Nghiên cứu xử lý Cr(vi) trong môi trường nước bằng than biến tính sản xuất từ cành thanh long (Hylocereus sp.)

Abstract

This study focuses on developing a low-cost absorbent, specifically modified biochar prepared from dragon fruit (Hylocereus sp.) branches to remove Cr(VI) in an aqueous solution. It was found that the activation process using nitric acid helped to improve the prepared biochar's surface properties, resulting in an increase in the adsorption capacity of Cr(VI) in an aqueous solution. Accordingly, the removal efficiency and adsorption capacity of Cr(VI) respectively reached 88.9% and 2.2 mg/g at the optimum condition: the absorbent dosage of 0.2 g, pH solution of 2, contact time of 90 minutes, and initial concentration of 10 mg/L. An equilibrium adsorption isotherm model and a kinetic model of Cr(VI) on the modified biochar from dragon fruit branches were fitted to experimental data. In comparison to Freundlich adsorption isotherm model, the data were well represented by the Langmuir adsorption isotherm model with a maximum adsorption capacity of 5.91 mg/g. Furthermore, the adsorption kinetic data were well described by the pseudo-second-order model with R2 of 0.9821, indicating a high agreement between experimental and calculated values.

Tóm tắt

Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) trong môi trường nước bằng than sinh học (TSH) được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp – cành thanh long (Hylocereus sp.). Kết quả phân tích cho thấy tác nhân hoạt hóa HNO3 đã làm thay đổi tính chất bề mặt của TSH dẫn đến việc tăng khả năng hấp phụ Cr(VI) trong nước so với TSH chưa hoạt hóa. TSH sau biến tính có thể xử lý Cr(VI) ở nồng độ 10 mg/L với hiệu suất và dung lượng hấp phụ lần lượt là 88,9% và 2,2 mg/g ở điều kiện pH 2 và khối lượng than sử dụng là 0,2 g trong 90 phút. Khảo sát động học cho thấy mô hình động học biểu kiến bậc 2 là phù hợp để giải thích động học quá trình hấp phụ Cr(VI) lên TSH với R2 = 0,9821. Nghiên cứu xây dựng mô hình đẳng nhiệt cho thấy mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phù hợp hơn mô hình đẳng nhiệt Freundlich đối với quá trình hấp phụ Cr(VI) lên vật liệu hấp phụ từ cành thanh long và dung lượng hấp phụ cực đại là 5,91 mg/g.