Triển vọng ứng dụng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano oxit sắt từ - than sinh học để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm

Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
119 
TRIỂN VỌNG ỨNG DỤNG VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC NANO OXIT SẮT 
TỪ-THAN SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ NGUỒN NƯỚC BỊ Ô NHIỄM 
Nguyễn Thị Luyến*, Hà Minh Việt, Vũ Tiến Thành 
Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT 
Gần đây, tình trạng nguồn nước ở Việt Nam bị ô nhiễm ion kim loại nặng và/hoặc chất màu hữu 
cơ là vấn đề mà toàn xã hội đang quan tâm. Trong khi các phương pháp xử lý nguồn nước thông 
thường có một số hạn chế, công nghệ nano kết hợp các hạt nano oxit sắt từ - than sinh học có khả 
năng thu hồi sản phẩm sau khi xử lý hấp phụ để tái sử dụng và tiết kiệm được chi phí, đồng thời 
còn làm tăng cường khả năng hấp phụ. Trong bài này, chúng tôi sẽ trình bày tổng quan về tình 
hình nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano Fe3O4 – than sinh học để xử lý nguồn nước 
bị ô nhiễm. Trong đó, vật liệu tổ hợp cấu trúc nano Fe3O4 – than sinh học được chế tạo bằng 
phương pháp biến đổi đồng kết tủa, nguồn than sinh học được tạo ra từ các nguồn phế phụ phẩm 
nông nghiệp như rơm rạ, thân lõi cây ngô, vỏ trấu, mùn cưa, vỏ trai hến, bùn đỏ,... Cơ chế và quá 
trình hấp phụ các ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ của hệ vật liệu này cũng được thảo luận. 
Từ khóa: Oxit sắt từ, than sinh học, công nghệ nano, ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ 
ĐẶT VẤN ĐỀ* 
Nước sạch đã trở thành một nhu cầu của toàn 
xã hội và là chìa khóa quan trọng để bảo vệ 
sức khỏe của cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay 
các chất gây ô nhiễm môi trường đang là mối 
đe dọa nghiêm trọng đối với nguồn nước 
ngọt, sinh vật sống và sức khỏe của cộng 
đồng, đặc biệt là các ion kim loại nặng như 
Hg
2+
, Pb
2+
, Cr
3+
, Cr
6+
, Ni
2+
, Co
2+
, Cu
2+
, Cd
2+
, 
Ag
+
, As
5+
 và chất màu hữu cơ. Theo số liệu 
thống kê của Bộ Y tế, Bộ Tài nguyên và Môi 
trường, trung bình mỗi năm có khoảng 9.000 
người tử vong vì nguồn nước ô nhiễm, trên 
200.000 trường hợp được phát hiện ung thư 
mà một trong những nguyên nhân là do sử 
dụng nguồn nước bị ô nhiễm [1]. Theo số liệu 
thống kê, toàn tỉnh Thái Nguyên hiện có 
khoảng 250 mỏ, điểm khoáng sản trong đó 
chủ yếu sử dụng các phương pháp khai thác 
thủ công và bán thủ công, gây tổn thất và thất 
thoát tài nguyên đặc biệt là vấn đề ô nhiễm 
môi trường đất và nước. Kết quả khảo sát tại 
suối Thác Lạc (huyện Đồng Hỷ), suối Nghinh 
Tường - Sảng Mộc (huyện Võ Nhai), mỏ Núi 
Pháo cho thấy môi trường nước xung quanh 
các mỏ than và mỏ kim loại đã có dấu hiệu ô 
nhiễm, có nơi ô nhiễm trầm trọng. Môi trường 
*
 Email: luyennt@tnus.edu.vn 
xung quang các bãi chứa chất thải ở các khu 
vực khai thác khoảng sản chưa được quan 
tâm, xử lý nên mùa mưa nước kéo theo chất ô 
nhiễm trong bãi thải tràn ra môi trường ảnh 
hưởng xấu đến đời sống của người dân và sản 
xuất nông nghiệp. 
