本发明属于浓碱水回收技术领域，具体为一种浓碱水中铝离子环保吸附剂及其制备方法。
背景技术：
含铝浓碱废液是一种含碱量较高的废液,用普通的酸碱中和法，不但浪费了大量的酸，还会产生巨量的废渣和废水。用氢氧化铝晶析法处理时，不但投资巨大，而且铝离子去除率仅能达到50％左右，且会造成管道、阀门及晶析槽严重结垢，非常麻烦。绝大多数的铝加工企业，不但要耗费大量的片碱使用成本，而且要处理大量的浓碱废水，形成巨大的社会资源的浪费。
中国发明专利cn107583620a公开了一种壳聚糖基金属离子吸附剂及其制备方法和应用。该壳聚糖基金属离子吸附剂的制备包括：1)将氨基表面修饰的sio2纳米粉体分散于低分子醇中，加入枸橼酸进行反应，制得改性枸橼酸；2)将壳聚糖及活化剂分散于低分子醇中，加入步骤1)所得改性枸橼酸进行反应，即得。本发明提供的壳聚糖基金属离子吸附剂，将枸橼酸、氨基表面修饰的sio2引入壳聚糖结构中，增加了吸附剂的重金属吸附活性点位，对重金属离子的吸附能力进一步增强；吸附产物容易从水体中沉降分离出来，可以直接有效地应用于污水处理。
技术实现要素：
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种浓碱水中铝离子环保吸附剂及其制备方法。
本发明中二甲基亚砜能够插入高岭土的层间，进一步增大其层间距，之后通过转移至甲醇中超声，一部分甲醇分子能够与高岭土内表面的羟基发生脱水作用形成甲氧基，一部分能够以游离态插入层间，步骤s3中将纳米高岭土和十二烷基三甲基溴化铵在混合溶剂中超声4h，十二烷基三甲基溴化铵能够在纳米高岭土的层上形成孔洞，最终制备出改性高岭土，该高岭土具有较大的层间距和孔洞，具有优异的吸附性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，由如下重量份原料制成：35-50份改性高岭土，10-20份氧化钙，3-5份蒙脱土，5-10份氧化石墨烯，100-150份去离子水，1-3份醋酸，1-3份壳聚糖，0.5-1份还原剂；
该环保吸附剂由如下方法制成：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入还原剂，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75-80℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
进一步地，所述改性高岭土由如下方法制成：
步骤s1、将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀，之后加入去离子水混合，温和研磨30min，静置20h，之后在55-60℃水浴锅中干燥10h，制得处理后的高岭土，之后将处理后的高岭土加入质量分数10％的盐酸溶液中，以120r/min的转速磁力搅拌20min，抽滤并用无水乙醇洗涤三次，转移至55-60℃干燥箱中干燥20h，制得化合物a；
步骤s2、将化合物a、二甲基亚砜和去离子水加入三口烧瓶中，55-60℃水浴加热并匀速搅拌10h，抽滤、用无水乙醇洗涤三次，70℃下干燥10h，制得化合物b，之后将化合物b分散在甲醇中，超声4h，取出并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在130-140℃下反应10h，无水乙醇洗涤三次，干燥，制得纳米高岭土，控制化合物a、二甲基亚砜和去离子水的重量比为1∶10∶1；
步骤s3、将制得的纳米高岭土加入混合溶剂中，超声4h，之后加入十二烷基三甲基溴化铵，匀速搅拌并超声4h，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干，制得改性高岭土，控制纳米高岭土、混合溶剂和十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1∶50∶0.01。
步骤s1中将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀后加入去离子水，醋酸根离子能够插在高岭土的层间位置，扩大高岭土的层间距，之后加入质量分数10％的盐酸溶液中，通过酸洗除去醋酸钾离子，并使得高岭土仍然保持该结构，制得化合物a，之后步骤s2中将化合物a加入二甲基亚砜中，二甲基亚砜能够插入高岭土的层间，进一步增大其层间距，之后通过转移至甲醇中超声，一部分甲醇分子能够与高岭土内表面的羟基发生脱水作用形成甲氧基，一部分能够以游离态插入层间，步骤s3中将纳米高岭土和十二烷基三甲基溴化铵在混合溶剂中超声4h，十二烷基三甲基溴化铵能够在纳米高岭土的层上形成孔洞，最终制备出改性高岭土，该高岭土具有较大的层间距和孔洞，具有优异的吸附性能。
进一步地，步骤s1中控制高岭土与去离子水的重量比为10∶1，处理后的高岭土与质量分数10％的盐酸溶液的质量比为1∶50。
进一步地，所述还原剂为vc和硼氢化钠中的一种或两种按任意比例混合。
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入还原剂，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75-80℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
本发明的有益效果：
