--

18 (1) 2023

Nghiên cứu đặc tính hóa lý và ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ammonium, nitrite và nitrate của than sinh học từ xơ dừa


Tác giả - Nơi làm việc:
Võ Thị Minh Thảo - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Thị Cành - Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Lữ Nguyệt Hằng - Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Vũ Cao Lan Anh - Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Minh Khánh - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Ngọc Phi - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Trần Tuấn Anh - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Phạm Thị Ái Niệm - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Tấn Đức - Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Tác giả liên hệ, Email: Võ Thị Minh Thảo - vothiminhthao1993@gmail.com
Ngày nộp: 03-03-2022
Ngày duyệt đăng: 17-05-2022
Ngày xuất bản: 03-01-2023

Tóm tắt
Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định các tính chất hóa lý và ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ammonium, nitrite và nitrate của than sinh học từ xơ dừa từ đó hướng đến làm vật liệu lọc trong xử lý nước thải. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp thường quy trong xác định hiệu suất tạo than, độ tro, khối lượng riêng, pH, EC và phân tích cấu trúc vật liệu bằng SEM, BET, FTIR và XRD. Đồng thời, xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ các hợp chất nitrogen trong xơ dừa thông qua hiệu suất hấp phụ. Kết quả cho thấy than sinh học từ xơ dừa có độ giữ nước khá lớn 503.87 ± 36.44%, diện tích bề mặt riêng đạt 378.41 m2/g; trên bề mặt than có nhiều lỗ rỗng, độ xốp cao với kích thước lỗ rỗng hấp phụ và giải hấp phụ trung bình đạt 0.118nm và 0.121nm và có các nhóm chức O-H, C = O, -CH, C = C thuận lợi cho cơ chế hấp phụ hóa học. Than sinh học xơ dừa có pHPZC là 5.2 và có cấu trúc carbon vô định hình. Giá trị pH để hấp phụ tốt ammonium là 8 và nitrite, nitrate là 2 với hiệu suất hấp phụ lần lượt là 40%, 99.78% và 99.11% từ đó hướng đến tối ưu hóa quá trình loại bỏ các hợp chất nitrogen trong môi trường.

Từ khóa
điểm điện tích không; hấp phụ; khả năng giữ nước; than sinh học; xơ dừa

Toàn văn:
PDF

Trích dẫn:

Vo, T. T. M., Nguyen, C. T., Nguyen, H. L. N., Vu, A. C. L., Nguyen, K. M., Nguyen, P. N., Tran, A. T., Pham, N. T. A., & Nguyen, D. T. (2023). Nghiên cứu đặc tính hóa lý và ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ammonium, nitrite và nitrate của than sinh học từ xơ dừa [Coconut coir biochar for the sorption of ammonium, nitrite, nitrate: Impacts of its chemical properties and pH-dependent]. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh – Kỹ thuật và Công nghệ, 18(1), 5-16. doi:10.46223/HCMCOUJS.tech.vi.18.1.2200.2023


Tài liệu tham khảo

Arsène, M.-A., Bilba, K., & Onésippe, C. (2017). Treatments for viable utilization of vegetable fibers in inorganic-based composites. In Sustainable and nonconventional construction materials using inorganic bonded fiber composites (pp. 69-123). doi:10.1016/B978-0-08-102001-2.00004-8


Castilla-Caballero, D., Barraza-Burgos, J., Gunasekaran, S., Roa-Espinosa, A., Colina-Márquez, J., Machuca-Martínez, F., ... Vázquez-Rodríguez, S. (2020). Experimental data on the production and characterization of biochars derived from coconut-shell wastes obtained from the Colombian Pacific Coast at low temperature pyrolysis. Data in Brief, 28(2), 1-11.


Cengeloglu, Y., Tor, A., Ersoz, M., & Arslan, G. (2006). Removal of nitrate from aqueous solution by using red mud. Separation and Purification Technology, 51(3), 374-378.


Chintala, R., Mollinedo, J., Schumacher, T. E., Papiernik, S. K., Malo, D. D., Clay, D. E., … Gulbrandson, D. W. (2013). Nitrate sorption and desorption in biochars from fast pyrolysis. Microporous and Mesoporous Materials, 179(7), 250-257.


Davidson, E. A. (2009). The contribution of manure and fertilizer nitrogen to atmospheric nitrous oxide since 1860. Nature Geoscience, 2(9), 659-662.


Devens, K. U., Neto, S. P., do A. Oliveira, D. L., & Gonçalves, M. S. (2018). Characterization of biochar from green coconut shell and orange peel wastes. Revista Virtual de Química,10(2), 288-294.


Fidel, R. B., Laird, D. A., & Spokas, K. A. (2018). Sorption of ammonium and nitrate to biochars is electrostatic and pH-dependent. Scientific Reports, 8(1), 1-11.


Hafshejani, L. D., Hooshmand, A., Naseri, A. A., Mohammadi, A. S., Abbasi, F., & Bhatnagar, A. (2016). Removal of nitrate from aqueous solution by modified sugarcane bagasse biochar. Ecological Engineering, 95(2016), 101-111.


Halfhide, T., Lalgee, L. J., Singh, K. S., Williams, J., Sealy, M., Manoo, A., & Mohammed, A. (2019). Nutrient removal using spent coconut husks. H2Open Journal, 2(1), 125-136.


Hettiarachchi, E., Perera, R., Perera, A. D. L. C., & Kottegoda, N. (2016). Activated coconut coir for removal of sodium and magnesium ions from saline water. Desalination and Water Treatment, 57(47), 22341-22352.


