CN114618447B - 聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚乙烯亚胺‑钛酸纳米管复合材料及其制备方法和应用，属于重金属处理领域。聚乙烯亚胺‑钛酸纳米管复合材料，其结构为聚乙烯亚胺包覆在钛酸纳米管表面；其中，所述钛酸纳米管为中空管状纳米结构，内径为4～5nm，外径为8～10nm，管长超过200nm，其分子式为NaxH2‑xTi3O7，0＜x≤2；聚乙烯亚胺重均分子量为600～70000M.W。本发明制得的复合材料对五价钒和六价铬阴离子具有很强的吸附能力。

Description

聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料及其制备方法和应用，属于重金属处理领域。
背景技术
在各类引起水环境污染的物质中，重金属污染物具有较强的扩散性、巨大的生物毒性和不可生物降解性，受到全世界的关注。金属钒(V)作为一种高级催化剂广泛应用于各种工业过程，如炼钢、采矿和化学产品制造等，钒排放到自然环境中对人类健康具有潜在的威胁。钒在水环境中最常见的形态是四价钒(IV)和五价钒(V)，其中五价钒拥有比四价钒更强的毒性和迁移性。金属铬(Cr)也是工业废水中的一种有毒重金属，三价铬(Cr(III)和六价铬Cr(VI)是在水溶液中最常见的两种氧化态。三价铬的毒性很弱，并且少量摄入有利于人类的新陈代谢，然而六价铬具有很强的致突变性和致癌性，即使是微量的六价铬也会对会导致严重的疾病，例如过敏性皮炎、肺癌和支气管癌，因此被认为是对人体最有害的八种化学物质之一。目前已有多种处理技术用于去除五价钒和六价铬，包括化学沉淀、生物修复技术、电化学方法、离子交换、光催化还原和吸附法。对比其他去除水溶液中五价钒和六价铬的方法，吸附法具有设计简单、环境友好、操作简单、吸附剂再生容易等优点，并且不需要额外的设备，是一种极具前景的水污染净化手段。因此，设计和制造一种经济和环境友好以及吸附效果优异的吸附剂具有重要意义。
钛酸纳米管(TNTs)作为二氧化钛衍生的纳米材料，以二氧化钛和氢氧化钠为原料，通过简单高效的水热法合成。钛酸纳米管具有高比表面积、稳定开放的骨架结构和良好的阳离子交换性能，被用作去除重金属阳离子的优良吸附剂。然而钛酸纳米管的零电荷点通常很低(约为3.0)，因此不利于阴离子污染物的吸附。钛酸纳米管对带负电荷的五价钒和六价铬含氧阴离子基团的吸附能力低，亲和力差。聚乙烯亚胺(PEI)是一种阳离子电荷密度超高的亲水聚合物，在主链和支链中具有丰富的活性伯胺和仲胺基团，可以通过强氢键与重金属相互作用。它可以螯合阳离子金属污染物和通过静电作用或氢键吸附阴离子。特别是对金属阴离子，聚乙烯亚胺改性吸附剂表现出高等电点和良好的静电吸引能力。同时，聚乙烯亚胺可以还原五价钒和六价铬为毒性更低达到四价钒和三价铬。迄今为止，研究人员已经报道了聚乙烯亚胺改性的各种无机底物(如纳米级粘土材料、氧化石墨烯、磁性铁基材料等)对废水中六价铬表现出良好的吸附和还原能力。
发明内容
为了解决钛酸纳米管对重金属阴离子基团吸附能力低，亲和力差的问题，本发明通过戊二醛交联法引入拥有大量的胺和亚胺官能团的聚乙烯亚胺来修饰钛酸盐纳米管，以提高其对重金属阴离子的亲和力，开发出了新型的有机-无机杂化物。
本发明提供一种聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料。
聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，其结构为：聚乙烯亚胺包覆在钛酸纳米管表面；其中，所述钛酸纳米管为中空管状纳米结构，内径为4～5nm，外径为8～10nm，管长超过200nm，其分子式为NaxH2-xTi3O7，0＜x≤2；聚乙烯亚胺的重均分子量为600～70000。
在一种实施方式中，聚乙烯亚胺重均分子量为70000。
本发明解决的第二个技术问题是提供一种聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法。
聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法：以聚乙烯亚胺和钛酸纳米管为原料，以戊二醛为交联剂，在水溶液中进行反应，制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料；
所述钛酸纳米管的制备方法为：将二氧化钛纳米颗粒分散在氢氧化钠溶液中，得到混合物，再将混合物转移至高压反应釜中进行水热反应，得到白色沉淀；然后用水洗涤白色沉淀，直到上清液pH为9.0～11.0，最后，分散固体、干燥，制得钛酸纳米管；其中，当二氧化钛纳米颗粒为锐钛型时，水热反应温度为120～140℃，反应时间为6～12h；当二氧化钛纳米颗粒为金红石型时，水热反应温度为120～140℃，反应时间为至少24h。
