The object of research, development or design (in Russian) : Адсорбирующий нанокомпозит для очистки сточных вод загрязненных катионами красителей и ионами ртути

The object of research, development or design (in Kazakh) : Бояғыш катиондарымен және сынап иондарымен ластанған ағынды суларды тазартуға арналған адсорбенттік нанокомпозит.

Aim of work (in Russian) : разработка технологии преобразования агроотходов рисовой шелухи в пористые нанокомпозиты путем ступенчатой экстракции и гидротермального синтеза, с последующей пропиткой наночастицами металлов или модификацией поверхности поверхностно-активными веществами для улучшения сродства к целевым загрязнителям и увеличения адсорбционной способности.

Aim of work (in Kazakh) : күріш қауызының агроқалдықтарын кезеңді экстракция және гидротермиялық синтез арқылы кеуекті нанокомпозиттерге түрлендіру технологиясын әзірлеу, содан кейін металл нанобөлшектерімен сіңдіру немесе мақсатты ластаушы заттарға жақындықты жақсарту және адсорбциялық қабілетті арттыру үшін беттік белсенді заттармен беттік модификациялау.

Методы исследования (на русском) : - анализ и обобщение научно-технической информации; - лабораторные и опытно-расчетные исследования; - современные методы исследования (XRD (минералогического состава образцов проводили методом рентгенофазового анализа), XRF (химический состав методом рентгенофлуоресценции), SEM-EDS (морфологические характеристики поверхности и элементный анализ образцов). Удельная площадь поверхности и характеристики пор образцов методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET)) - дифференцированный метод аналитических исследований отдельных составляющих стадий всего процесса: синтез сорбентов на основе биомассы (рисовая шелуха), химическая (сорбционная) составляющая, выбор легирующих веществ; - исследование на модельных растворах.

Методы исследования (на казахском) : - ғылыми-техникалық ақпаратты талдау және синтездеу; - зертханалық және тәжірибелік-есептік зерттеулер; - заманауи зерттеу әдістері (XRD (сынамалардың минералогиялық құрамы рентгендік фазалық талдау арқылы жүргізілді), XRF (химиялық құрамы рентгендік флуоресценция арқылы), SEM-EDS (бетінің морфологиялық сипаттамасы және үлгілердің элементтік талдауы). Ерекшелігі Брунауэр-Эмметт-Теллер әдісі (BET) бойынша үлгілердің бетінің ауданы мен кеуек сипаттамалары - бүкіл процесс кезеңдерінің жекелеген компоненттерін аналитикалық зерттеудің сараланған әдісі: биомасса (күріш қабығы), химиялық (сорбциялық) компонент негізінде сорбенттер синтезі, легирленген заттарды таңдау; - модельдік шешімдерді зерттеу. - ғылыми-техникалық ақпаратты талдау және синтездеу; - зертханалық және тәжірибелік-есептік зерттеулер; - заманауи зерттеу әдістері (XRD (сынамалардың минералогиялық құрамы рентгендік фазалық талдау арқылы жүргізілді), XRF (химиялық құрамы рентгендік флуоресценция арқылы), SEM-EDS (бетінің морфологиялық сипаттамасы және үлгілердің элементтік талдауы). Ерекшелігі Брунауэр-Эмметт-Теллер әдісі (BET) бойынша үлгілердің бетінің ауданы мен кеуек сипаттамалары - бүкіл процесс кезеңдерінің жекелеген компоненттерін аналитикалық зерттеудің сараланған әдісі: биомасса (күріш қабығы), химиялық (сорбциялық) компонент негізінде сорбенттер синтезі, легирленген заттарды таңдау; - модельдік шешімдерді зерттеу.