Hiện nay, có rất nhiều kỹ thuật khác nhau để 
làm sạch nguồn nước như hấp phụ, lắng đọng, 
thẩm thấu ngược, trao đổi ion, điện hóa, màng 
lọc, bốc hơi, oxi hóa,[2,3]. Trong đó, hấp 
phụ là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi 
mang lại hiệu quả kinh tế cao để loại bỏ các 
ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ và các vi 
khuẩn gây bệnh từ nước. Với sự phát triển 
của công nghệ nano với giá thành thấp đã thu 
hút được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà 
khoa học trong các lĩnh vực ứng dụng khác 
nhau, trong đó phải kể đến lĩnh vực xử lý môi 
trường bị ô nhiễm. Đã có nhiều công bố chỉ ra 
rằng chất lượng của nước được cải thiện bằng 
cách sử dụng các hạt nano, màng lọc nano, 
Sự tổng hợp các hạt nano từ Fe3O4 đã được 
phát triển mạnh mẽ không chỉ cho nghiên cứu 
cơ bản mà còn có nhiều ứng dụng trong công 
nghệ như hình ảnh cộng hưởng từ, dẫn truyền 
thuốc, thiết bị ghi từ, vv Đặc biệt, việc sử 
dụng các hạt nano từ như là chất hấp phụ 
trong xử lý nước để tách và loại bỏ các ion 
kim loại nặng bằng cách sử dụng từ trường 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
120 
ngoài đang được quan tâm nghiên cứu. Thông 
thường, các hạt nano từ dễ bị oxi hóa trong 
không khí và kết tụ lại trong hệ thống nước 
[4]. Vì vậy, việc chức năng hóa bề mặt của 
các hạt nano từ để ổn định bề mặt là điều cần 
thiết. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các 
hạt nano từ có kích thước < 30 nm thường có 
diện tích bề mặt lớn, thể hiện tính chất siêu 
thuận từ [5–7], những tính chất này rất hữu 
ích trong việc tách các ion kim loại nặng. Tuy 
nhiên, các công bố cho thấy [5–17] việc chức 
năng hóa bề mặt các hạt nano từ để xử lý môi 
trường thường cho hiệu quả hấp phụ các ion 
kim loại nặng không cao, hơn nữa công nghệ 
chế tạo lại phức tạp và không hiệu quả về 
kinh tế. 
Gần đây, việc nghiên cứu vật liệu tổ hợp cấu 
trúc nano Fe3O4 - than sinh học (MBC) [18–
24] với công nghệ đơn giản, giá thành rẻ, đặc 
biệt tăng cường khả năng hấp phụ các ion kim 
loại nặng và tái sử dụng chúng trong xử lý 
môi trường đã được quan tâm. Trong bài tổng 
quan này, chúng tôi tập trung tìm hiểu về 
công nghệ chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc 
nano Fe3O4 – than sinh học với nguồn nguyên 
liệu từ phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ, 
thân lõi cây ngô, vỏ trấu, mùn cưa, vỏ trai 
hến, bùn đỏ, Đây là một hướng nghiên cứu 
mới về xử lý nguồn nước bị ô nhiễm, có khả 
năng hấp phụ cao, dễ dàng tái sử dụng, giá 
thành thấp, mang lại triển vọng kinh tế cao. 
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ 
HỢP CẤU TRÚC NANO OXIT SẮT TỪ-
THAN SINH HỌC 
Than sinh học được tạo ra bằng quá trình 
carbon hóa từ các phế phụ phẩm nông nghiệp 
như: rơm rạ, vỏ trấu, thân lõi cây ngô, mùn 
cưa, vỏ trai hến, bùn đỏ,Đây là nguồn phế 
phẩm rất dồi dào trong nông nghiệp, có giá 
thành thấp tại Việt Nam. Do diện tích bề mặt 
lớn nên than sinh học có khả năng hấp phụ các 
ion kim loại và chất màu hữu cơ. Trên Hình 1 
trình bày minh họa quá trình tạo ra than sinh 
học từ các phế phụ phẩm nông nghiệp. 
Hình 1. Quá trình chế tạo than sinh học từ các 
phế phụ phẩm nông nghiệp [25]. 
Mặc dù than sinh học có khả năng hấp phụ 
các ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ 
cao, tuy nhiên, chúng vẫn còn có hạn chế 
trong việc tái sử dụng đó là phải ly tâm, lọc 
rửa. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà 
khoa học đã nghiên cứu kết hợp hạt nano oxit 
sắt từ với than sinh học để làm tăng cường 
khả năng hấp phụ và dễ dàng đưa vào tái sử 
dụng bằng cách sử dụng một từ trường ngoài 
mà không cần ly tâm và lọc rửa. Trên Hình 2 và 
Hình 3 tương ứng trình bày mô hình công nghệ 
chế tạo MBC, trong đó than sinh học được tạo 
ra từ nguồn phế phẩm trong nông nghiệp là vỏ 
lạc và lá bạch đàn. MBC được chế tạo bằng 
phương pháp biến đổi đồng kết tủa. 
