Xơ dừa là vật liệu dạng sợi nằm giữa phần gáo dừa bên trong và lớp vỏ cứng bên ngoài. Xơ dừa hiện nay được sử dụng nhiều trong việc chế tạo các loại vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trường với giá thành rẻ, quy trình sản xuất không phức tạp và tận dụng được nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp. Thành phần chủ yếu của xơ dừa là cellulose (khoảng 21 - 40%) và lignin (khoảng 15 - 47%) nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Xơ dừa có khả năng hấp phụ kim loại nặng nhờ có cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polymer như cellulose, hemicellulose, lignin, … Các hợp chất polymer này có thể hấp phụ nhiều chất tan trong môi trường. Sự hiện diện của các nhóm cacboxylic, phenolic và hydroxyl làm cho chúng trở thành vật liệu hấp phụ rất tốt.

Trong những năm gần đây, sự ô nhiễm nguồn nước do tác động của con người là rất lớn, đặc biệt là sự dư thừa các hợp chất nitrogen trong môi trường đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người và hệ sinh thái của thủy vực. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để loại bỏ các hợp chất nitrogen trong nước như lọc màng, xử lý sinh học và hóa học với chi phí khá cao, một giải pháp khá đơn giản và thân thiện với môi trường đó là sử dụng than sinh học có nguồn gốc từ phế phụ phẩm nông nghiệp để hấp phụ và loại bỏ các hợp chất này trong nước là một hướng đi khá tiềm năng.

Mục tiêu của nghiên cứu này, cung cấp các dữ liệu thực ngiệm về tính chất hóa lý của than sinh học từ xơ dừa và xác định được khoảng pH tối ưu để hấp phụ tốt các hợp chất nitrogen như ammonium, nitrite và nitrate từ đó mở ra hướng đi mới trong việc hạn chế ô nhiễm hữu cơ và hiện tượng phú dưỡng hóa trong môi trường nước.

Than sinh học từ xơ dừa được sản xuất bằng cách cho xơ dừa vào trong hộp inox có bọc giấy nhôm để tạo điều kiện thiếu oxygen thông qua quá trình nhiệt phân chậm trong lò nung ở nhiệt độ 550⁰C, với tốc độ gia nhiệt 10⁰C/phút và giữ trong 03 giờ. Than sau khi nung xong được hạ nhiệt ở nhiệt độ phòng, sau đó tiến hành nghiền mịn với kích thước hạt trung bình là 0.5mm. Than được xử lý theo phương pháp của tác giả Fidel và cộng sự để thực hiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ammonium, nitrite và nitrate.

Các đặc tính hóa lý và cấu trúc vật liệu than sinh học từ xơ dừa rất phù hợp để tham gia trong quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại với đặc điểm diện tích bề mặt riêng khá lớn 378.41 m²/g, kích thước lỗ rỗng vi mao quản và các nhóm chức bề mặt có khả năng trao đổi ion như O-H, -C = O, -C = C. Than sinh học từ xơ dừa có điểm điện tích không pHPZC là 5.2 và có cấu trúc carbon vô định hình. Tại pH 8 và pH 2 là khoảng pH tối ưu của quá trình hấp phụ các hợp chất ammonium, nitrite và nitrate với hiệu suất hấp phụ lần lượt là 40%, 99.78% và 99.11%. Tuy nhiên, hiệu suất tạo than sinh học xơ dừa trong nghiên cứu khoảng 27.66% khá thấp, nhằm tăng hiệu suất tạo than nhóm sẽ khảo sát thêm ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và thời gian nhiệt phân để tăng khối lượng vật liệu thu được. Ngoài ra, để tăng cường khả năng hấp phụ các hợp chất nitrogen trong nước, nhóm nghiên cứu khuyến nghị nên khảo sát thêm các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ như thời gian, khối lượng than và nồng độ hấp phụ tối thiểu nhằm tăng hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm của vật liệu than xơ dừa hướng đến ứng dụng trong quá trình xử lý nước thải, khí thải.