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海水中的水、碱金属如锂等物质都是宝贵资源，吸附方法是从海水中提取稀缺物质如锂的重要途径。本文研究了TiO2-CNTs复合材料及氧化碳纳米管对水中Li+、Na+的吸附特性。首先利用硫酸/硝酸混合液对多壁碳纳米管进行氧化处理，从而得到亲水的氧化碳纳米管；利用水热法合成了TiO2-CNTs复合材料。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射对实验材料进行表征。研究结果表明：经过混酸处理后的碳纳米管的表面较处理前的碳纳米管而言，表面变得光洁，形成了多种含氧官能团。氧化处理提高了碳纳米管的亲水性，碳纳米管更为分散，增大了吸附的表面积。通过水热合成TiO2纳米颗粒（平均粒径约为13nm）附着在CNTs的表面，形成了TiO2-CNTs复合材料；TiO2颗粒基本为锐钛矿结构。其次考察了温度、初始离子浓度对氧化CNTs、TiO2-CNTs两种材料吸附水中Li+、 Na+离子的影响。随着温度的升高，氧化CNTs及TiO2-CNTs对离子的吸附量逐渐减少，即温度的升高不利于对离子的吸附；随着初始离子浓度的升高，两种吸附剂对离子的的吸附量逐渐增加。氧化CNTs对两种离子的吸附量均小于TiO2-CNTs对离子的吸附，并且两种吸附材料均更易吸附Li+，即吸附Li+的量大于Na+。氧化CNTs对Li+、 Na+的吸附过程均能够很好地符合Langmuir、Freundlich等温模型；TiO2-CNTs对Na+的吸附过程比较符合Langmuir模型，而对Li+的吸附过程更符合Freundlich吸附等温线。热力学过程表明：在274k，氧化CNTs对Na+的吉布斯自由能G0（-57.36mev），小于TiO2-CNTs对Na+的吉布斯自由能G0约为-61.84mev。吉布斯自由能的数据大小表明了CNTs及TiO2-CNTs对离子的吸附过程基本为物理吸附。