Nghiên Cứu Khoa Học Về Vật Liệu Than Sinh Học Hình Cầu Có Từ Tính Từ Glucose và FeCl3

Chuyên khảo phân tích Điều chế vật liệu than sinh học hình cầu có từ tính từ than glucose và fecl3 và ứng dụng trong xử, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Tôn Thất Lộc
• Người hướng dẫn: ThS. Tôn Thất Lộc
• Trường học: Đại học Duy Tân
• Chuyên ngành: Khoa học và công nghệ
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Than Sinh Học Hình Cầu Có Từ Tính Từ Glucose và FeCl3
• Loại tài liệu: báo cáo tổng hợp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Than Sinh Học Hình Cầu Từ Tính Vật Liệu Mới

Nghiên cứu than sinh học hình cầu từ tính (Fe-SB) mở ra hướng đi mới trong xử lý ô nhiễm môi trường. Vật liệu này kết hợp ưu điểm của than sinh học và vật liệu nano từ tính, hứa hẹn hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm khó phân hủy. Glucose và FeCl3 được sử dụng làm tiền chất, tạo ra vật liệu thân thiện với môi trường và có khả năng tái sử dụng. Nghiên cứu tập trung vào ứng dụng của Fe-SB trong việc xử lý paracetamol (PRC), một chất ô nhiễm dược phẩm phổ biến trong nước thải. Vấn đề ô nhiễm paracetamol đang ngày càng trở nên nghiêm trọng do sử dụng rộng rãi trong y tế và sinh hoạt, đặc biệt trong bối cảnh đại dịch. Do đó, việc phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả và bền vững là vô cùng cần thiết. Nghiên cứu này đánh giá tiềm năng của Fe-SB như một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề này. Nó cung cấp các đặc tính vật liệu và hiệu quả trong xử lý các chất ô nhiễm.

1.1. Vai Trò Tiềm Năng của Vật Liệu Nano Từ Tính trong Xử Lý Ô Nhiễm

Vật liệu nano từ tính đang thu hút sự quan tâm lớn nhờ khả năng hấp phụ và phân hủy chất ô nhiễm vượt trội. Việc kết hợp oxit sắt vào cấu trúc than sinh học tạo ra vật liệu dễ dàng thu hồi sau quá trình xử lý bằng từ trường, giảm thiểu tác động môi trường. Than sinh học từ tính hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp, nước sinh hoạt, và các nguồn nước bị ô nhiễm khác.

1.2. Glucose và FeCl3 Tiền Chất An Toàn và Dễ Tìm Cho Than Sinh Học

Sử dụng glucose làm tiền chất than mang lại lợi thế về tính sẵn có, chi phí thấp và khả năng phân hủy sinh học. FeCl3 đóng vai trò là chất tạo từ tính, đồng thời có thể tham gia vào quá trình xúc tác phân hủy chất ô nhiễm. Việc lựa chọn các tiền chất này đảm bảo tính bền vững và thân thiện với môi trường của quy trình sản xuất than sinh học từ tính.

II. Thách Thức Xử Lý Paracetamol trong Nước Cần Giải Pháp Mới

Paracetamol (PRC) là một chất ô nhiễm dược phẩm được tìm thấy rộng rãi trong nguồn nước. Sự hiện diện của PRC trong môi trường nước gây ra những lo ngại về ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ PRC hoàn toàn. Nghiên cứu đặt ra mục tiêu tìm kiếm vật liệu và phương pháp xử lý hiệu quả hơn, có khả năng loại bỏ paracetamol đến mức an toàn. Từ báo cáo tổng hợp, Paracetamol còn được sử dụng để điều trị cho bệnh nhân nhiễm COVID-19, vì vậy nhu cầu tiêu thụ càng tăng cao. Điều này dẫn đến xả thải dư lượng của PRC vào các dòng nước (hệ thống cống, sông, kênh, rạch và ao hồ).