本发明制备出一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，通过改性高岭土和氧化钙等作为原料，改性高岭土自身具有优异的吸附性能，能够对浓碱水中的铝离子进行吸附，而且本发明各原料符合环保需求，改性高岭土在制备过程中步骤s1中将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀后加入去离子水，醋酸根离子能够插在高岭土的层间位置，扩大高岭土的层间距，之后加入质量分数10％的盐酸溶液中，通过酸洗除去醋酸钾离子，并使得高岭土仍然保持该结构，制得化合物a，之后步骤s2中将化合物a加入二甲基亚砜中，二甲基亚砜能够插入高岭土的层间，进一步增大其层间距，之后通过转移至甲醇中超声，一部分甲醇分子能够与高岭土内表面的羟基发生脱水作用形成甲氧基，一部分能够以游离态插入层间，步骤s3中将纳米高岭土和十二烷基三甲基溴化铵在混合溶剂中超声4h，十二烷基三甲基溴化铵能够在纳米高岭土的层上形成孔洞，最终制备出改性高岭土，该高岭土具有较大的层间距和孔洞，具有优异的吸附性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，由如下重量份原料制成：35份改性高岭土，10份氧化钙，3份蒙脱土，5份氧化石墨烯，100份去离子水，1份醋酸，1份壳聚糖，0.5份vc；
该环保吸附剂由如下方法制成：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入vc，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
改性高岭土由如下方法制成：
步骤s1、将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀，之后加入去离子水混合，温和研磨30min，静置20h，之后在55℃水浴锅中干燥10h，制得处理后的高岭土，之后将处理后的高岭土加入质量分数10％的盐酸溶液中，以120r/min的转速磁力搅拌20min，抽滤并用无水乙醇洗涤三次，转移至55℃干燥箱中干燥20h，制得化合物a，控制高岭土与去离子水的重量比为10∶1，处理后的高岭土与质量分数10％的盐酸溶液的质量比为1∶50；
步骤s2、将化合物a、二甲基亚砜和去离子水加入三口烧瓶中，55℃水浴加热并匀速搅拌10h，抽滤、用无水乙醇洗涤三次，70℃下干燥10h，制得化合物b，之后将化合物b分散在甲醇中，超声4h，取出并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在130℃下反应10h，无水乙醇洗涤三次，干燥，制得纳米高岭土，控制化合物a、二甲基亚砜和去离子水的重量比为1∶10∶1；
步骤s3、将制得的纳米高岭土加入混合溶剂中，超声4h，之后加入十二烷基三甲基溴化铵，匀速搅拌并超声4h，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干，制得改性高岭土，控制纳米高岭土、混合溶剂和十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1∶50∶0.01。
实施例2
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，由如下重量份原料制成：40份改性高岭土，12份氧化钙，4份蒙脱土，8份氧化石墨烯，120份去离子水，2份醋酸，2份壳聚糖，0.8份vc；
该环保吸附剂由如下方法制成：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入vc，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
改性高岭土由如下方法制成：
步骤s1、将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀，之后加入去离子水混合，温和研磨30min，静置20h，之后在55℃水浴锅中干燥10h，制得处理后的高岭土，之后将处理后的高岭土加入质量分数10％的盐酸溶液中，以120r/min的转速磁力搅拌20min，抽滤并用无水乙醇洗涤三次，转移至55℃干燥箱中干燥20h，制得化合物a，控制高岭土与去离子水的重量比为10∶1，处理后的高岭土与质量分数10％的盐酸溶液的质量比为1∶50；
步骤s2、将化合物a、二甲基亚砜和去离子水加入三口烧瓶中，55℃水浴加热并匀速搅拌10h，抽滤、用无水乙醇洗涤三次，70℃下干燥10h，制得化合物b，之后将化合物b分散在甲醇中，超声4h，取出并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在130℃下反应10h，无水乙醇洗涤三次，干燥，制得纳米高岭土，控制化合物a、二甲基亚砜和去离子水的重量比为1∶10∶1；
步骤s3、将制得的纳米高岭土加入混合溶剂中，超声4h，之后加入十二烷基三甲基溴化铵，匀速搅拌并超声4h，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干，制得改性高岭土，控制纳米高岭土、混合溶剂和十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1∶50∶0.01。
实施例3
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，由如下重量份原料制成：45份改性高岭土，18份氧化钙，4份蒙脱土，8份氧化石墨烯，140份去离子水，2份醋酸，3份壳聚糖，0.8份vc；
