Ô nhiễm nguồn nước đến từ các ngành công nghiệp như mạ điện, vi điệntử, giấy, dệt may, hóa chất,... đang là vấn đề môi trường nghiêm trọng hiện nay. Trên thực tế, điều này đã được min  chứng thông qua các nghiên cứu về ô nhiễm một số kim loại nặng ở một số sông ở Việt Nam. Ở khu vực kênh Tân Hóa - Lò Gốm,  cầu Hậu Giang, hàm lượng một số kim loại nặng đã vượt tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam, như Zn là 4,026 mg/kg, Cr là 2,29 mg/kg và Cu là 1,033 mg/kg. Các nghiên cứu trầm tích trên hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai như sông Thị Vải, rừng ngập mặn Cần Giờ và sông Sài Gòn đều cho thấy, có  tồn lưu của các kim loại  nặng Cu, Pb, Cr, Zn (Thuy et al., 2007). Các sông ở phía Bắc cũng cho kết quả tương tự, trầm tích sông Tô Lịch và sông Kim Ngưu có hàm lượng Cu (220 - 475 mg/kg), Pb (260 - 665 mg/kg), Cr (505 - 655 mg/kg) (Phương và  ctv.,  2018).  Loại ô nhiễm này có thể  dẫn đến những vấn đề bất thường về sức khỏe đối với cả con người và động vật cũng như sự tàn phá trên quy mô rộng lớn đối với thế giới tự nhiên. Đây là vấn đề lớn và đôi khi rất nghiêm trọng bởi gần như việc làm sạch hoàn toàn là điều bất khả thi (Chan et al., 2008; Chioma et al., 2023).

Để loại bỏ các thành phần ô nhiễm (kim loại nặng, thuốc nhuộm) trong nước thải công nghiệp có nhiều phương pháp như keo tụ, kết tủa hóa học, oxy hóa nâng cao, công nghê ̣màng, trao đổi ion. Tuy nhiên, các phương pháp này thường có chi phí lớn và có thể gây ô nhiễm thứ cấp. Ngày nay, phương pháp hấp phụ được xem là một trong những giải pháp hiệu quả nhất trong việc giải quyết các yêu cầu nghiêm ngặt về giảm thiểu ô nhiễm. Nhiều chất hấp phụ bao gồm các sản phẩm phụ vô cơ, nông nghiệp và động vật có vỏ đã được xem xét để hấp phụ (Selvi et al., 2001; Chan et al., 2008; Deveci & Kar, 2013; Berihun, 2017; Shakya  and  Agarwal,  2019). Tuy nhiên, việc sử dụng than hoạt tính đang được ưa chuộng rộng rãi do khả năng hấp  phụ cao và tính chất lưỡng tính cho phép chúng hấp thụ cả nước thải cation và anion (Evita et al., 2014; Hadjittofi et al., 2014;Chioma et al., 2023).

Than gỗ đã được sử dụng làm nhiên liệu từ xa xưa nhưng gần đây đang được nghiên cứu ứng dụng làm chất hấp phụ cho loại bỏ các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Trong đó, tre là một loại cỏ thân gỗ thuộc họ Poaceae đã được nghiên cứu ứng dụng để xử lý các kim loại nặng (cation và anion) trong nước thải (Hang et al., 2020;  Oluwasolaet  al.,  2020; Chioma et al., 2023; Zhong et al., 2023). Ở Việt Nam, xiên que tre được sử dụng phổ biến tại hầu hết quán ăn từ bình dân đến nhà hàng, thậm chí một số gia đình còn mua để sử dụng vì tính tiện dụng và rẻ tiền so với xiên que kim loại. Hiện nay, chưa có một bài báo nào đưa số liệu cụ thể số lượng xiên que tre được thải ra ngoài môi trường cũng như các phương pháp thu gom và xử lý chúng.  Hầu hết xiên que tre sau khi được sử dụng lần đầu tiên sẽ bị vứt bỏ ra ngoài môi trường dẫn đến việc có rất nhiều xiên que tre được thải ra với số lượng lớn mà chưa có biện pháp xử lý thích hợp gây ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn nguyên liệu  biomass này (Linh và ctv., 2023).

Ô nhiễm môi trường do nước thải chứa kim loại nặng là một trong những vấn đề môi trường “nóng” ở Việt Nam trong những năm gần đây. Trong số các kim loại nặng, Crom đặc trưng cho nước thải ngành công nghệ mạ điện và xử lý bề mặt kim loại, được xem là kim loại có độc tính cao gây ra các bệnh như tiêu chảy, xuất huyết dạ dày, tổn thương gan và thận, gây đột biến gen ở thai nhi, ung thư... (Vincent, 2017). Trong nước thải, Crom tồn tại dưới hai trạng thái oxy hóa là Cr(III) và Cr(VI). Trong đó, Cr(VI) được xếp vào chất độc nhóm 1, độc tính cao gấp 500 lần Cr(III) đối với phơi nhiễm cấp tính và mãn tính (Evita et al., 2014; Phương và ctv., 2018; Hang et al., 2020; Oluwasola et al., 2020).Nhận thấy tiềm năng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ của xiên que tre trong loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải, tác giả tiến hành tạo vật liệu hấp phụ từ xiên que tre đã qua sử dụng bằng phương pháp nhiệt phân và nghiền bi, và kim loại nặng Cr(VI) được chọn làm yếu tố đánh giá hiệu quả hấp phụ  của vật liệu tạo thành. Thông thường, quá trình mạ điện và xử lý bề mặt kim loại tạo ra một lượng đáng kể các chất thải chứa các kim loại nặng như Cd, Zn, Pb, Cr, Ni, Cu,...Nghiên cứu khảo sát khả năng loại bỏ Cr(VI) của vật liệu chế tạo từ xiên que tre thải sẽ làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về khả năng loại bỏ đồng thời các kim loại nặng này trong nước thải.

Nghiên cứu này nhằm mục đích loại bỏ Cr(VI) trong nước bằng than sinh học (TSH) từ xiên que tre đã qua sử dụng. Vật liệu nghiên cứu là xiên que tre thải thu gom tại các quán xiên viên chiên được rửa sạch nhiều lần bằng nước xà phòng và nước sạch để làm loại bỏ bụi bẩn và dầu mỡ, sau đó được tận dụng để chế tạo than sinh học (TSH). Hóa chất K2Cr2O7(CAS: 7778-50-9) dùng để pha chế nước thải giả định chứa Cr(VI). NaOH và HCl (xuất xứ Merck, Đức) được dùng điều chỉnh pH dung dịch.

Qua thời gian thực hiện, kết quả nghiên cứu cho thấy bề mặt của than sinh học thu được khi nhiệt phân xiên que tre ở 500^oC có cấu trúc lỗ xốp phức tạp với nhiều vi lỗ kích thước khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ Cr(VI). TSH thu được có thể loại bỏ Cr(VI) ở nồng độ 40 mg/L với hiệu suất hấp phụ >99% ở điều kiện pH 2, 0,6 g TSH, 50 mL dung dịch trong thời gian 105 phút. Nghiên cứu xây dựng mô hình đẳng nhiệt cho thấy quá trình hấp phụ Cr(VI) bằng than tre phù hợp với mô hình hấp phụ đơn lớp Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại là 6,26 mg/g; và mô hình động học biểu kiến bậc 2 phù hợp để giải thích động học quá trình hấp phụ Cr(VI) lên than sinh học. Nghiên cứu đã bước đầu khẳng định vật liệu hấp phụ chế tạo từ xiên que đã qua sử dụng có tiềm năng rất lớn trong loại bỏ Cr(VI) trong môi trường nước.