在一种实施方式中，在制备钛酸纳米管时，二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1～1.5:56；优选的，二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1.5:56。
在一种实施方式中，在制备钛酸纳米管时，所述二氧化钛为锐钛型二氧化钛；优选的，水热反应温度为130℃，反应时间为6h。
在一种实施方式中，在制备钛酸纳米管时，洗涤直到上清液pH为10.0。
在一种实施方式中，所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法中，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为1:0.8～4:1～7；优选的，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为0.45～0.75:0.6:1；更优选的，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为0.6:0.6:1。
在一种实施方式中，在制备聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料时，戊二醛在水溶液中的浓度为0.8％～2.5％；优选的，戊二醛在水溶液中的浓度为0.8％。
在一种具体的实施方式中，聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法为：将聚乙烯亚胺、水和钛酸纳米管混合，使聚乙烯亚胺与钛酸纳米管充分均匀的接触，然后再加入戊二醛溶液，混合反应0.8～2h，得到粉褐色产物，再洗涤、干燥，得到聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料；优选的，加入戊二醛后，反应1h。
本发明解决的第三个技术问题是提供聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的应用。
所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子；优选的，所述重金属离子为含重金属的阴离子；更优选的，所述重金属离子为含五价钒的阴离子或含六价铬的阴离子。
本发明的有益效果：
(Ⅰ)以钛酸盐纳米管为原料，采用低成本、简便的方法合成了新型聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，该材料可用于去除水中五价钒和六价铬阴离子。
(Ⅱ)本发明制备的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料可提高钛酸纳米管的等电点和增加其表面吸附位点，进一步提升了吸附剂对五价钒和六价铬阴离子的吸附能力。
(Ⅲ)该吸附剂通过静电吸引、还原反应和表面络合等机理快速去除水溶液中的五价钒和六价铬，与其他吸附剂进行比较，具有更高的吸附率，本发明生产过程简单，制备过程易于控制、生产时间短、生产效率高，对环境污染小，有利于大规模生产，具有较高的工业利用价值。
(IV)该吸附剂可循环再生。
附图说明
图1为(a)钛酸纳米管、(b)聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的SEM图。
图2为(a)钛酸纳米管、(b)聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的TEM图。
图3为钛酸纳米管、聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的XRD图。
图4为钛酸纳米管、聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的FTIR图。
图5为聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料吸附V(V)的吸附容量随吸附时间的关系曲线。
图6为聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料吸附Cr(VI)的吸附容量随吸附时间的关系曲线。
具体实施方式
本发明提供一种聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料。
聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，其结构为：聚乙烯亚胺包覆在钛酸纳米管表面；其中，钛酸纳米管为中空管状纳米结构，内径为4～5nm，外径为8～10nm，管长超过200nm，其分子式为NaxH2-xTi3O7，0＜x≤2；聚乙烯亚胺重均分子量为600～70000M.W。