2.1. Tác Động Tiêu Cực của Paracetamol Đến Môi Trường và Sức Khỏe

Mặc dù nồng độ paracetamol trong nước thường thấp, nhưng sự tích tụ lâu dài có thể gây ra những tác động nghiêm trọng. Nghiên cứu cho thấy PRC có thể gây rối loạn nội tiết, ảnh hưởng đến chức năng gan và thận, và gây ra các vấn đề sức khỏe khác. Ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh là một mối quan tâm lớn.

2.2. Giới Hạn Của Các Phương Pháp Xử Lý Paracetamol Truyền Thống

Các phương pháp xử lý nước thải thông thường như keo tụ, lắng lọc, và khử trùng thường không loại bỏ được paracetamol một cách hiệu quả. Các phương pháp oxy hóa nâng cao (AOPs) có thể hiệu quả, nhưng đòi hỏi chi phí cao và có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Do đó, cần có các phương pháp hiệu quả và bền vững hơn.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Than Sinh Học Hình Cầu Từ Glucose FeCl3

Phương pháp tổng hợp than sinh học hình cầu từ tính từ glucose và FeCl3 bao gồm các bước chính: chuẩn bị dung dịch tiền chất, phản ứng nhiệt phân, và xử lý sau phản ứng. Quá trình nhiệt phân được thực hiện trong điều kiện kiểm soát để tạo ra cấu trúc than sinh học có kích thước và hình dạng mong muốn. FeCl3 được thêm vào dung dịch tiền chất để tạo ra các hạt oxit sắt từ trong cấu trúc than sinh học. Quá trình này cho phép kiểm soát kích thước hạt than sinh học và morphology of magnetic biochar, đảm bảo vật liệu có độ xốp của than sinh học cao và khả năng hấp phụ tốt. Các thông số quan trọng như nhiệt độ, thời gian, và tỷ lệ tiền chất được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

3.1. Quy Trình Chi Tiết và Tối Ưu Hóa Điều Chế Than Sinh Học Từ Tính

Quy trình điều chế bao gồm việc hòa tan glucose và FeCl3 trong nước, sau đó thực hiện quá trình nhiệt phân ở nhiệt độ cao. Điều kiện phản ứng, chẳng hạn như nhiệt độ và thời gian, ảnh hưởng đến tính chất hấp phụ của than sinh học và đặc tính của than sinh học từ tính.

3.2. Kiểm Soát Kích Thước và Hình Dạng Hạt Than Sinh Học

Việc kiểm soát các thông số phản ứng cho phép điều chỉnh kích thước hạt than sinh học và hình cầu. Cấu trúc hình cầu giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và cải thiện khả năng hấp phụ. Điều này cho phép vật liệu có độ xốp của than sinh học cao, khả năng giữ chất ô nhiễm tốt hơn.

3.3. FeCl3 Vai trò là tiền chất từ tính và ảnh hưởng đến cấu trúc than

FeCl3 làm chất tạo từ tính giúp vật liệu có khả năng dễ dàng thu hồi sau quá trình sử dụng. Ngoài ra, sự có mặt của sắt cũng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của than sinh học, cải thiện tính chất hấp phụ của than sinh học đối với paracetamol.

IV. Đặc Tính Vật Liệu Than Sinh Học Hình Cầu Từ Tính Sau Tổng Hợp

Phân tích vật liệu than sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng và hiệu quả của vật liệu. Các phương pháp phân tích như kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X (XRD), và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) được sử dụng để xác định morphology of magnetic biochar, cấu trúc tinh thể và các nhóm chức bề mặt của Fe-SB. Kết quả phân tích giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của vật liệu và tối ưu hóa quy trình tổng hợp than sinh học .

4.1. Phân Tích Hình Thái và Cấu Trúc của Than Sinh Học

SEM được sử dụng để quan sát morphology of magnetic biochar và xác định kích thước hạt than sinh học. XRD được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể và sự hiện diện của các pha oxit sắt từ. Kết quả cho thấy vật liệu có cấu trúc xốp và sự phân bố đều của các hạt oxit sắt từ trên bề mặt than.