Hình 2. Mô hình minh họa công nghệ chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano Fe3O4 – than sinh học [24]. 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
121 
Hình 3. (a) Mô hình minh họa công nghệ chế tạo MBC, với nguồn than sinh học được sử dụng từ lá bạch 
đàn; (b) Mô hình tách MBC từ dung dịch nước lọc [26] 
Bảng 1. So sánh khả năng hấp phụ một số ion kim loại của MBC 
Chất hấp phụ Ion kim loại bị 
hấp phụ 
Dung lượng hấp phụ 
qe (mg/g) 
TLTK 
Hạt nano Fe3O4 Cr
6+
 20,2 [27] 
Hạt nano Fe3O4-đất sét Cr
6+
 13,88 [28] 
Hạt nano α-Fe2O3-đất sét-than sinh học từ 
vỏ cây thông 
Cr
6+
 81,7 [21] 
Hạt nano α-Fe2O3+Fe3O4 – than sinh học 
từ vỏ óc chó 
As
5+
 1,91 [29] 
Hạt nano γ – Fe2O3 than sinh học 
As
5+
 3,147 [30] 
Hạt nano Fe3O4-than sinh học từ xương 
lạc đà 
Pb
2+
Cd
2+
Co
2+
344,8 
322,6 
294,1 
[31] 
Hạt nano α-Fe2O3 – than sinh học từ rơm rạ Cd
2+
 49,3 [32] 
Cơ chế hình thành các hạt nano từ Fe3O4 bằng 
phương pháp đồng kết tủa được giải thích 
theo phương trình (1) đến (4) [27]: 
Fe
3+
+3OH
- Fe(OH)3(s) (1) 
Fe(OH)3(s) FeOOH(s)+H2O (2) 
Fe
2+
+2OH
- Fe(OH)2(s) (3) 
2FeOOH(s)+Fe(OH)2(s) Fe3O4+H2O (4) 
Hay phương trình (1) đến (4) được viết lại: 
2Fe
3+
+Fe
2+
+8OH
- 2Fe(OH)3+Fe(OH)2 
Fe3O4(s)+4H2O (5) 
Cơ chế hình thành MBC theo phương pháp 
biến đổi đồng kết tủa có thể được lý giải theo 
các bước sau: 
- Fe
2+
 và Fe
3+
 được khuấy trộn trong nước cất 
dưới điều kiện khuấy từ 
- Fe(OH)2 và Fe(OH)3 được hình thành bằng 
cách thêm vào hỗn hợp dung dịch NH4OH 
- Trong suốt quá trình bốc bay dung môi, 
Fe(OH)2 và Fe(OH)3 bị mất nước để tạo ra hạt 
nano từ Fe3O4 
- Sau khi than sinh học được xử lý với axit, 
chúng được bơm vào các hạt nano từ Fe3O4 
để bao phủ lên bề mặt của hạt. 
KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI 
NẶNG VÀ CHẤT MÀU HỮU CƠ CỦA 
MỘT SỐ VẬT LIỆU 
Một thông số quan trọng để đánh giá khả 
năng hấp phụ các ion kim loại nặng hoặc chất 
màu hữu cơ (chất bị hấp phụ) có trong nguồn 
nước bị ô nhiễm đó là dung lượng hấp phụ 
cân bằng (qe). Dung lượng hấp phụ cân bằng 
là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị 
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng 
trong điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt 
độ [18–21] : 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
122 
 qe = (6) 
Trong đó: qe là dung lượng hấp phụ cân bằng 
(mg/g); V là thể tích dung dịch chất bị hấp 
phụ (lít); m là khối lượng chất bị hấp phụ (g); 
C0 là nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời 
điểm ban đầu (mg/l); Ccb là nồng độ của chất 
bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l). 