为了提高聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的吸附效果，所述聚乙烯亚胺重均分子量为70000M.W。
本发明制得的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，对重金属阴离子，特别是含有五价钒和六价铬的阴离子，具有很好的吸附效果。
本发明解决的第二个技术问题是提供一种聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法。
聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法，步骤为：以聚乙烯亚胺和钛酸纳米管为原料，以戊二醛为交联剂，在水溶液中进行反应，制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料；
所述钛酸纳米管的制备方法为：将二氧化钛纳米颗粒加入到氢氧化钠溶液中，混合，使二氧化钛在溶液中充分分散，得到混合物，将该混合物转移至高压反应釜中进行水热反应，得到白色沉淀；用水洗涤白色沉淀，直到上清液pH为9.0～11.0，然后分散固体，干燥，制得钛酸纳米管；其中，当二氧化钛纳米颗粒为锐钛型时，水热反应温度为120～140℃，反应时间为6～12h；当二氧化钛纳米颗粒为金红石型时，水热反应温度为120～140℃，反应时间为至少24h。
本发明通过交联法将聚乙烯亚胺负载于钛酸纳米管表面，制备出具有大比表面积和多活性吸附位点的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，其吸附性能得到了增强。同时，钛酸纳米管的存在降低了聚合物的聚集密度，扩大了聚合物的比表面积，从而提高了整体吸附性能。
在一种实施方式中，在制备钛酸纳米管时，二氧化钛纳米颗粒与氢氧化钠的摩尔比为1～1.5:56。；优选的，二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1.5:56。
为了使二氧化钛在溶液中充分分散，可以采用将二氧化钛纳米颗粒加入到氢氧化钠溶液中，搅拌至少10h，超声至少2h；优选的，搅拌12h，超声2h。
为了减少反应时间、进一步提高吸附效果，在制备钛酸纳米管时，使用锐钛型二氧化钛。其中，所述的锐钛型二氧化钛纳米粉末纯度99.8％，平均直径10～25nm，可用任何实验室自制或市售的同种类型的二氧化钛粉末代替。
本发明制备钛酸纳米管的反应温度控制在120～140℃，如果温度过低，得到的是钛酸纳米片，温度过高容易形成钛酸纳米纤维。另外，本发明的反应时间应控制在本发明限定范围内，如果时间过长，钛酸纳米管会转化成钛酸纳米纤维。
在制备钛酸纳米管时，为了进一步提高产品的吸附效果，将氢氧化钠溶液和锐钛型纳米二氧化钛混合后转移至高压反应釜中，于130℃反应6h。
为了进一步提高产品的吸附效果，在制备钛酸纳米管时，用水洗涤白色沉淀，至上清液pH为10。
其中，在钛酸纳米管的制备方法中，分散固体采用乙醇。分散固体后，干燥钛酸纳米管可以选在60℃的温度下进行。
在制备复合材料时，一种实施方式中，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为1:0.8～4:1～7；
为了进一步提高产品的吸附效果，在另一种实施方式中，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为0.6:0.6:1。
在一种实施方式中，戊二醛在水溶液中的浓度为0.8％～2.5％；优选的，戊二醛在水溶液中的浓度为0.8％。
在一种具体的实施方式中，聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的制备方法为：将聚乙烯亚胺、水和钛酸纳米管混合，使聚乙烯亚胺与钛酸纳米管充分均匀的接触，然后再加入戊二醛溶液，混合反应0.8～2h，得到粉褐色产物，洗涤并干燥，得到聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料；
其中，洗涤的目的是为了去除残留的聚乙烯亚胺和未反应的戊二醛；干燥温度可以选择60℃。
优选的，加入戊二醛溶液后，混合反应1h。
为了使聚乙烯亚胺与钛酸纳米管充分均匀接触，可以采用的方法为：将聚乙烯亚胺溶于水中得到聚乙烯亚胺溶液，再将钛酸纳米管浸入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌至少1h，然后超声处理至少30min。
本发明还提供聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的应用。
