Trên thế giới đã cĩ nhiều nghiên cứu về việc xử lí bã thải chè và các chất thải chè (phụ phẩm tạo ra trong quá trình trồng chè) mà hàng năm vẫn phát sinh với số lượng lớn để ứng dụng vào làm vật liệu hấp phụ với chi phí thấp và hiệu quả cao. Cịn ở Việt Nam mặc dù hàng năm cũng tạo ra một lượng rất lớn bã thải chè nhưng hầu như chưa cĩ nghiên cứu nào về vấn đề này.
Theo các nghiên cứu, từ bã thải chè, các chất thải chè cĩ thể được xử lí và dùng trực tiếp hoặc biến tính để trở thành vật liệu hấp phụ cho cả khơng những hợp chất hữu cơ như metylen xanh, metyl da cam… mà cịn cả một số ion kim loại như : Cu(II), Ni(II), Cr(III), Pb(II)…
* Sử dụng bã chè, các chất thải chè chưa biến tính
N. Nasuha và cộng sự [25] đã tiến hành nghiên cứu sự hấp phụ metylen xanh (MB) từ dung dịch nước của chất thải chè. Các thí nghiệm hấp phụ được thực hiện với điều kiện khác nhau về: các nồng độ ban đầu (50- 500mg /L), pH 3-12, khối lượng vật liệu hấp phụ ( 0,05-1g ) và nhiệt độ ( 30-50◦C) . Các kết quả ở trạng thái cân bằng được mơ tả khá tốt thao mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich. Trong đĩ sự hấp thụ được mơ tả tốt nhất theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại là 147,154 và 156mg /g ở tương ứng ở 30, 40 và 50°C. Ba mơ hình động học, động học hấp phụ bậc 1, động học hấp phụ bậc 2 và khuếch tán trong hạt đã được sử dụng để mơ tả các cơ chế hấp phụ. Kết
quả thực nghiệm cho thấy phương trình động học bậc hai là mơ hình tốt nhất mơ tả sự hấp phụ này với hệ số tương quan R > 0,99. Từ đĩ cho thấy chất thải chè cĩ tiềm năng lớn để được sử dụng như vật liệu hấp phụ hiệu quả cho việc loại bỏ metylen xanh. Nghiên cứu này xuất phát từ thực tế ở Malaysia trong khi thu hoạch chè phát sinh lượng rất lớn các phần phụ phẩm như cành, thân hay lá chè già…Ước tính hơn 10.000 tấn chất thải chè được tạo ra mỗi năm.
Ngồi ra, từ thực tế đĩ nhĩm nghiên cứu trên cũng đã nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ chế tạo từ lá chè. Trong nghiên cứu này, lá chè đã được sử dụng như một vật liệu hấp phụ mới và chi phí thấp cho các thuốc nhuộm cation (metylen xanh). Tiến hành hấp phụ ở 30°C. Các kết quả thử nghiệm được phân tích bằng các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. Trong đĩ, các kết quả được mơ tả tốt nhất theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và khả năng hấp phụ đơn lớp được tìm thấy là 300,052 mg/g. Kết quả cho thấy lá chè là chất thải cĩ tiềm năng được sử dụng như một vật liệu hấp phụ chi phí thấp để loại bỏ metylen xanh từ dung dịch nước của nĩ.
Md. Tamez Uddin và cộng sự [22] dựa trên lượng bã chè lớn phát sinh từ các hộ gia đình ở Bangladesh đã nghiên cứu và tiến hành đề xuất quy trình xử lí bã thải chè thành vật liệu hấp phụ. Kết quả thu được dung lượng hấp phụ cực đại đạt là 85,16 mg/g cao hơn so với khả năng hấp phụ của một số vật liệu hấp phụ được nghiên cứu gần đây. Và cân bằng hấp phụ đạt được trong vịng 5 giờ cho nồng độ metylen xanh là 20-50 mg/l.
N. Dizadji và cộng sự [23] đã tiến hành nghiên cứu sự hấp phụ đồng và crom bởi bã chè trong các dung dịch nước của nĩ tại các giá trị khác nhau của pH. Trong các thí nghiệm sự hấp phụ tốt nhất xảy ra trong dung dịch nước nitrat đồng ngậm nước ở khoảng pH 5-6. Tương tự như vậy hấp phụ tối đa trong dung dịch kali cromat là ở pH 2-3. Tính được dung lượng hấp phụ cực đại của Cu(II) là 60 mg/g (II) ở pH = 5, dung lượng hấp phụ cực đại của Cr(VI) là khoảng 19 mg/g ở pH = 2. Các dữ liệu thu được ở trạng thái cân bằng mơ tả theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir và Freundlich. Kết quả cũng cho thấy sự hấp phụ này tuân theo động học hấp phụ bậc 2 với R > 0,99 cho Cu(II) và Cr (VI).
* Sử dụng bã chè biến tính
Tác giả Xiaoping Yang[30] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của bã chè biến tính bằng kiềm như một vật liệu hấp phụ mới để loại bỏ Pb (II) từ dung dịch nước. Nghiên cứu so sánh cho thấy tỷ lệ loại bỏ Pb (II) trên bã chè biến tính bằng kiềm cao hơn đáng kể so với trên bã chè chưa biến tính. Nghiên cứu cho thấy rằng pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hấp phụ Pb (II) và pH tối ưu là khoảng 4,5. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 90 phút, quá trình hấp phụ tuân theo phương trình động học hấp phụ bậc 2. Từ mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ cực đại là 64,10 mg/g ở 25°C.
Tác giả P. Panneerselvam[24] đã nghiên cứu việc loại bỏ ion Ni (II) từ dung dịch nước bởi bã chè biến tính bằng Fe3O4. Những yếu tố ảnh hưởng tới sự hấp phụ chẳng hạn như thời gian tiếp xúc, pH, nồng độ, khối lượng vật liệu hấp phụ và nhiệt độ đã đuợc nghiên cứu. Giá trị của hằng số tốc độ đã được tìm thấy là 1,90 x 10-2 min-1 tại nồng độ Ni (II) là 100 mg/l và ở 303 K. Hiệu suất hấp phụ giảm từ 99% xuỗng cịn 87% khi tăng nồng độ Ni (II) trong dung dịch từ 50 đến 100 mg/l . Nghiên cứu cũng cho thấy hiệu suất hấp thụ Ni (II) tăng khi tăng nhiệt độ từ 303- 323K và dung lượng hấp phụ cực đại là 38,3 mg/g.
Tác giả Jasmin Shah [26] và các cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ Ni (II) của vật liệu lá chè biến tính bằng formandehide. Các dữ liệu thu được ở trạng thái cân bằng mơ tả theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và tính được dung lượng hấp phụ cực đại giá trị qmax=120,5 mg/g. Quá trình hấp phụ này tuân theo động học hấp phụ bậc hai biểu kiến của Lagergren. Qua nghiên cứu nhiệt động lực học cũng chỉ ra rằng quá trình trên là quá trình tỏa nhiệt tự diễn biến. Kết quả cho thấy lá chè thải cĩ khả năng được sử dụng như một chất hấp phụ với chi phí thấp để loại bỏ Ni (II) từ dung dịch nước .
Ngồi ra, người ta cịn cĩ thể sử dụng bã chè làm nguồn nguyên liệu sản xuất than hoạt tính để tăng hiệu quả hấp phụ [28].