重金属污染日益严峻。相对于普通的重金属吸附剂,钛酸盐纳米材料具有更强的吸附能力,在重金属污染治理中具有潜在的应用前景。针对合成条件对于钛酸盐纳米材料的形貌及其吸附水中重金属离子的影响缺乏系统研究、钛酸纳米材料对水中重金属的吸附机理不确定等问题,本论文以钛酸盐纳米材料(TNs)作为重金属吸附剂,通过改变TNs的合成条件(洗样方式、反应温度和反应时间),合成不同形貌的TNs;并通过其对水中Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的静态吸附实验,考察材料对Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的吸附性能和吸附规律,并阐明金属离子与TNs表面或内部结构之间的相互作用。(1)洗样方式、反应温度及反应时间对TNs的结构形貌和重金属吸附能力均有一定影响。其中,酸洗得到的H型TNs对Pb(Ⅱ)的吸附量最高为120mg/g,水洗得到的Na型TNs对Pb(Ⅱ)的吸附量最高为450 mg/g;可见,Na型TNs因其表面带有更多的Na+而具有更强的吸附能力,是一种极具潜力的吸附材料。此外,100 ℃和130 ℃生成片状结构的TNs,150 ℃和180 ℃生成线状结构的TNs;12-36 h主要为片状结构,48 h以上即可形成线状结构。与线状结构相比,片状结构的TNs具有更高的重金属吸附能力。因此,合成温度可控制为130 ℃,此时TNs对Pb(Ⅱ)的吸附量为399 mg/g,对Cd(Ⅱ)的吸附量为161mg/g;合成时间可控制在12～24 h,此时TNs对Pb(Ⅱ)的吸附量为504.12 mg/g。(2)采用简单的水热法合成的TNs对重金属离子均具有较好的吸附能力。TNs对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,饱和吸附时间为120 min。当温度为20 ℃,pH为5.0,TNs投加量在0.4～1.0 g/L范围内,TNs对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果。用HC1对吸附后的TNs进行解吸,解吸率达99.00%以上;NaOH再生后的TNs对Pb(Ⅱ)循环吸附六次的吸附量仍可达到170 mg/g左右,可见再生过程对TNs重复利用的重要性。共存的Cd(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)会占用TNs的吸附位点,从而削弱TNs对Pb(Ⅱ)的吸附效果。TNs对Pb(Ⅱ)的吸附机制主要为吸附过程中Pb(Ⅱ)与TNs层间的H+/Na+发生了离子交换作用。