Lượng nước thải ra từ các quá trình sản xuất cũng như trong sinh hoạt đã đưa vào môi trường nước tự nhiên một lượng lớn các chất gây ô nhiễm. Trong các loại nước thải công nghiệp, đặc biệt nước thải dệt nhuộm có chứa kim loại nặng (như Cu, Mn, Pb, Cd, phẩm màu,...), là tác nhân gây hại cho nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người và hủy hoại môi sinh mạnh mẽ.
Việc nghiên cứu tách loại các kim loại nặng và màu trong nước có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Đã có nhiều phương pháp được áp dụng như: hóa lý (hấp phụ, trao đổi ion), sinh học và hoá học. Trong đó, phương pháp hấp phụ được áp dụng rộng rãi và cho kết quả rất khả thi. Vật liệu hấp phụ (VLHP) có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo. Hướng nghiên cứu các VLHP nguồn gốc tự nhiên hiện được nhiều nhà khoa học quan tâm do có nhiều ưu điểm như: giá thành xử lý không cao, tách loại được đồng thời nhiều kim loại trong dung dịch, có khả năng tái sử dụng VLHP và thu hồi kim loại, quy trình xử lý đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường thứ cấp sau quá trình xử lý. Các VLHP nguồn gốc tự nhiên đã được nghiên cứu và ứng dụng như vỏ trấu, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than, bã mía,...
Trong đề tài này, nhóm tác giả nghiên cứu điều chế VLHP gồm 2 bước chính là điều chế than bã mía và điều chế vật liệu composite. Quy trình điều chế than bã mía thực hiện bằng microwave. Sau khi sấy khô bã mía ở 800C trong 3 giờ, thu được than bã mía hoạt hóa. Sau khi thu được than hoạt hóa từ bã mía, tiếp tục tiến hành điều chế vật liệu composit từ chitosan và than hoạt hóa từ bã mía. Cụ thể, ngâm qua đêm hỗn hợp 1g than bã mía, 5g chitosan trong 240ml axit axetic 7%. Chuẩn bị dung dịch tạo hạt gồm nước cất, methanol và NaOH lần lượt theo tỷ lệ khối lượng (1:5:4). Dùng mô hình tạo hạt nhỏ từng giọt dung dịch vật liệu vào dung dịch tạo hạt trên máy khuấy từ. Rửa hạt bằng nước cất đến pH trung tính. Ngâm hạt trong glutaraldehyde 2,5% với thể tích phù hợp với thể tích hạt. Rửa hạt bằng nước cất đến pH trung tính. Ngâm hạt trong axit citrit 3% với thể tích với thể tích hạt. Rửa hạt bằng nước cất đến pH trung tính. Sấy hạt ở 800C trong 12 tiếng.
Kết quả phân tích cấu trúc vật liệu SEM và FTIR đã chứng tỏ có sự gắn kết rõ rệt của kim loại nặng Pb (II) và Cd (II) lên vật liệu. Kết quả thực nghiệm cho thấy pH tối ưu là 5,0 cho quá trình hấp phụ kim loại nặng và 8,0 là cho quá trình hấp phụ màu.
Quá trình hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich và đạt được hiệu quả hấp phụ lớn nhất qmax=185,18 mg g-1 đối với chì, 84,03 mg g-1 đối với cadimi, 20,53 mg g-1 đối với màu. Giá trị thông số động học có ΔG (năng lượng tự do gibbs) âm cho thấy quá trình diễn ra tự nhiên, không cần cung cấp năng lượng.
Kết quả nghiên cứu này góp phần tạo ra một sản phẩm có ý nghĩa về mặt khoa học, nâng cao khả năng loại bỏ màu và kim loại nặng trong nước thải công nghiệp. Vật liệu composit có nguồn gốc từ phế phẩm nông nghiệp và chế biến thủy hải sản sẽ giúp đem lại một nguồn lợi kinh tế lớn do giá thành sản xuất rẻ, hiệu quả xử lý cao, giúp cho các doanh nghiệp giảm được chi phí cho quá trình xử lý nước thải; đồng thời góp phần giải quyết được một lượng lớn chất thải rắn xả thải ra môi trường hàng năm.