1.1 .Tổng quan về asen
1.4. Tổng quan về than sinh học (Biochar)
1.4.1. Tính chất của biochar
Tính chất của biochar phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: nhiệt độ, thời gian, tốc độ gia nhiệt và nguyên liệu sử dụng trong quá trình nhiệt phân để sản xuất biochar.
Các thành phần chính của biochar
Tùy theo phương pháp chế tạo mà hiệu suất thu hồi biochar từ phụ phẩm nơng nghiệp có thể đạt được 20-30%. Thành phần chính của biochar gồm có hàm lượng cacbon, chất bay hơi, độ ẩm và tro (chất khoáng). Tỷ lệ các thành phần này trong biochar phụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân và bản chất của nguyên liệu sử dụng để tạo biochar (Bảng 1.1). Hầu hết biochar được tạo ra trong khoảng nhiệt độ từ 450-550 oC nên sẽ ảnh hưởng đến việc mất N và S. Tuy nhiên, nếu sản x́t biochar từ một số ngun liệu giàu N thì có thể giữ được 50% N và tất cả S khi nhiệt phân ở 450 oC [19]. Khi nhiệt độ nhiệt phân càng cao thì biochar có thành phần cacbon và hiệu suất thu hồi càng thấp (Hình 1.4).
Bảng 1.1. Tỷ lệ tương đối của các thành phần chính trong biochar [19]
Thành phần Tỉ lệ (% trọng lượng)
Cacbon cố định 50 - 90
Chất bay hơi 0 - 40
Độ ẩm 1 - 15
Hình 1. 4. Đặc tính của biochar thay đổi theo q trình nhiệt phân [19] Diện tích bề mặt riêng của biochar
Diện tích bề mặt riêng của biochar phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và sinh khối dùng để sản x́t biochar. Khi nhiệt độ càng tăng thì diện tích bề mặt riêng của biochar càng lớn. Khi nhiệt phân biochar ở nhiệt độ < 400oC thì hầu hết biochar có diện tích bề mặt riêng < 10 m2/g, tuy nhiên khi nhiệt độ tăng lên từ 500 -700 oC thì biochar thu được sẽ cho diện tích bề mặt riêng lớn hơn [16]. Một nghiên cứu cho thấy khi nhiệt phân vỏ lạc ở nhiệt độ 400 đến 600oC thì diện tích bề mặt riêng của biochar tăng từ 3 đến 85 m2/g. Điều này có thể giải thích do sự loại bỏ các nhóm chức chứa H và O (gồm có mạch thẳng ankyl, este C=O, –CO và nhóm phenolic – OH [23].
Thành phần hóa học và các nhóm chức bề mặt của biochar
Thành phần hóa học và đặc tính của các nhóm chức bề mặt trong biochar phụ thuộc lớn vào nguyên liệu, tác nhân hoạt hóa và nhiệt độ nhiệt phân tạo biochar. Khi nhiệt độ nhiệt phân càng cao có thể làm giảm nhóm chức bề mặt, nhất là nhóm chức cacboxyl do nhóm này bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, trên bề mặt biochar có chứa các nhóm amino (chitin, chitosan, gelatin và collagen) và hydroxyl (chitin, chitosan và glycogen) là các nhóm chức chính có trên bề mặt biochar có khả năng tương tác mạnh với các kim loại nặng, phẩm nhuộm. Hơn nữa, các vật liệu than sinh
học có chứa nhiều nhóm – OH và –NH2 có thể dễ dàng tương tác/kết hợp với các vật liệu khác nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau [35].