مروری بر روش های اصلاح بیوچار با مواد معدنی و کاربرد آنها در غیرمتحرک کردن آلاینده ها

بیوچار به عنوان یک ماده کربنی پایدار، اقتصادی و سازگار با محیط زیست به دلیل برخورداری از گروه های عاملی اکسیژن دار، ساختار آروماتیک، تخلخل قابل توجه، سطح ویژه زیاد و ظرفیت تبادل کاتیونی مناسب، به طور گسترده در توسعه جاذب های پیشرفته در تثبیت و حذف آلاینده های محیطی از آب و خاک مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این، محدودیت های عملکردی بیوچار خالص در حذف آلاینده ها، ضرورت اصلاح و مهندسی آن را آشکار ساخته است. در این راستا، تولید کامپوزیت های بیوچار از طریق ترکیب با مواد معدنی و ترکیبات حاوی آهن به عنوان راهکاری موثر برای بهبود ویژگی های ساختاری، شیمیایی و واکنش پذیری سطحی مطرح شده است. در این مقاله مروری، روش های اصلی ساخت کامپوزیت های بیوچار شامل اصلاح پس از فرایند گرماکافت و نیز اختلاط مستقیم با فازهای معدنی بررسی و روش هم افزایی و بارگذاری مستقیم به عنوان روش های نوین معرفی شده اند. همچنین تاثیر نوع زیست توده، شرایط گرماکافت، نوع ماده اصلاح کننده و مسیر سنتز بر ویژگی های فیزیک و شیمیایی نهایی کامپوزیت ها تحلیل شده است. افزون بر این، سازوکارهای حاکم بر عملکرد این مواد در تثبیت و حذف فلزات سنگین، شامل جذب سطحی، رسوب، کمپلکس، تبادل لیگاند، واکنش های اکسایش کاهش، انتقال الکترون، برهم کنش های الکترواستاتیکی و تبادل یونی مورد بحث قرار گرفته اند. نتایج مطالعات نشان می دهد که هم افزایی میان بیوچار و فازهای معدنی و آهن دار می تواند به طور چشمگیری کارایی تثبیت آلاینده ها از جمله فلزات سنگین آنیونی و کاتیونی را افزایش دهد. این بررسی بر اهمیت طراحی هدفمند کامپوزیت های بیوچار بر پایه شناخت دقیق رابطه میان روش ساخت و ویژگی های عملکردی تاکید دارد. همچنین چالش های آینده و چشم اندازهای مربوط به استفاده از کامپوزیت های بیوچار - مواد معدنی در پالایش محیطی و تجاری سازی این فناوری امیدوارکننده نیز مورد توجه قرار گرفته است.

کلیدواژه ها:

Heavy metals ، Mineral clays ، Oxygen-containing functional groups ، Adsorption mechanisms ، Synergism. ، فلزات سنگین ، کانی های معدنی ، گروه های عاملی اکسیژن دار ، مکانیسم های جذب ، هم افزایی