Представлены результаты исследования физико-химических свойств наноразмерных сорбентов с кристаллической структурой анатаза и рутила, приготовленных методом высокоэнергетического размола из порошков диоксида титана соответствующих модификаций. Морфология, фазовый состав, свойства поверхности изучены методами СЭМ, РСА, РФЭС. Измерен ξ-потенциал суспензий сорбентов в зависимости от рН, точка нулевого заряда измерена методом “сдвига рН”. Установлено, что размол в течение 8 ч в среде изопропилового спирта приводил к существенному увеличению количества кристаллитов с размером менее 10 нм, т.е. значительно улучшал сорбционные свойства диоксида титана по отношению к экотоксикантам – ионам гексавалентого хрома и трехвалентного мышьяка – по сравнению с исходным материалом. Максимальное удаление Cr(VI) из водных растворов достигнуто в среде ацетатного буфера при рН 5, As(III) – в солянокислой среде при рН 2–3. Предложен механизм адсорбции.