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钛酸纳米材料(titanate nano-material)是一种氧化钛基纳米材料，由于其独特的物理化学特性，较强的离子交换性能以及较大的比表面积使其在吸附领域备受关注，现有的研究发现钛酸纳米材料对同种重金属的吸附容量相差较大，而对影响重金属吸附容量的因素鲜有系统研究。 本研究以P25型TiO2为原料，采用水热法制备钛酸纳米管(TNTs)，对钛酸纳米管的物理化学性质进行了表征;考察了钛酸纳米管对重金属Cd(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附行为;并对重金属吸附机理进行深入的探讨;以不同Na含量的钛酸盐对重金属进行吸附实验，探讨Na含量与重金属吸附量的关系。 透射电镜(TEM)表征发现合成条件中NaOH浓度对产物的形貌有较大的影响，随着NaOH浓度由4 mol·L-1增加到15 mol·L-1，产物的形貌依次为:纳米球、纳米棒、纳米片、纳米管、纳米碎片、纳米球。XRD表征证明NaOH对晶型有较明显的影响，NaOH浓度在4～5 mol·L-1时，产物兼具金红石和锐钛矿的TiO2相和单斜相钛酸盐相，说明此浓度下前驱体TiO2部分转化为钛酸盐;当NaOH浓度在7～12 mol·L-1时，产物为纯净的单斜相钛酸盐相，并且不同产物的XRD谱图基本类似;当NaOH浓度为15 mol·L-1时，产物为无定型。Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)4种金属离子在TNTs上的吸附量随溶液pH的增大而增大，pH2时，吸附量较小，而当pH为5～6时，吸附量达到最大;吸附动力学实验表明，4种金属离子在TNTs表面的吸附过程满足准二级动力学模型，且30 min即可达到吸附平衡，吸附速率主要由化学吸附控制;吸附等温线实验表明4种金属离子的吸附等温规律符合Langmuir模型，且吸附量均大于常规重金属吸附剂，分别为216.0、119.1、114.8、75.3 mg·g-1。 以二价离子Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)为吸附质，研究TNTs对重金属的吸附机理，结果证明钠离子交换机制占Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)总吸附量的86.6％、91.2％和92.1％，而氢离子交换机制仅分别占1.7％、1.4％和0.8％。由此证明钠在吸附过程中起了重要作用。另外，Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)3种金属离子的吸附量与TNTs中钠含量呈显著的线性关系，线性回归拟合得线性相关系数(r)≥0.994。此外，以不同初始浓度的NaOH通过水热法制备了三种单斜相钛酸纳米材料（比表面积分别为106.0m2·g-1、166.1 m2·g-1、203.9m2·g-1），XRD结果表明三种材料的晶型类似，检测发现Na含量基本相同。三种材料对Cd(Ⅱ)吸附量分别为213.2、216.0和211.0mg·g-1，对Cu(Ⅱ)的吸附量为118.8、114.8和113.5mg·g-1，实验发现吸附过程三种材料中的Na均全部参与交换，且钠离子交换机制的吸附量占Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)总吸附量的86.2％和88.8％以上，由此可说明Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在比表面积为106.0～203.9m2·g-1的单斜相钛酸纳米材料上的吸附量主要与钠含量有关。 部分文献综述部分将钛酸纳米材料对重金属强的吸附性能归结为强的离子交换能力和大的比表面积。而本研究发现比表面积在106.0～203.9m2·g-1之间的三种单斜相的钛酸钠纳米材料对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附规律尤其是吸附容量没有显著的区别，原因可能是当钛酸盐的比表面积为106.0m2·g-1时已经充分发挥其大的比表面积的优势，当比表面积由106.0m2·g-1继续增大，大的比表面积的优势体现的不再明显。