Obtained results and novelty (in Russian) : Разработан метод получения синтетического цеолита анальцим из рисовой шелухи (РШ) Алматинской области путем гидротермальной обработки, который был выполнен с целью дальнейшей разработки метода получения нанокомпозитов на основе РШ-цеолита с использованием пропиток наночастицами серебра (AgNPs) и ПАВ (SDS). Подобрано оптимальное соотношение полученного оксида кремния и NaAlО2 для синтеза цеолита (1:2), подобраны оптимальный температуры реакции взамодействия компонентов (150, 175°С). Полученные цеолдиты охарактеризованы с помощью различных физико-химических методов: XRD, XRF, SEM-EDS, БЭТ. Данные XRD подтвердили образование фаз цеолита (анальцим, содалит). Удельная поверхность образцов варьировалась в пределах 33-49 м2/г. Результаты элементного анализа методом EDS показали успешное модифицирование цеолита наночастицами серебра. Среднее процентное содержание наночастиц серебра в структуре синтетического цеолита после реакции соосаждения составила (1,440±0,56) % для нанокомпозита. Нанокомпозит (AgNPs) имеет атомное соотношение Al:Si=1:2, что соответствует цеолиту. Предварительные результаты показывают значительно высокий процент 51,01% ионов ртути после 24-часового периода из раствора в сравнении с исходной золой рисовой шелухи. Научная новизна данного проекта заключается в пропитке наночастиц серебра или магнетита и функционализации поверхности цеолитов поверхностно-активными веществами ПАВ, полученными из рисовой шелухи в качестве биоисточника, богатого кремнеземом.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алматы облысының (Балқаш ауданы, Бақанас ауылы, Қазақстан) күріш қауызынан синтетикалық цеолит анальцимды гидротермалды өңдеу арқылы алу әдісі әзірленді, ол нанокомпозиттер алу әдісін одан әрі дамыту мақсатында күміс нанобөлшектерімен (AgNPs) және беттік белсенді заттармен (SDS) сіңдіру арқылы күріш қауызы цеолитіне негізделген. Алынған кремний оксиді мен NaAlO2 цеолит синтезі үшін оңтайлы қатынасы (1:2) болса, ал компоненттердің әрекеттесуі үшін оңтайлы реакция температуралары (150, 175°С) таңдалды. Алынған цеолдиттер әртүрлі физико-химиялық әдістермен сипатталды: XRD, XRF, SEM-EDS, BET. XRD деректері бойынша цеолит фазаларының (анальцим, содалит) түзілуін растады. Үлгілердің меншікті бетінің ауданы 33-49 м2/г аралығында өзгереді. EDS арқылы элементтік талдау нәтижелері цеолиттің күміс нанобөлшектерімен сәтті модификациясын көрсетті. Копреципитация реакциясынан кейін синтетикалық цеолит құрылымындағы күміс нанобөлшектерінің орташа пайызы нанокомпозит үшін (1,440±0,56) % құрады. Нанокомпозиттің (AgNPs) атомдық қатынасы Al:Si = 1:2, ол цеолитке сәйкес келеді. Алдын ала нәтижелер бастапқы күріш қауызы күлімен салыстырғанда ерітіндіден 24 сағат өткеннен кейін 51,01% сынап иондарының айтарлықтай жоғары пайызын көрсетеді. Бұл жобаның ғылыми жаңалығы күміс немесе магнетит нанобөлшектерін сіңдіруде және кремнеземге бай биокөз ретінде күріш қауызынан алынған беттік белсенді заттармен цеолит бетін функционализациялауда.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В Казахстане существуют две важные экологические проблемы: утилизация отхотов агропромышленности и загрязнение сточных вод тяжелыми металлами и красителями. Решение этих проблем разработка недорогой технологии удаления тяжелых металлов и красителей из сточных вод с использованием рисовой шелухи в качестве источника биомассы, обогащенной кремнеземом, в простой и удобной в эксплуатации двушаговых синтетических подходов. Рисовая шелуха может быть эффективно превращен в цеолит с экстракцией диоксида кремния с последующей щелочной обработкой с использованием дешевых реагентов, таких как гидроксиды и алюминаты натрия и калия. Поверхность полученных цеолитов модифицируют наночастицами благородных металлов или катионными или органическими поверхностно-активными веществами для улучшения сорбционной способности. Важным этапом является подготовка синтетического цеолита с высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам ртути и катионам красителей. В результате модифицирования синтетического цеолита получаются сорбенты с высокой сорбционной емкостью от исходного синтетического цеолита.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қазақстанда екі маңызды экологиялық проблема бар: ауыл шаруашылығы өндірісінің қалдықтарын кәдеге жарату және ағынды сулардың ауыр металдармен және бояғыштармен ластануы. Бұл мәселелерді шешу қарапайым және оңай жұмыс істейтін екі сатылы синтетикалық тәсілмен күріш қауызын кремнеземмен байытылған биомассаның көзі ретінде пайдалана отырып, ағынды сулардан ауыр металдар мен бояғыштарды жоюдың арзан технологиясын жасау болып табылады. Натрий және калий гидроксидтері мен алюминаттары сияқты арзан реагенттерді қолдана отырып, сілтімен өңдеу арқылы тиімді түрде кремний диоксиді экстракциясы арқылы күріш қауызын тиімді түрде цеолитке айналдыруға болады Сорбциялық қабілетті жақсарту үшін алынған цеолиттердің бетін асыл металдардың нанобөлшектерімен немесе катиондық немесе органикалық беттік белсенді заттармен модификациялайды. Сынап иондары мен бояғыш катиондарына қатысты сорбциялық қабілеті жоғары синтетикалық цеолитті дайындау маңызды кезең болып табылады. Синтетикалық цеолитті модификациялау нәтижесінде бастапқы синтетикалық цеолиттен сорбциялық қабілеті жоғары сорбенттер алынады.