4.2. Xác Định Các Nhóm Chức Bề Mặt và Tính Chất Hấp Phụ

FTIR được sử dụng để xác định các nhóm chức bề mặt như hydroxyl, carboxyl, và carbonyl. Các nhóm chức này đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ paracetamol. Tính chất hấp phụ của than sinh học được đánh giá bằng cách đo khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm khác nhau.

4.3. Đánh Giá Diện Tích Bề Mặt và Độ Xốp Của Vật Liệu

Phân tích BET được sử dụng để xác định diện tích bề mặt và độ xốp của than sinh học. Diện tích bề mặt lớn và độ xốp cao tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ chất ô nhiễm. Điều này cho phép than sinh học hấp thụ nhiều paracetamol hơn.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Ứng Dụng Than Sinh Học Từ Tính Xử Lý Nước

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của than sinh học từ tính trong việc xử lý paracetamol trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý như pH, nồng độ chất ô nhiễm, và thời gian tiếp xúc được khảo sát. Kết quả cho thấy Fe-SB có khả năng hấp phụ paracetamol hiệu quả hơn so với than sinh học thông thường. Nghiên cứu cũng đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu sau nhiều chu kỳ hấp phụ. Từ báo cáo tổng hợp, Đề tài đã có công bố được xuất bản trên tạp chí quốc tế thuộc danh mục ISI/Scopus.

5.1. Khảo Sát Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Môi Trường Đến Hiệu Quả

pH của dung dịch, nồng độ ban đầu của paracetamol, và thời gian tiếp xúc giữa vật liệu và dung dịch ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ. Xác định điều kiện tối ưu giúp tối đa hóa khả năng loại bỏ chất ô nhiễm. Ảnh hưởng của các yếu tố trên sẽ giúp đánh giá đầy đủ về ứng dụng than sinh học từ tính trong điều kiện thực tế.

5.2. So Sánh Hiệu Quả Xử Lý Giữa Than Sinh Học Từ Tính và Than Thường

Than sinh học từ tính (Fe-SB) cho thấy hiệu quả hấp phụ paracetamol cao hơn so với than sinh học thông thường. Điều này có thể là do sự hiện diện của các hạt oxit sắt từ trên bề mặt vật liệu và tính chất hấp phụ của than sinh học được cải thiện.

5.3. Đánh Giá Khả Năng Tái Sử Dụng Của Vật Liệu Sau Nhiều Chu Kỳ

Khả năng tái sử dụng của vật liệu là một yếu tố quan trọng để đánh giá tính bền vững của phương pháp xử lý. Vật liệu được tái sử dụng qua nhiều chu kỳ hấp phụ và giải hấp phụ để đánh giá sự suy giảm hiệu quả. Điều này giúp chứng minh tính kinh tế và thân thiện môi trường của than sinh học từ tính.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Mở Rộng về Than Sinh Học Từ Tính

Nghiên cứu đã thành công trong việc điều chế vật liệu than sinh học hình cầu từ tính từ glucose và FeCl3. Vật liệu này cho thấy tiềm năng lớn trong việc xử lý paracetamol trong nước. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp, khảo sát khả năng xử lý các chất ô nhiễm khác, và đánh giá hiệu quả kinh tế của quy trình. Sử dụng than sinh học từ tính mang tính đột phá, giúp xử lý chất ô nhiễm hiệu quả, thân thiện với môi trường và chi phí thấp.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp Khoa Học

Nghiên cứu đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về tổng hợp than sinh học, đặc tính của than sinh học từ tính, và ứng dụng của nó trong xử lý paracetamol. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và bền vững hơn.

