Проведено дослідження фізико-хімічних перетворень у воді та водних розчинах, що містять іони полівалентних металів. Встановлено, що у процесі плазмохімічної обробки відбувається нагромадження пероксидних сполук та виділення іонів металів у вигляді осадів. Розроблено математичну модель кінетики концентраційних змін у рідині та в процесі її обробки контактною нерівноважною плазмою. Зазначено, що дана модель містить хімічні, плазмо-, електро- та фотохімічні реакції та придатна для розрахунку плазмохімічних процесів, радіо-, фото- та електролізу. Запропоновано технологічну схему плазмохімічного вилучення іонів полівалентних металів, яка відрізняється універсальністю та гнучкістю залежно від вимог технологічного процесу. З'ясовано, що використання розробленої технології у процесах вилучення іонів полівалентних металів зі стічних вод дозволяє вилучити більше 99 % металу за умов одночасного зниження витрат у порівнянні з базовим варіантом у 1,8 - 2 рази.