在一种实施方式中，所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子。
在另外一种实施方式中，所述重金属离子为含重金属的阴离子。
在一种具体的实施方式中，所述重金属离子为含五价钒的阴离子或含六价铬的阴离子。其中，五价钒的阴离子包括H2VO4 -、H2V2O7 2-、HVO4 2-和VO4 3-；六价铬的阴离子包括HCrO4 -、Cr2O7 2-和CrO4 2-。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
(1)材料的制备：
A、将1.5g锐钛型二氧化钛纳米颗粒(99.8％，平均直径10～25nm)加入到70mL 10M氢氧化钠溶液中，室温磁力搅拌12h，接着超声2h，然后将该混合物转移至聚四氟乙烯高压反应中釜中，于130℃反应6h。将得到的白色沉淀用去离子水反复洗涤，直到洗涤液的上清液pH为10.0。最后，用乙醇分散固体，在60℃下干燥过夜，生成钛酸纳米管。
B、将1.2g的聚乙烯亚胺(浓度为50％,M.W.70000)溶于100mL水中，将得到的钛酸纳米管(0.6g)浸入聚乙烯亚胺溶液中，搅拌1h，然后超声处理30min。然后，在上述混合物中加入20mL 5wt％的戊二醛溶液，搅拌1h。将生成的粉褐色反应物用去离子水洗涤悬浮液数次，以去除残留的聚乙烯亚胺和未反应的戊二醛。最终产物被分离并在60℃下干燥至恒重，得到聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料S1-0.6。
实施例2
本实施例制备了聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，与实施例1的制备方法相比，仅步骤B中聚乙烯亚胺的使用量不同，其余步骤均相同。
聚乙烯亚胺(50％,M.W.70000)使用了0.3、0.6、0.9、1.5g，分别制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料S1-0.15、S1-0.3、S1-0.45、S1-0.75。
对比例1
实施例1制备的钛酸纳米管。
对比例2
本对比例制备了聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，与实施例1的制备方法相比，仅步骤A不同，步骤B完全相同。
步骤A工艺为：将1.5g锐钛型二氧化钛纳米颗粒(99.8％，平均直径10～25nm)加入到70mL 10M氢氧化钠溶液中，室温磁力搅拌12h，接着超声2h，然后将该混合物转移至聚四氟乙烯高压反应中釜中，于130℃反应6h。将得到的白色沉淀用去离子水反复洗涤，直到上清液pH为中性。最后，用乙醇分散固体，在60℃下干燥过夜，生成钛酸纳米管。
再按照实施例1中步骤B的方法制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料D2。
对比例3
本对比例制备了聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，与实施例1的制备方法相比，仅步骤A不同，步骤B完全相同。
步骤A工艺为：将1.5g锐钛型二氧化钛纳米颗粒(99.8％，平均直径10～25nm)加入到70mL 10M氢氧化钠溶液中，室温磁力搅拌12h，接着超声2h，然后将该混合物转移至聚四氟乙烯高压反应中釜中，于130℃反应6h。将得到的白色沉淀用0.1mol/L的HCl、去离子水反复洗涤，直到上清液pH为4.0。最后，用乙醇分散固体，在60℃下干燥过夜，生成钛酸纳米管。
再按照实施例1中步骤B的方法制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料D3。
对比例4
本对比例制备了聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，与实施例1的制备方法相比，仅步骤A不同，步骤B完全相同。
步骤A工艺为：将1.5g锐钛型二氧化钛纳米颗粒(99.8％，平均直径10～25nm)加入到70mL 10M氢氧化钠溶液中，室温磁力搅拌12h，接着超声2h，然后将该混合物转移至聚四氟乙烯高压反应中釜中，于130℃反应6h。将得到的白色沉淀用去离子水反复洗涤，直到上清液pH为13.0。最后，用乙醇分散固体，在60℃下干燥过夜，生成钛酸纳米管。
再按照实施例1中步骤B的方法制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料D4。
试验例1材料的表征
对实施例1制得的复合材料进行检测。