6.2. Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Than Sinh Học Từ Tính Trong Tương Lai

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc điều chỉnh tổng hợp than sinh học bằng các phương pháp khác nhau để cải thiện đặc tính hấp phụ của than sinh học cũng như tối ưu hóa quy trình sản xuất để giảm chi phí và tăng tính khả thi về mặt kinh tế. Nghiên cứu khả năng xử lý các chất ô nhiễm khác nhau và phát triển các hệ thống xử lý nước thải tích hợp cũng là những hướng đi đầy tiềm năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Gần đây, ứng dụng công nghệ nano sử dụng oxit sắt hoặc oxit sắt kết hợp với vật liệu để xử lý nước đã thu hút nhiều quan tâm của các nhà nghiên cứu. Đặc biệt, các nghiên cứu đã kết hợp các oxit sắt này lên trên bề mặt vật liệu, trong đó vật liệu làm chất mang điển hình là các vật liệu xốp có chứa cacbon như than hoạt tính (AC) và than sinh học. Khác với than hoạt tính truyền thống, than sinh học hình cầu cải tiến được tổng hợp từ các nhóm carbohydrat (glucose, xylose, và sucrose) thể hiện một số đặc tính nổi bật như hàm lượng các nhóm chức oxy cao hơn như carboxylic, carbonyl và hydroxyl/phenolic. Những nhóm này thường đóng vai trò quan trọng trong hấp phụ các chất ô nhiễm khác nhau trong môi trường nước.

Trong khi đó, ngoài các chất ô nhiễm truyền thống (thuốc nhuộm hữu cơ và kim loại nặng), sự xuất hiện phổ biến của các chất gây ô nhiễm dược phẩm trong môi trường nước đã báo động một số lo ngại về tác động xấu của chúng đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái dưới nước. Điển hình là paracetamol (PRC; còn được gọi acetaminophen) đã được phát hiện trong nước thải đô thị. Điều này là do nó được sử dụng thường xuyên trong các bệnh viện và hộ gia đình để điều trị giảm đau và sốt. Hiện nay, paracetamol còn được sử dụng để điều trị cho bệnh nhân nhiễm COVID-19, vì vậy nhu cầu tiêu thụ càng tăng cao.

Điều này dẫn đến xả thải dư lượng của PRC vào các dòng nước (hệ thống cống, sông, kênh, rạch và ao hồ). Mặc dù chất ô nhiễm này xuất hiện với nồng độ thấp trong môi trường nước không gây ra ngộ độc tức thời, nhưng sự tích tụ lâu dài của chúng có thể đe dọa hệ sinh thái thủy sinh và có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, hướng nghiên cứu đặt ra là cần khai thác các đặc điểm nổi bật của vật liệu than sinh học hình cầu gắn oxit sắt với mục tiêu loại bỏ chất ô nhiễm dược phẩm ra khỏi môi trường nước. Do đó đề tài: “Điều chế vật liệu than sinh học hình cầu có từ tính từ than glucose và FeCl3 và ứng dụng trong xử lý paracetamol trong nước” cần được thực hiện.