CƠ CHẾ HẤP PHỤ 
Để đánh giá hiệu quả loại bỏ các chất gây ô 
nhiễm từ vật liệu tổ hợp cấu trúc nano oxit sắt 
từ - than sinh học, việc xác định cơ chế của 
quá trình hấp phụ là rất cần thiết. Các đặc 
trưng hấp phụ của MBC với các chất gây ô 
nhiễm như các ion kim loại nặng, các chất 
màu hữu cơ là khác nhau. Ngoài ra, cơ chế 
hấp phụ cũng còn phụ thuộc vào các đặc 
trưng khác nhau của MBC như nhóm chức bề 
mặt, diện tích bề mặt cụ thể, cấu trúc xốp. 
Đối với các ion kim loại nặng, cơ chế hấp phụ 
thường liên quan đến hiệu ứng tích hợp của 
một vài loại tương tác bao gồm: tương tác hút 
tĩnh điện, trao đổi ion, hấp phụ vật lý, sự phức 
hợp bề mặt hoặc sự kết tủa. Hình 4 minh họa 
sự đa dạng các cơ chế hấp phụ của MBC đối 
với ion kim loại. 
Các ion kim loại khác nhau, cơ chế hấp phụ 
khác nhau và phụ thuộc vào đặc tính của bề 
mặt của MBC. Các nhóm chức trên bề mặt 
của MBC bao gồm: carboxylate – COOH, 
hydroxyl – OH, chúng có thể tương tác mạnh 
với các ion kim loại nặng thông qua tương tác 
hút tĩnh điện, trao đổi ion hay phức hợp bề 
mặt. Những ảnh hưởng này có thể được 
chứng minh thông qua sự thay đổi nhóm chức 
của MBC trước và sau khi hấp phụ ion kim 
loại nặng [20,26-31]. Hơn nữa, các thành 
phần khoáng chất trong MBC, diện tích bề 
mặt, cấu trúc xốp cũng đóng vai trò quan 
trọng trong quá trình hấp phụ. 
Đối với các chất màu hữu cơ, cơ chế hấp phụ 
của MBC cũng thường là sự kết hợp của các 
loại tương tác khác nhau [8,17,32-33]. Nhìn 
chung, tương tác tĩnh điện, hiệu ứng kị nước, 
liên kết hyđro, sự làm đầy lỗ có thể là cơ chế 
hấp phụ chính của MBC đối với các chất màu 
hữu cơ. Các cơ chế khác nhau cho sự tương 
tác của MBC đối với các chất màu hữu cơ 
được chỉ ra trên Hình 5. Cơ chế hấp phụ các 
chất hữu cơ khác nhau và chúng liên quan đến 
đặc trưng của MBC. Thứ nhất, đặc trưng bề 
mặt của MBC đóng vai trò quan trọng trong 
hấp phụ các chất màu hữu cơ. Bề mặt của 
MBC là không đồng nhất do cùng tồn tại cả 
carbon hóa và không carbon hóa, và các giai 
đoạn của carbon hóa và không carbon hóa của 
MBC thường đại diện cho các cơ chế hấp phụ 
khác nhau. 
Bảng 2. So sánh khả năng hấp phụ một số chất màu hữu cơ của MBC 
Chất hấp phụ 
Chất màu hữu cơ bị hấp 
phụ 
Dung lượng hấp phụ qe 
(mg/g) 
TLTK 
Hạt nano Fe3O4 
Thuốc nhuộm màu 111,8 [9] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ cây 
dương xỉ 
Thuốc nhuộm màu 30,21 [18] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ lá vả Thuốc nhuộm màu 53,47 [18] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ vỏ lạc Thuốc nhuộm màu 58,69-64,12 [33] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ bã chè Thuốc nhuộm màu 113,64 [34] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ cây 
dương xỉ 
Xanh methylene 25 [18] 
Hạt nano Fe3O4 – than sinh học từ lá vả Xanh methylene 61,72 [18] 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
123 
Hình 4. Sơ đồ minh họa cơ chế hấp phụ ion kim loại nặng của MBC [35] 
Hình 5. Sơ đồ minh họa cơ chế hấp phụ các chất màu hữu cơ của MBC [35]. 
KẾT LUẬN 
Bài tổng quan này đã cho thấy, sử dụng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano của các hạt nano oxit từ - 
than sinh học, trong đó than sinh học được tạo ra từ các nguồn phế phụ phẩm trong nông nghiệp 
để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm đang là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm. Chúng không 
những mang lại hiệu quả hấp phụ các ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ cao, mà còn có thể 
dễ dàng tái sử dụng, có giá trị kinh tế cao. 