采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)检测样品的形貌，其照片如图1和2所示。从SEM图像可以看出，未改性的线状的钛酸纳米管具有干净光滑的表面(图1a)，骨架结构的聚集形成了无数的孔隙。在钛酸纳米管表面引入聚乙烯亚胺后，表面变得粗糙不平(图1b)。TEM图像显示出钛酸纳米管均匀空心多层管状纳米结构，内径为4～5nm，外径为8～10nm(图2a)。聚乙烯亚胺交联在钛酸纳米管表面后，形成了均匀的核-壳二元纳米结构(图2b)。
采用粉末X射线衍射仪获得了材料的X射线衍射图(XRD),其照片如图3所示。钛酸纳米管的特征峰(9.5°、24°、28°和48°)显示出良好的结晶度，对应的分子式为NaxH2-xTi3O7(0＜x≤2)，该特征峰由共享边的TiO6八面体块连接。对于聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，14°至24°的宽峰表明形成了非晶态的聚乙烯亚胺交联物。此外，改性前后的峰位没有显著差异，说明管状结构保持不变。
采用傅里叶转化红外光谱仪检测了材料的FTIR谱图，如图4所示。从3200～3550cm-1的波段是由于吸附水分子引起的弹性振动,在1627cm-1的变形振动归因于H-O-H和Ti-OH的振动。此外，在910cm-1处的峰值属于Ti-O伸缩振动。在聚乙烯亚胺改性后，在1560和1460cm-1处出现了与酰胺键和氨基基团对应的特征峰，表明通过一种简单的戊二醛辅助的交联法成功地将聚乙烯亚胺引入到钛酸纳米管上。此外，还能观测到在2940和2830cm-1处C-H的对称和不对称伸缩振动峰。
试验例2聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料V(V)和Cr(VI)去除的应用。
(1)溶液配制：
V(V)溶液：由超纯水和偏钒酸钠配制得到。
Cr(VI)溶液：由超纯水和重铬酸钾配置得到。
测试过程中，利用0.1％的盐酸、0.1％的氢氧化钠溶液调pH。
(2)试验方法：
取0.01g聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，加入到50mL的50ppm V(V)溶液中，调节pH为3.0,室温(25℃)水浴振荡吸附。不同时间取样、离心，取上清液进行紫外-可见分光光谱仪检测，测定601nm波长处的吸光度。
取0.01g聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料，加入到50mL的50ppm Cr(VI)溶液中，调节pH为2.0,室温(25℃)水浴振荡吸附。不同时间取样、离心，取上清液进行紫外-可见分光光谱仪检测，测定540nm波长处的吸光度。
(3)检测结果：
复合材料S1-0.6：其对V(V)吸附容量随吸附时间的关系曲线如图5所示，吸附20分钟后，吸附容量为225.53毫克/克，V(V)的去除率达90％，吸附反应进行60分钟左右达到平衡，最大吸附容量为247.54毫克/克。在相同条件下，吸附剂循环再生使用5次后，对50ppm V(V)溶液，在吸附120min时的去除率为89.95％。其对Cr(VI)吸附容量随吸附时间的关系曲线如图6所示，吸附20分钟后，吸附容量为203.09毫克/克，Cr(VI)的去除率达80％，吸附反应进行80分钟左右达到平衡，最大吸附容量为245.41毫克/克。在相同条件下，吸附剂循环再生使用5次后，对50ppm Cr(VI)溶液，吸附120min时的去除率为88.41％。
吸附剂循环再生的方法：将1g饱和吸附后的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管加入到100mL0.05M NaOH溶液中，摇匀240min，完全解吸，再用清水反复清洗直至上清液呈中性。再生的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管在接下来的五个循环的吸附实验中被使用。
S1-0.15：吸附120min后，对V(V)的去除率为78.53％；对Cr(VI)的去除率为51.28％。
S1-0.3：吸附120min后，对V(V)的去除率为88.36％；对Cr(VI)的去除率为70.05％。
S1-0.45：吸附120min后，对V(V)的去除率为96.48％；对Cr(VI)的去除率为88.79％。
S1-0.6：吸附120min后，对V(V)的吸附容量为247.54mg/g、去除率为99.02％；对Cr(VI)的吸附容量245.41mg/g、去除率为98.16％。
S1-0.75：吸附120min后，对V(V)的去除率为96.98％；对Cr(VI)的去除率为94.01％。
对比例1：吸附120min后，对V(V)的去除率为20.18％；对Cr(VI)的去除率为17.18％。
对比例2：吸附120min后，对V(V)的吸附容量为180.33mg/g、去除率为72.13％；对Cr(VI)的吸附容量为150.67mg/g、去除率为60.27％。