3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt AC Activated carbon Than hoạt tính BET Brunauer – Emmett – Teller Phân tích diện tích bề mặt CAC Commercial activated carbon Than hoạt tính thương mại EDS Energy dispersive spectrometry Quang phổ tán xạ năng lượng tia X Fe2O3 nanoparticles-loaded spherical Than sinh học gắn oxit sắt Fe-SB biochar FT-IR Fourier-transform infrared spectroscopy Phân tích phổ hồng ngoại Fourier SEM Scanning electron microscope Phân tích kính hiển vi điện tử quét SB Spherical biochar Than sinh học hình cầu SH Spherical hydrochar Than thủy nhiệt hình cầu pHPZC Giá trị pH mà ở đó bề mặt vật liệu pH value at the point of zero charge trung hòa điện tích XRD X-ray Powder Diffraction Quang phổ nhiễu xạ tia X 4 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Một số phương pháp loại bỏ PRC trong môi trường nước [11].2: Sự tăng trưởng của thị trường tiêu thụ paracetamol phân bố theo khu vực trên toàn thế giới [48] .3: Số ca tử vong do ngộ độc thuốc bởi paracetamol ở Anh và xứ Wales từ năm 1993 đến năm 2020 [51].1: Cấu trúc mạch vòng của α-D-glucose (a, b) [60]; Hai dạng đồng phân α- glucose và β-glucose (c, d) [59] .2: Quy trình tổng hợp vật liệu .2: Cơ chế hình thành các hạt hydrochar hình cầu từ các nguồn carbohydrate tinh khiết bằng phương pháp cacbon hóa thủy nhiệt [71] .3: So sánh phổ XRD của các hạt nano oxit sắt: (a) maghemite γ-Fe2O3, (b) hematit α-Fe2O3, và (c) magnetit Fe3O4 [58] và (d) của H-SB (hematite- spherical biochar) trong nghiên cứu này .4: Giản đồ XRD của vật liệu Fe-SB .5: Phổ Raman của vật liệu Fe-SB.6: So sánh phổ Raman của các hạt nano oxit sắt: (a) maghemite γ-Fe2O3 [74], (b) hematit α-Fe2O3 [74], (c) magnetit Fe3O4 [74] và (d) của H-SB (hematite- spherical biochar) .7: Phổ FTIR của Fe-SB ban đầu và bị oxi hóa trước và sau khi hấp phụ .8: Vòng từ trễ từ của than sinh học hình cầu gắn α-Fe2O3 ở ~ 300 K .9: Độ từ hóa so với cường độ từ trường đối với vật liệu sắt từ và vật liệu thuận từ (mô phỏng theo Waters và cộng sự [84]) .10: Ảnh hưởng của pH dung dịch lên khả năng hấp phụ PRC của vật liệu Fe- SB trong dung dịch nước .11: Ảnh hưởng của NaCl đến khả năng hấp phụ PRC bởi vật liệu Fe-SB trong môi trường nước .12: Động học hấp phụ PRC của vật liệu Fe-SB .13: Đẳng nhiệt hấp phụ PRC của vật liệu Fe-SB .14: Cơ chế khả thi của quá trình hấp phụ PRC bằng than sinh học hình cầu gắn hạt nano hematite .47 5 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Các tính chất cơ bản của paracetamol.2: Các tính chất cơ bản của glucose [58] .3: Tính dung lượng hấp phụ cân bằng và theo thời gian .4: Mô hình động học hấp phụ .5: Đẳng nhiệt hấp phụ .6: Các thông số và công thức liên quan đến nhiệt động học hấp phụ .1: Đặc tính cấu trúc lỗ xốp của vật liệu than thủy nhiệt hình cầu (SH), than sinh học hình cầu (SB) và than sinh học hình cầu gắn oxit sắt (Fe-SB) .2: Các thông số động học hấp phụ của PRC bởi vật liệu Fe-SB .3: Dung lượng hấp phụ cực đại của 03 vật liệu than thủy nhiệt hình cầu (SH), than sinh học hình cầu (SB) và than sinh học hình cầu gắn oxit sắt (Fe-SB) 44 Bảng 3.4: Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ của PRC bởi vật liệu Fe-SB .5: Bảng so sánh dung lượng hấp phụ cực đại theo công thức Langmuir (Qmax; mg/g) đối với paracetamol bởi the Fe-SB trong một số nghiên cứu .6: Các thông số nhiệt động học hấp phụ PRC bởi vật liệu Fe-SB ở các nhiệt độ khác nhau.1 Giới thiệu Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, công nghiệp hóa và đô thị hóa, hầu hết các quốc gia đều phải đối mặt với nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường. Đặc biệt, ô nhiễm môi trường từ các chất thải y tế tiềm ẩn nhiều độc tố ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người, điều này đã thu hút nhiều sự quan tâm của cộng đồng. Trong đó, các chất ô nhiễm từ dược phẩm, thực phẩm chức năng và các sản phẩm chăm sóc cá nhân hiện diện trong các hệ thống nước thải, các chất ô nhiễm trên tích tụ ngày càng nhiều trong môi trường trở thành vấn đề đáng lo ngại và cần được cảnh báo [1]. Một trong các loại dược phẩm phổ biến được biết đến như paracetamol (PRC) là loại thuốc phổ biến được sử dụng để điều trị giảm đau và hạ sốt hiệu quả.

Paracetamol còn có tên thương mại là tylenol, panadol,. hay có tên gọi khác là acetaminophen, N-acetyl-p- aminophenol, 4-acetamidophenol. Đây là một trong những hợp chất giảm đau có thể xuất hiện trong nước thải bệnh viện và nước thải sinh hoạt đô thị [2]. Paracetamol là một loại thuốc giảm đau và hạ sốt được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới.