LỜI CẢM ƠN 
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Chương trình Nghị định thư Việt Nam – Italia, mã số nhiệm vụ: 
NĐT.05.ITA/15. 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
124 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. 
kien-moi-truong/9-000-nguoi-tu-vong-moi-nam-
vi-nguon-nuoc-18577.htm. 
2. Y. Chen, B. Pan, H. Li, W. Zhang, L. Lv, J. 
Wu, Selective removal of Cu(II) ions by using 
cation-exchange resin-supported 
polyethyleneimine (PEI) nanoclusters, Environ. 
Sci. Technol. 44 (2010) 3508–3513. 
doi:10.1021/es100341x. 
3. S. Chen, Y. Zou, Z. Yan, W. Shen, S. Shi, X. 
Zhang, H. Wang, Carboxymethylated-bacterial 
cellulose for copper and lead ion removal, J. 
Hazard. Mater. 161 (2009) 1355–1359. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2008.04.098. 
4. D. Maity, D.C. Agrawal, Synthesis of iron 
oxide nanoparticles under oxidizing environment 
and their stabilization in aqueous and non-aqueous 
media, J. Magn. Magn. Mater. 308 (2007) 46–55. 
doi:10.1016/j.jmmm.2006.05.001. 
5. I.Y. Goon, C. Zhang, M. Lim, J.J. Gooding, R. 
Amal, Controlled fabrication of polyethylenimine-
functionalized magnetic nanoparticles for the 
sequestration and quantification of free Cu 2+, 
Langmuir. 26 (2010) 12247–12252. 
doi:10.1021/la101196r. 
6. C.-M. Chou, H.-L. Lien, Dendrimer-conjugated 
magnetic nanoparticles for removal of zinc (II) from 
aqueous solutions, J. Nanoparticle Res. 13 (2011) 
2099–2107. doi:10.1007/s11051-010-9967-5. 
7. A.Z.M. Badruddoza, A.S.H. Tay, P.Y. Tan, K. 
Hidajat, M.S. Uddin, Carboxymethyl-??-
cyclodextrin conjugated magnetic nanoparticles as 
nano-adsorbents for removal of copper ions: 
Synthesis and adsorption studies, J. Hazard. 
Mater. 185 (2011) 1177–1186. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2010.10.029. 
8. J. Wang, S. Zheng, Y. Shao, J. Liu, Z. Xu, D. 
Zhu, Amino-functionalized Fe3O4@SiO2core-
shell magnetic nanomaterial as a novel adsorbent 
for aqueous heavy metals removal, J. Colloid 
Interface Sci. 349 (2010) 293–299. 
doi:10.1016/j.jcis.2010.05.010. 
9. S. Singh, K.C. Barick, D. Bahadur, Surface 
engineered magnetic nanoparticles for removal of 
toxic metal ions and bacterial pathogens, J. 
Hazard. Mater. 192 (2011) 1539–1547. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2011.06.074. 
10. B. An, Q. Liang, D. Zhao, Removal of 
arsenic(V) from spent ion exchange brine using a 
new class of starch-bridged magnetite 
nanoparticles, Water Res. 45 (2011) 1961–1972. 
doi:10.1016/j.watres.2011.01.004. 
11. R. Chen, C. Zhi, H. Yang, Y. Bando, Z. 
Zhang, N. Sugiur, D. Golberg, Arsenic (V) 
adsorption on Fe3O4nanoparticle-coated boron 
nitride nanotubes, J. Colloid Interface Sci. 359 
(2011) 261–268. doi:10.1016/j.jcis.2011.02.071. 
12. Y. Wang, G. Morin, G. Ona-Nguema, F. 
Juillot, G. Calas, G.E. Brown, Distinctive 
arsenic(V) trapping modes by magnetite 
nanoparticles induced by different sorption 
processes, Environ. Sci. Technol. 45 (2011) 7258–
7266. doi:10.1021/es200299f. 
13. M.R. Shishehbore, A. Afkhami, H. Bagheri, 
Salicylic acid functionalized silica-coated 
magnetite nanoparticles for solid phase extraction 
and preconcentration of some heavy metal ions 
from various real samples, Chem. Cent. J. 5 
(2011) 17–20. doi:10.1186/1752-153X-5-41. 
14. M. Zhang, G. Pan, D. Zhao, G. He, XAFS 
study of starch-stabilized magnetite nanoparticles 
and surface speciation of arsenate, Environ. Pollut. 
