Page 175 - 精细化工2019年第8期
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第 8 期 龚 磊，等: 柚皮粉复合高吸水树脂吸附溶液中 Cu 的行为及机理 ·1663·
的 Cu 2p 3/2 结合能主峰位于 933.5 eV 处，且 942.5 eV 链的断裂及各基团的分解；600~650 ℃间无明显失
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位置处出现了一明显的卫星峰，表现出 Cu 的谱线 重，表明 PP-SA 网络骨架基本分解完全；650~700 ℃
特征。以上分析表明，被吸附的铜物种在 PP-SA 中 又呈现快速失重，此温度范围与 CuSO 4 的分解温度
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以 Cu 的形式存在。 一致，因此该失重应为 CuSO 4 的分解，表明 PP-SA
所吸附的 Cu 有部分以硫酸铜形式存在。之后继续
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升温至 800 ℃，不再失重，总失重约为 82%。
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图 3 PP-SA 吸附 Cu 饱和干燥后 Cu 2p 3/2 的 XPS 谱图
Fig. 3 XPS spectra of Cu 2p 3/2 of dry PP-SA saturated
with Cu ions
图 4 吸蒸馏水饱和（a）及吸硫酸铜溶液饱和（b）后
2.7 TG 分析 PP-SA 的 TG 曲线
Fig. 4 TG curves of PP-SA saturated with water (a) and
图 4 为分别吸蒸馏水及硫酸铜溶液饱和后的
copper sulfate solution（b）
PP-SA 热失重曲线图。两个样品的失重曲线从室温
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至 500 ℃是完全一致的，失重约 60%，因样品均吸 2.8 PP-SA 吸附 Cu 机理
液饱和，含水量较高，此失重应为水分的失去。室 PP-SA 由柚皮粉接枝 P（AA-AM）形成，因此
温至 250 ℃时失重约 20%，这应当是 PP-SA 内受约 网络骨架上有大量羧基、酰胺基及羟基等活性基团，
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束较弱的自由水的挥发，250~310 ℃之间失重缓慢， 可与 Cu 通过配位作用或离子交换形成吸附 [15-16] ，
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自由水挥发完全。300 ℃之后样品快速失重，这应 图 5 展示了 PP-SA 吸附 Cu 的几种方式：（1）PP-SA
为 PP-SA 内结合水的失去，因结合水与聚合物之间 的制备过程中以 Na(OH)中和了大部分 AA，因此分
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以氢键连接，能量较高，故失水所需温度较高。吸 子链上有大量—COONa 基团，溶液中的 Cu 与 Na +
水饱和的 PP-SA 样品在 500 ℃之后仍继续快速失 可进行等电荷交换，生成—COO···Cu···OOC—，实
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重，至 800 ℃时总失重约为 82%，但仍未失重完全， 现对 Cu 的吸附；（2）PP-SA 分子链上提供了大量
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这应与样品较高的结合水含量有关。因 PP-SA 对硫 —CONH 2 ，其中 N 上有一对孤电子对，Cu 的价层
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酸铜溶液的吸液量较小，故吸硫酸铜溶液饱和的 电子结构为 3d ，反应过程中易发生重排形成 4 个
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PP-SA 样品在 500 ℃应失水完全，其失重曲线在 sp d 杂化轨道，此时 Cu 可与 4 个—NH 2 基团以配
500~600 ℃呈现的快速失重为 PP-SA 网络骨架分子 位键相结合形成配离子，即通过螯合作用进行吸
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图 5 PP-SA 吸附 Cu 机理
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Fig. 5 Proposed mechanisms of the adsorption of PP-SA for Cu