Inyang, M., Gao, B., Yao, Y., Xue, Y., Zimmerman, A. R., Pullammanappallil, P., & Cao, X. (2012). Removal of heavy metals from aqueous solution by biochars derived from anaerobically digested biomass. Bioresource Technology, 110, 50-56.


Khalil, A., Sergeevich, N., & Borisova, V. (2018). Removal of ammonium from fish farms by biochar obtained from rice straw: Isotherm and kinetic studies for ammonium adsorption. Adsorption Science & Technology, 36(5/6), 1294-1309.


Kragovica’, M., Stojmenovic’, M., Petrovic’, J., Loredo, J., Pasalic’, A., Nedeljkovic’, A., & Ristovic’, I. (2019). Influence of Alginate Encapsulation on Point of Zero Charge (pHpzc) and Thermodynamic Properties of the Natural and Fe(III) - Modified Zeolite. Elsevier, 32(2019), 286-293.


Lehmann, J., & Joseph, S. (Eds.). (2015). Biochar for environmental management: Science, technology and implementation (2nd ed.). London, UK: Routledge, Taylor & Francis Group.


Mathura, N., Cree, D., & Mulligan, R. P. (2014). Characterization and utilization of coconut fibers of the caribbean. MRS Proceedings, 1611(2), 95-104. doi:10.1557/opl.2014.764 


Namasivayam, C., & Sureshkumar, M. V. (2008). Removal of chromium (VI) from water and wastewater using surfactant modified coconut coir pith as a biosorbent. Bioresource Technology, 99(7), 2218-2225.


Nguyen, P. D., Do, P. T. M., Nguyen, C. H., Pham, T. N., & Nguyen, L. X. (2021). Sự hấp phụ nitrat của than sinh học sản xuất từ trấu (O. sativa L., OM5451) [Nitrate adsorption of biochar produced from rice husk (O. sativa L., OM5451)]. Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, 130(1A), 31-39.


Pham, T. N., Tang, N. L. H., Dang, T. T. M., Nguyen, P. D., Do, P. T. M., Nguyen, L. X., & Nguyen, C. H. (2021). Ảnh hưởng của pH, khối lượng, thời gian và nồng độ nitrate lên khả năng hấp phụ nitrate của than tre trong nước thải biogas [Effect of pH, volume, time and nitrate concentration on nitrate adsorption capacity of biochar of bamboo in biogas wastewater]. Tạp chí Khoa học Trường đại học Cần Thơ, 2021(1), 14-23.


Qian, K., Kumar, A., Patil, K., Bellmer, D., Wang, D., Yuan, W., & Huhnke, R. L. (2013). Effects of biomass feedstocks and gasification conditions on the physiochemical properties of char. Energies, 6(8), 3972-3986.


Rafiq, M. K., Bachmann, R. T., Rafiq, M. T., Shang, Z., Joseph, S., & Long, R. (2016). Influence of pyrolysis temperature on physico-chemical properties of corn stover (Zea mays L.) biochar and feasibility for carbon capture and energy balance. PloS One, 11(6), 1-17.


Reay, D. S., Davidson, E. A., Smith, K. A., Smith, P., Melillo, J. M., Dentener, F., & Crutzen,
P. J. (2012). Global agriculture and nitrous oxide emissions. Nature Climate Change, 2(6), 410-416.


Samsudin, M. H., Hassan, M. A., Idris, J., Ramli, N., Yusoff, M. M. Z., Ibrahim, I., ... Shirai, Y. (2019). A one-step self-sustained low temperature carbonization of coconut shell biomass produced a high specific surface area biochar-derived nano-adsorbent. Waste Management & Research, 37(5), 551-555.


Santhy, K., & Selvapathy, P. (2006). Removal of reactive dyes from wastewater by adsorption on coir pith activated carbon. Bioresource Technology, 97(11), 1329-1336.


Stuart, B. (1996). Modern infrared spectroscopy. New York, NY: Willy.


Suman, S., & Gautam, S. (2017). Pyrolysis of coconut husk biomass: Analysis of its biochar properties. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 39(8), 761-767.


Tan, X., Liu, Y., Zeng, G., Wang, X., Hu, X., Gu, Y., & Yang, Z. (2015). Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions. Chemosphere, 125(12), 70-85.


Tomczyk, A., Sokołowska, Z., & Boguta, P. (2020). Biochar physicochemical properties: Pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 1-25.


Vasujini, P., Dandeniya, W. S., & Dharmakeerthi, R. S. (2014) Assessing the quality of biochar produced from coconut husk. Journal of the Soil Science Society of Sri Lanka, 24, 21-28.


Vo, T. T. M., Nguyen, K. M., Nguyen, N. T. H., Tran, A. T., Pham, N. T. A., Nguyen, D. T., … Tran, T. N. Q. (2021). Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến tính chất hóa lý của than sinh học từ trấu [Effect of pyr olysis temperature on physicochemical properties of rice husk biochar]. Tạp chí Khoa học Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh, 16(1), 126-141.


Zhang, L., Tu, L., Liang, Y., Chen, Q., Li, Z., Li, C., … Li, W. (2018). Coconut-based activated carbon fibers for efficient adsorption of various organic dyes. RSC Advances, 8(74), 42280-42291.



DOI: https://doi.org/10.46223/HCMCOUJS.tech.vi.18.1.2200.2023
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.