对比例3：吸附120min后，对V(V)的吸附容量为139.72mg/g、去除率为55.89％；对Cr(VI)的吸附容量为102.87mg/g、去除率为41.15％。
对比例4：吸附120min后，对V(V)的吸附容量为203.87mg/g、去除率为81.55％；对Cr(VI)的吸附容量为194.66mg/g、去除率为77.87％。
试验例3
改变试验例2中待测溶液的pH值，用实施例1的材料进行测试，吸附时间为120min，结果如下表所示：
Figure BDA0003290063450000081
Figure BDA0003290063450000082
Figure BDA0003290063450000091
试验例4
改变试验例2中V(V)的初始浓度、Cr(VI)的初始浓度，用实施例1的材料进行测试，吸附时间为120min，结果如下表所示：
Figure BDA0003290063450000092
Figure BDA0003290063450000093
试验例5
改变试验例2中的吸附温度，在V(V)的初始浓度为100ppm、Cr(VI)的初始浓度为100ppm的条件下，用实施例1的材料进行测试，吸附时间为120min，结果如下表所示：
不同温度下对V(V)的吸附效果的影响
Figure BDA0003290063450000094
不同温度下对Cr(VI)的吸附效果的影响
Figure BDA0003290063450000095

Claims (9)

1.聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途；其中，所述重金属离子为含五价钒的阴离子或含六价铬的阴离子；所述聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料的结构为聚乙烯亚胺包覆在钛酸纳米管表面，所述钛酸纳米管为中空管状纳米结构，内径为4~5nm，外径为8~10 nm，管长超过200 nm，其分子式为NaxH2-xTi3O7，0＜x≤2；聚乙烯亚胺的重均分子量为600~70000 M.W。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于，所述聚乙烯亚胺重均分子量为70000 M.W。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料采用如下方法制备得到：
以聚乙烯亚胺和钛酸纳米管为原料，以戊二醛为交联剂，在水溶液中进行反应，制得聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料；
所述钛酸纳米管的制备方法为：将二氧化钛纳米颗粒分散在氢氧化钠溶液中，得到混合物，再将混合物转移至高压反应釜中进行水热反应，得到白色沉淀；然后用水洗涤白色沉淀，直到上清液pH为9.0~11.0，最后，分散固体、干燥，制得钛酸纳米管；其中，当二氧化钛纳米颗粒为锐钛型时，水热反应温度为120~140℃，反应时间为6~12h；当二氧化钛纳米颗粒为金红石型时，水热反应温度为120~140℃，反应时间为至少24h。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于：在钛酸纳米管的制备方法中，二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1~1.5:56。
5.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于：在钛酸纳米管的制备方法中，所述二氧化钛为锐钛型二氧化钛，水热反应温度为130℃，反应时间为6 h。
6.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于：在钛酸纳米管的制备方法中，洗涤直到上清液pH为10.0。
7.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于，聚乙烯亚胺、钛酸纳米管和戊二醛的重量比为1:0.8~4:1~7。
8.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于，戊二醛在水溶液中的浓度为0.8%~2.5% 。
9.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料用于吸附重金属离子的用途，其特征在于，将聚乙烯亚胺、水和钛酸纳米管混合，使聚乙烯亚胺与钛酸纳米管充分均匀的接触，然后再加入戊二醛溶液，混合反应0.8~2 h，得到粉褐色产物，再洗涤、干燥，得到聚乙烯亚胺-钛酸纳米管复合材料。
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