159 (2011) 3509–3514. 
doi:10.1016/j.envpol.2011.08.017. 
15. W. Yantasee, C.L. Warner, T. Sangvanich, 
R.S. Addleman, T.G. Carter, R.J. Wiacek, G.E. 
Fryxell, C. Timchalk, M.G. Warner, Removal of 
heavy metals from aqueous systems with thiol 
functionalized superparamagnetic nanoparticles, 
Environ. Sci. Technol. 41 (2007) 5114–5119. 
doi:10.1021/es0705238. 
16. W. Yang, A.T. Kan, W. Chen, M.B. Tomson, 
PH-dependent effect of zinc on arsenic adsorption 
to magnetite nanoparticles, Water Res. 44 (2010) 
5693–5701. doi:10.1016/j.watres.2010.06.023. 
17. Y. Wu, J. Zhang, Y. Tong, X. Xu, Chromium 
(VI) reduction in aqueous solutions by Fe3O4-
stabilized Fe0nanoparticles, J. Hazard. Mater. 172 
(2009) 1640–1645. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2009.08.045. 
18. N. Alizadeh, S. Shariati, N. Besharati, 
Adsorption of Crystal Violet and Methylene Blue 
on Azolla and Fig Leaves Modified with 
Magnetite Iron Oxide Nanoparticles, Int. J. 
Environ. Res. 11 (2017) 197–206. 
doi:10.1007/s41742-017-0019-1. 
19. P. Sun, C. Hui, R.A. Khan, X. Guo, S. Yang, 
Y. Zhao, Mechanistic links between magnetic 
nanoparticles and recovery potential and enhanced 
capacity for crystal violet of nanoparticles-coated 
kaolin, J. Clean. Prod. 164 (2017) 695–702. 
doi:10.1016/j.jclepro.2017.07.004. 
20. P. Sun, C. Hui, R. Azim Khan, J. Du, Q. 
Zhang, Y.-H. Zhao, Efficient removal of crystal 
violet using Fe3O4-coated biochar: the role of the 
Fe3O4 nanoparticles and modeling study their 
adsorption behavior, Sci. Rep. 5 (2015) 12638. 
doi:10.1038/srep12638. 
21. Z.H. Ruan, J.H. Wu, J.F. Huang, Z.T. Lin, 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
125 
Y.F. Li, Y.L. Liu, P.Y. Cao, Y.P. Fang, J. Xie, 
G.B. Jiang, Facile preparation of rosin-based 
biochar coated bentonite for supporting α-
Fe2O3nanoparticles and its application for Cr(vi) 
adsorption, J. Mater. Chem. A. 3 (2015) 4595–
4603. doi:10.1039/c4ta06491g. 
22. H. Wang, Y. Liu, M. Li, H. Huang, H.M. Xu, 
R.J. Hong, H. Shen, Multifunctional 
TiO2nanowires-modified nanoparticles bilayer 
film for 3D dye-sensitized solar cells, 
Optoelectron. Adv. Mater. Rapid Commun. 4 
(2010) 1166–1169. doi:10.1039/b000000x. 
23. J. Ifthikar, T. Wang, A. Khan, A. Jawad, T. 
Sun, X. Jiao, Z. Chen, J. Wang, Q. Wang, H. 
Wang, A. Jawad, Highly Efficient Lead 
Distribution by Magnetic Sewage Sludge Biochar: 
Sorption Mechanisms and Bench Applications, 
Bioresour. Technol. 238 (2017) 399–406. 
doi:10.1016/j.biortech.2017.03.133. 
24 .Y. Han, X. Cao, X. Ouyang, S.P. Sohi, J. Chen 
(2016), Adsorption kinetics of magnetic biochar 
derived from peanut hull on removal of Cr (VI) 
from aqueous solution: Effects of production 
conditions and particle size, Chemosphere. 145 
336–341. doi:10.1016/j.chemosphere.2015.11.050. 
25. M.J. Ahmed, Potential of Arundo donax L. 
stems as renewable precursors for activated 
carbons and utilization for wastewater treatments: 
Review, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 63 (2016) 
336–343. doi:10.1016/j.jtice.2016.03.030. 
26. S.Y. Wang, Y.K. Tang, K. Li, Y.Y. Mo, H.F. 
Li, Z.Q. Gu, Combined performance of biochar 
sorption and magnetic separation processes for 
treatment of chromium-contained electroplating 
wastewater, Bioresour. Technol. 174 (2014) 67–
73. doi:10.1016/j.biortech.2014.10.007. 