Tuy nhiên gần đây loại dược phẩm này được phát hiện trong nhiều dòng nước, có nguy cơ làm cho nguồn nước ô nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe của các sinh vật sống, trong đó có con người [3]. Các dư lượng PRC có thể chỉ xuất hiện ở nồng độ thấp, nhưng tích tụ dần theo thời gian trong môi trường nước sẽ trở nên độc hại, làm ô nhiễm nguồn nước cấp. Đây là nguồn nước có thể được cung cấp trong sinh hoạt, phục vụ nông nghiệp hoặc nước uống, sẽ có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng. Hiện nay, có nhiều nghiên cứu để loại bỏ các chất ô nhiễm liên quan đến sản phẩm y tế trong môi trường [1, 4].

Đặc biệt, nhiều phương pháp xử lý dược phẩm trong nước thải được nghiên cứu như: quá trình Fenton và xúc tác photo-Fenton [5], xử lý sinh học [2], màng lọc [6, 7], công nghệ oxy hóa nâng cao AOP (advanced oxidation processes) [8], và đặc biệt là phương pháp hấp phụ [9, 10]. Đối với các cách tiếp cận trên, thì mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Do đó, việc xử lý nước ô nhiễm ngày càng tân tiến hơn, yêu cầu không chỉ tính đến hiệu quả mà còn đòi hỏi chi phí thấp, có khả năng ứng dụng trên diện rộng. Việc xử lý chất ô nhiễm dược phẩm, đặc biệt là loại bỏ paracetamol ra khỏi môi trường nước được các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu với nhiều phương pháp được thể hiện cụ thể qua Hình 1.1: Một số phương pháp loại bỏ PRC trong môi trường nước [11] Trong số đó, hấp phụ được xem là phương pháp loại bỏ chất ô nhiễm trong môi trường nước dễ thực hiện, hiệu quả và có chí phí thấp [12-14], đặc biệt là còn phương pháp thân thiện với môi trường do ít tạo ra các sản phẩm phụ trong quá trình xử lý.

Các vật liệu có nguồn gốc cacbon khác nhau đã được sử dụng rộng rãi trong hấp phụ để loại bỏ PRC khỏi môi trường nước, bao gồm than hoạt tính thương mại (AC; activate carbon) [15], than hoạt tính thương mại có từ tính mạnh (ở dạng Fe3O4) [16]. Một số than hoạt tính thương mại (AC) trên thị trường có nguồn gốc từ quá trình hoạt hóa các nguyên liệu như: than đá, cây tre, vỏ gáo dừa, vỏ đậu phộng, vỏ trấu và một số loại khác. Tuy nhiên, Do sự đa dạng về thị trường cung cấp, than hoạt tính thương mại có giá thành không đồng nhất và tùy thuộc vào dạng hạt (viên nén, bột và hạt) và chất lượng, đối với một số loại than chất lượng kém (được trộn lẫn với than chưa hoạt hóa) có giá dao động từ 25.000 đồng/kg, đối với những than hoạt tính thương mại loại 1 có chất lượng cao được sử dụng trong xử lý môi trường (lọc nước, khử độc, khử mùi.) có giá thành tương đối cao giao động từ 70. Trong khi đó, than sinh học biochar (SB) có đặc điểm nổi bật do chứa hàm lượng cacbon cao [18], diện tích bề mặt lớn và có nhiều mao quản [19, 20].

Gần đây, nhóm tác giả Tran và cộng sự [21] đã trình bày than sinh học nano cấu trúc hình cầu (có nguồn gốc từ quá trình thủy nhiệt glucose), có các đặc tính vượt trội, tạo điều kiện cho khả năng hấp phụ cao. Tuy nhiên, phương pháp tổng hợp có giá thành tương đối cao. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu đã tổng hợp thành công sắt (Fe) vào than sinh học, điều này không chỉ giúp vật liệu có diện tích bề mặt cao, mà còn có từ tính [22, 23].