用，特点是由聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺、阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺、水、催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐、氢氧化钾、1,2-环己二胺四乙酸二酐及二硫化碳制备水溶性三元聚合物分子刷阴离子染料捕捉沉降剂，并将水溶性三元聚合物分子刷阴离子染料捕捉沉降剂用于处理染料合成或染整过程中排放出的染料废水或艺术涂料废水。其具有捕集能力好，沉降速度快，能处理络合型重金属离子，能在数秒内捕获阴离子染料及络合型重金属离子，10秒内快速生长成大的聚集体沉淀，快速实现分离染料等优点。