27. S. Rajput, C.U. Pittman, D. Mohan, Magnetic 
magnetite (Fe3O4) nanoparticle synthesis and 
applications for lead (Pb2+) and chromium (Cr6+) 
removal from water, J. Colloid Interface Sci. 468 
(2016) 334–346. doi:10.1016/j.jcis.2015.12.008. 
28. P. Yuan, M. Fan, D. Yang, H. He, D. Liu, A. 
Yuan, J.X. Zhu, T.H. Chen, Montmorillonite-
supported magnetite nanoparticles for the removal 
of hexavalent chromium [Cr(VI)] from aqueous 
solutions, J. Hazard. Mater. 166 (2009) 821–829. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2008.11.083. 
29. X. Duan, C. Zhang, C. Srinivasakannan, X. 
Wang, Waste walnut shell valorization to iron 
loaded biochar and its application to arsenic 
removal, Resour. Technol. 3 (2017) 29–36. 
doi:10.1016/j.reffit.2017.01.001. 
30. M. Zhang, B. Gao, S. Varnoosfaderani, A. 
Hebard, Y. Yao, M. Inyang, Preparation and 
characterization of a novel magnetic biochar for 
arsenic removal, Bioresour. Technol. 130 (2013) 
457–462. doi:10.1016/j.biortech.2012.11.132. 
31. A.A. Alqadami, M.A. Khan, M. Otero, M.R. 
Siddiqui, B.H. Jeon, K.M. Batoo, A magnetic 
nanocomposite produced from camel bones for an 
efficient adsorption of toxic metals from water, J. 
Clean. Prod. 178 (2018) 293–304. 
doi:10.1016/j.jclepro.2018.01.023. 
32. Z. Tan, Y. Wang, C. Huang, P. Ai, Cadmium 
removal potential by rice straw-derived magnetic 
biochar, 2 (2016). doi:10.1007/s10098-016-1264-2. 
33. K.P. Singh, S. Gupta, A.K. Singh, S. Sinha, 
Optimizing adsorption of crystal violet dye from 
water by magnetic nanocomposite using response 
surface modeling approach, J. Hazard. Mater. 186 
(2011) 1462–1473. 
doi:10.1016/j.jhazmat.2010.12.032. 
34. T. Madrakian, A. Afkhami, M. Ahmadi, 
Adsorption and kinetic studies of seven different 
organic dyes onto magnetite nanoparticles loaded 
tea waste and removal of them from wastewater 
samples, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. 
Spectrosc. 99 (2012) 102–109. 
doi:10.1016/j.saa.2012.09.025. 
35. X. Tan, Y. Liu, G. Zeng, X. Wang, X. Hu, Y. 
Gu, Z. Yang, Application of biochar for the 
removal of pollutants from aqueous solutions, 
Chemosphere. 125 (2015) 70–85. 
doi:10.1016/j.chemosphere.2014.12.058. 
Nguyễn Thị Luyến và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): 119 - 126 
126 
ABSTRACT 
PERSPECTIVE OF IRON OXIDE-BIOCHAR NANOCOMPOSITE MATERIALS 
NANOSTRUCTURES FOR WASTE WATER TREATMENT 
Nguyen Thi Luyen
*
, Ha Minh Viet, Vu Tien Thanh 
University of Sciences – TNU 
Recently, heavy metal ions and organic dyes in waste water are a matter of concern in Vietnam. 
While conventional treatment methods have some drawbacks, nanotechnology incorporates iron 
oxide- biochar capable of recovering products after adsorption treatment for reuse and saving 
costs, also enhancing the adsorption capacity. In this article, we present an overview of research on 
fabrication of Fe3O4-biochar nanocomposite for the wastewater treatment. In there, the Fe3O4-
biochar nanocomposite is synthesized by co-precipitation, the biochar is generated from 
agricultural products such as straw, corn stalks, rice husk shell, mud shell, red mud ... The 
mechanism and process of adsorption of heavy metal ions, dyes are also discussed. 
Keywords: iron oxide, biochar, nanotechnology, heavy metal ions, dyes 
Ngày nhận bài: 14/11/2018; Ngày hoàn thiện: 27/11/2018; Ngày duyệt đăng: 15/12/2018 
*
 Email: luyennt@tnus.edu.vn