聚丙烯酸钠是一种高吸水性树脂，主要用作吸水剂[1-2]。硫酸钙晶须是一类强度高的无机针状纤维类材料。但硫酸钙晶须（CSW）在水溶液等极性环境中会发生水化作用，因此需要对其进行改性，抑制其水化作用[3]。本文将疏水改性后的硫酸钙晶须和丙烯酸作为原料，MBA为交联剂，APS为引发剂经过聚合反应制备晶须/聚丙烯酸复合材料，考察改复合材料对Cu2+的吸附。
1 材料与方法
1.1主要仪器与材料
722N型分光光度计、TENSOR27型傅里叶变换红外光谱仪。改性硫酸钙晶须（自制）；过硫酸铵（APS）、N,N’-亚甲基双丙烯酰铵（MBA）、丙烯酸、氢氧化钠、硫酸铜(五水）、三聚磷酸钠（STPP），均购自成都市科龙工试剂厂。
1.2 试验方法
1.2.1 改性硫酸钙晶须/聚丙烯酸钠复合材料的制备 称取一定量的丙烯酸，然后加NaOH进行中和，得到丙烯酸钠。在丙烯酸钠溶液中加入一定量的MBA，充分溶解后，加入经STPP改性的硫酸钙晶须（STPP含量为晶须的5%）并充分混合均匀。与此同时，将APS充分溶解之后倒入恒压漏斗中待用。在搅拌状态下，将APS溶液滴入丙烯酸钠与STPP改性晶须的混合液之中。待聚合完全后，将产物烘干粉碎，用分样筛取60-80目的样品，待测。
1.2.2 标准曲线的制作 称取20 g CuSO4·5H2O于500mL烧杯中，搅拌溶解后转移到1000mL的容量瓶中，定容后上下震荡三次，静置五分钟，即配成了20g/L的硫酸铜溶液。以此为母液，然后将母液稀释为：15g/L、10g/L、7.5g/L、5g/L。然后在最大吸收波长810nm处，以蒸馏水为空白，分别测的5g/L、7.5g/L、10g/L、15g/L、20g/L硫酸铜溶液的吸光度。所得标准曲线公式，。
1.2.3复合材料吸附Cu2+测试 吸附量Q(mg/g)的计算公式：。其中，溶液用量的体积，L；吸附前铜离子的浓度，g/L；吸附后铜离子的浓度，g/L；改性硫酸钙晶须复合材料的用量，g。在25℃下，取m = 0.1 g的改性硫酸钙晶须/聚丙烯酸钠复合材料，加入V=50 mL不同浓度的硫酸铜溶液中，并充分振荡。吸附前硫酸铜溶液浓度C1分别为20 g/L、15 g/L、10 g/L、7.5 g/L、5 g/L。吸附后，C2通过测定吸光度A来确定。
2 结果与讨论
2.1改性硫酸钙晶须复合材料红外表征
图 1 STPP改性晶须含量为10%的硫酸钙晶须/聚丙烯酸钠复合材料红外图
由图1可以看出，当改性硫酸钙晶须与聚丙烯酸钠复合后，在复合材料的红外图谱上出现了可归属于—COONa中的羰基伸缩振动峰和—COOH的羰基弯曲振动峰，证明了聚丙烯酸高分子链的存在，通过本实验，得到了改性硫酸钙晶须/聚丙烯酸钠复合材料。
2.2 改性硫酸钙晶须/聚丙烯酸钠复合材料对Cu2+的吸附
图 3不同硫酸铜浓度下STPP改性CSW/聚丙烯酸钠复合材料对Cu2+的吸附
图3是不同硫酸铜浓度下STPP改性CSW/聚丙烯酸钠复合材料吸附性能，从图可以看出不同晶须含量的复合材料吸附Cu2+的量存在一定的差异，随着硫酸铜溶液的浓度的逐渐增加，复合材料的吸附量在波动。在所有含量的吸附图中，硫酸铜溶液浓度为20 g/L下吸附量相对最小，推测可能是因为：一般复合材料的吸附分为物理吸附和化学吸附，物理吸附主要是通过分子间作用力进行表面吸附；化学吸附是通过离子键结合吸附，本论文所制备复合材料两种吸附都有；并且表面和内部都能吸附，当溶液浓度太高，铜离子较多，表面的官能团和铜离子结合，将表面的孔道堵住，对复合材料内部吸附铜离子产生阻碍，吸附阻力大，吸附动力较小，使得总体吸附量下降；在晶须含量为7.5 %、10 %、15 %的图来看都是在低浓度下5 g/L吸附量最大，推测可能是浓度较低，一是物理吸附在表面吸附的铜离子较少，从而使内部化学吸附能够吸附较多，整体吸附能力较强；二是该种复合材料亲水易膨胀，低浓度的母液易使其膨胀，孔道更容易打开，从而吸附能力较强。在晶须含量为5 %、20 %的图来看吸附量最大的硫酸铜溶液浓度为10 g/L，在这个浓度下物理吸附和化学吸附都能够达到最大的吸附量，达到790 mg/g。
3 结论
综上所述，通过改性硫酸钙晶须与聚丙烯酸钠复合制备得到的晶须/聚丙烯酸钠复合材料对Cu2+有较好的吸附作用，该材料将在重金属离子吸附领域有一定的应用前景。
参考文献
[1] 谭凤梅, 严琪, 刘韩, 等. 聚丙烯酸钠/丙烯酰胺复合物的制备及其吸附[J]. 化学工程, 2019, 47(11): 19-24.
[2] 霍景沛, 张裕邦, 邹婉莹, 等. 聚丙烯酸钠高吸水性复合材料的研究[J]. 化学推进剂与高分子材料, 2019, 17(1): 55-57.
[3] 王明威, 曹建新, 谢贵明, 等. 油酸钠改性无水硫酸钙晶须及其机理研究[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(10): 1936-1944.
基金项目：自贡市科技局技术创新项目（项目编号：2015HX17），精细化工助剂及表面活性剂四川省高校重点实验室项目（项目编号：2018JXY03）。
作者简介：陈永忠（1970-），男，籍贯四川自贡，博士，讲师，研究方向为化工新材料、环境化学。
