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钛酸纳米管(Titanate nanotubes，TNTs)作为一种新兴的纳米材料，具有制备方法简单、管径小、比表面积大、表面带电等特点，是吸附剂的理想材料。本文采用水热法制备了钛酸纳米管，并对其进行了形貌结构及组成成分的表征;研究了pH、离子强度、腐植酸(humic acid，HA)对TNTs竞争吸附Pb(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的影响及机理;以Cd(Ⅱ)为代表污染物，探讨了TNTs的循环利用，吸附、解吸、再生过程对TNTs形貌结构及组成成分的影响以及循环利用机理。 水热法制备的钛酸纳米管呈现两端开口的多壁结构，内径和外径分别为4nm、8 nm，BET比表面积为240.2 m2 g-1、等电点为3.07。FTIR分析结果表明，TNTs表面有大量带电的-OH、-ONa基团。XPS分析确定TNTs的分子式为H0.5Na1.5Ti3O7·1.4H2O。 pH、离子强度、HA等均可以显著影响TNTs对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的竞争吸附行为。研究结果表明，由于pH会影响金属离子的存在形态及TNTs的表面电荷，因此竞争吸附量随pH变化显著，吸附量大小顺序为:Pb(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ)＞Cr(Ⅲ)，最佳pH为5。离子强度增强了TNTs对Pb(Ⅱ)的选择性，这是由于NaNO3中的Na+与金属离子竞争TNTs表面的活性位点、离子强度影响TNTs的表面电荷和金属离子的水合半径三者共同作用的结果。HA对竞争吸附行为的影响主要是由于HA-M络合物的形成，随着HA浓度的增加，HA-M依次呈现出带正电、带负电、团聚沉降的形态。FTIR分析结果表明，TNTs-com-HA与TNTs-com和TNTs的峰型相似，而与HA的FTIR图有显著不同，说明HA对TNTs表面性质影响较小。XPS分析结果表明，竞争吸附机理为金属离子交换TNTs表面的Na+/H+，不改变TNTs的[TiO6]基本骨架。 以Cd(Ⅱ)为代表物，通过吸附、0.1 MHNO3解吸、0.2 M NaOH再生，实现了TNTs对Cd(Ⅱ)的循环吸附。与130℃下的水热反应相比，再生过程为常温反应，且NaOH浓度仅为水热反应的2％。实验结果表明，循环6次以后，再生TNTs对Cd(Ⅱ)的吸附量几乎没有下降，而未再生TNTs对Cd(Ⅱ)的吸附量下降显著。FTIR结果表明，-TiO(ONa)2吸收峰在吸附、解吸、再生后的显著变化证实了吸附过程为Na+交换机理。TEM表征发现解吸后TNTs的管状结构遭到明显破坏，主要呈片层状;再生后片层结构发生卷曲，这是由于TNTs内层间距结构两侧Na+和H+浓度不同所致。IC和XPS分析发现，吸附的Cd(Ⅱ)与交换下来的Na+摩尔比为1∶1，且吸附的Cd(Ⅱ)以TNTs-OCd+OH-的形式存在，易于被酸中和，这种结构可能是导致TNTs能够实现循环利用的主要因素。