1.1 .Tổng quan về asen
1.4. Tổng quan về than sinh học (Biochar)
1.4.5. Một số ứng dụng của biochar trong xử lý môi trường
Trên bề mặt của biochar có chứa nhiều các nhóm chức có sẵn như C=O, C- O, COOH, COO-, OH...cùng với các cấu trúc vi lỗ rất lớn. Do vậy, biochar có thể dễ dàng tương tác/kết hợp với các vật liệu khác. Ngồi ra, biochar có chứa một số kim loại, phi kim loại do một số nguồn sinh khối từ động thực vật chứa nhiều nguyên tố kim loại và phi kim có thể ứng dụng làm vật liệu hấp phụ, xúc tác.
Các nghiên cứu loại bỏ kim loại nặng trong môi trường nước sử dụng biochar cùng với các kỹ thuật quang phổ tiên tiến gần đây đã được tiến hành để làm sáng tỏ khả năng hấp phụ và các cơ chế liên kết trong môi trường nước. Lima và cộng sự (2010) [32] đã so sánh các loại biochar khác nhau có nguồn gốc từ phân gà, thân cỏ alfalfa, lõi ngô, thân cây ngô, bã mía, cây bụi guayule, thân cây đậu nành,... để có khả năng hấp phụ Cu2 +, Cd2 +, Ni2 + trong nước. Biochar được hoạt hóa là chất hấp phụ kim loại tốt hơn do diện tích bề mặt cao và dễ dàng được lấp đầy vào các lỗ trống cũng như nhóm chức năng của chúng. Đồng thời ái lực của biochar lớn hơn so với các kim loại hóa trị hai khác.
Hơn nữa, một nghiên cứu quang phổ cấu trúc hấp thụ tia X (XAFS) đã dự đoán rằng sự hấp phụ Cu2 + trên biochar phụ thuộc vào pH [27]. Có thể kết luận rằng Cu2 + được hấp phụ vào các nhóm chức hữu cơ của biochar ở pH 6 và 7, trong khi đó azurite (Cu3(CO3)2(OH)2) và tenorite (CuO) kết tủa trong biochar ở pH 8 và 9. Kích thước nguyên tử, ion của kim loại là một thông số quan trọng khác trong khi xem xét sự hấp phụ vào biochar. Nói chung, bán kính ion của kim loại càng nhỏ thì khả năng hấp phụ càng lớn do sự thâm nhập vào lỗ rỗng trên biochar.
Ahmad và cộng sự (2014) [16] đã chỉ ra rằng rằng biochar được tạo thành từ gỗ sồi và vỏ cây sồi theo phương pháp nhiệt phân nhanh có khả năng hấp phụ Cr (VI) cao. Biochar trong nước mở ra các lỗ rỗng đã có sẵn và cung cấp thêm bề mặt bên trong để hấp phụ. Kết quả cho thấy biochar là chất khử hiệu quả cho Cr (VI) do các nhóm chức bề mặt phản ứng và diện tích bề mặt lớn. Cơ chế cho sự hấp phụ Cr (VI) trên biochar đã được đề xuất bao gồm hai phần: sự hấp phụ của Cr (VI) và quá trình khử của Cr (VI) thành Cr (III). Cr(VI) có thể bị giảm do sự hình thành các gốc carboxylic và hydroxyl có sẵn trên bề mặt biochar. Cr (III) sau đó có thể được hấp phụ lại bằng các q trình tạo phức và kết tủa bề mặt. Do đó, biochar khử Cr (VI) độc hại thành Cr hóa trị ba (III) ít độc hơn trong nước [16].
Ngoài ra, việc kết hợp của biochar với các hạt nano xúc tác quang khác nhau có khả năng nâng cao hoạt tính của biochar và khả năng loại bỏ chất ô nhiễm thông qua 2 cơ chế hấp phụ hoặc quang xúc tác.
Việt Nam là một quốc gia nông nghiệp với hơn 40,80 triệu tấn trấu và rơm rạ. Với sản lượng đó đã tạo ra một lượng lớn phụ phẩm vỏ trấu nếu không được xử lý sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do lượng lignin, xenlulozơ có trong thành phần của vỏ trấu gây nên. Từ đó nghiên cứu chế tạo và biến tính biochar từ vỏ trấu ứng dụng để xử lý asen trong nước ngầm đã được hình thành mang ý nghĩa khoa học và tính ứng dụng cao trong thực tiễn. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của pH, khối lượng vật liệu và thời gian tiếp xúc trong việc loại bỏ asen ra khỏi dung dịch nước.