该环保吸附剂由如下方法制成：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入vc，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
改性高岭土由如下方法制成：
步骤s1、将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀，之后加入去离子水混合，温和研磨30min，静置20h，之后在55℃水浴锅中干燥10h，制得处理后的高岭土，之后将处理后的高岭土加入质量分数10％的盐酸溶液中，以120r/min的转速磁力搅拌20min，抽滤并用无水乙醇洗涤三次，转移至55℃干燥箱中干燥20h，制得化合物a，控制高岭土与去离子水的重量比为10∶1，处理后的高岭土与质量分数10％的盐酸溶液的质量比为1∶50；
步骤s2、将化合物a、二甲基亚砜和去离子水加入三口烧瓶中，55℃水浴加热并匀速搅拌10h，抽滤、用无水乙醇洗涤三次，70℃下干燥10h，制得化合物b，之后将化合物b分散在甲醇中，超声4h，取出并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在130℃下反应10h，无水乙醇洗涤三次，干燥，制得纳米高岭土，控制化合物a、二甲基亚砜和去离子水的重量比为1∶10∶1；
步骤s3、将制得的纳米高岭土加入混合溶剂中，超声4h，之后加入十二烷基三甲基溴化铵，匀速搅拌并超声4h，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干，制得改性高岭土，控制纳米高岭土、混合溶剂和十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1∶50∶0.01。
实施例4
一种浓碱水中铝离子环保吸附剂，由如下重量份原料制成：50份改性高岭土，20份氧化钙，5份蒙脱土，10份氧化石墨烯，150份去离子水，3份醋酸，3份壳聚糖，1份vc；
该环保吸附剂由如下方法制成：
第一步、将改性高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入vc，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
改性高岭土由如下方法制成：
步骤s1、将高岭土和醋酸钾按照1∶1的重量比混合均匀，之后加入去离子水混合，温和研磨30min，静置20h，之后在55℃水浴锅中干燥10h，制得处理后的高岭土，之后将处理后的高岭土加入质量分数10％的盐酸溶液中，以120r/min的转速磁力搅拌20min，抽滤并用无水乙醇洗涤三次，转移至55℃干燥箱中干燥20h，制得化合物a，控制高岭土与去离子水的重量比为10∶1，处理后的高岭土与质量分数10％的盐酸溶液的质量比为1∶50；
步骤s2、将化合物a、二甲基亚砜和去离子水加入三口烧瓶中，55℃水浴加热并匀速搅拌10h，抽滤、用无水乙醇洗涤三次，70℃下干燥10h，制得化合物b，之后将化合物b分散在甲醇中，超声4h，取出并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在130℃下反应10h，无水乙醇洗涤三次，干燥，制得纳米高岭土，控制化合物a、二甲基亚砜和去离子水的重量比为1∶10∶1；
步骤s3、将制得的纳米高岭土加入混合溶剂中，超声4h，之后加入十二烷基三甲基溴化铵，匀速搅拌并超声4h，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干，制得改性高岭土，控制纳米高岭土、混合溶剂和十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1∶50∶0.01。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用高岭土代替改性高岭土，制备方法如下所示：
第一步、将高岭土、蒙脱土和氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀，制得悬浮液c，之后依次加入醋酸和壳聚糖，继续匀速搅拌，直至粘稠，制得混合液d；
第二步、向混合液d中加入vc，以100r/min的转速匀速搅拌，直至还原剂分散均匀，之后转移至75℃下干燥，直至形成混合物粉末，加入氧化钙混合均匀，制得浓碱水回收用环保吸附剂。
对比例2
本对比例为市场中一种重金属离子吸附剂。
对实施例1-4和对比例1-2的吸附性能进行检测，结果如下表所示；
从上表中能够看出实施例1-4的al3+吸附量为235-248mg/g，对比例1-2的al3+吸附量为105-185mg/g；所以之后步骤s2中将化合物a加入二甲基亚砜中，二甲基亚砜能够插入高岭土的层间，进一步增大其层间距，之后通过转移至甲醇中超声，一部分甲醇分子能够与高岭土内表面的羟基发生脱水作用形成甲氧基，一部分能够以游离态插入层间，步骤s3中将纳米高岭土和十二烷基三甲基溴化铵在混合溶剂中超声4h，十二烷基三甲基溴化铵能够在纳米高岭土的层上形成孔洞，最终制备出改性高岭土，该高岭土具有较大的层间距和孔洞，具有优异的吸附性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。