Level of implementation (in Russian) : Это исследование поможет подготовить начинающих исследователей и будет способствовать повышению уровня университетов страны в сотрудничестве с ними. У команды есть подтверждение концепции сердцевины устройства (приготовление сорбента только из типа биомассы) на уровне технологической готовности и опыт масштабирования до пилотного производства из ранее произведенных материалов на основе рисовой шелухи, который теперь коммерчески доступен. Мы стремимся достичь, что приблизит устройство к коммерциализации и повлияет на рабочие места в Казахстане, а также окажет большее влияние на здоровье окружающей среды, особенно когда устройство будет масштабироваться. В число вовлеченных научных организаций входят НПТЦ «Жалын» с опытом в области нанотехнологии, в частности наноматериалов. Этот проект позволит найти наилучший подход к подготовке эффективной разработки для сорбции катионных красителей и тяжелых металлов, его валидации в лаборатории и в двух соответствующих сценариях (утилизация агроотходов и очистка загрязненной сточной воды).

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл зерттеу жаңадан келе жатқан зерттеушілерді дайындауға көмектеседі және олармен бірлесе отырып, еліміздің университеттерін жетілдіруге ықпал етеді. Командада технология дайындығы деңгейінде құрылғының өзегі (тек биомасса түрінен сорбент дайындайтын) концепциясының дәлелі және бұрын өндірілген күріш қабығы негізіндегі материалдардан тәжірибелік өндіріске дейін кеңейту тәжірибесі бар, ол қазір коммерциялық қол жетімді. Біз құрылғыны коммерцияландыруға жақындататын және Қазақстандағы жұмыс орындарына әсер ететін, сондай-ақ қоршаған ортаның денсаулығына, әсіресе құрылғы ауқымы ұлғайған кезде көбірек әсер ететін нәрсеге қол жеткізуді мақсат етіп отырмыз. Қатысқан ғылыми ұйымдардың қатарында нанотехнологиялар, атап айтқанда наноматериалдар саласында тәжірибесі бар «Жалын» ғылыми-техникалық орталығы бар. Бұл жоба катиондық бояғыштар мен ауыр металдарды сорбциялаудың тиімді жобасын дайындаудың, оны зертханада және екі сәйкес сценарийде (агро-қалдықтарды қайта өңдеу және ластанған ағынды суларды тазарту) валидациялаудың ең жақсы тәсілін табады.

Efficiency (in Russian) : Синтетический цеолит по ряду обоснованных причин является уникальным материалом для удаления из окружающей среды небольших, но в то же время вредных концентраций загрязнителя. Они относительно дешевые, обладают удельной поверхностью и объемом пор, они в состоянии удалить из водной среды даже следы загрязнителя.

Efficiency (in Kazakh) : Бірқатар жақсы себептерге байланысты синтетикалық цеолит қоршаған ортаны ластаушы заттардың шағын, бірақ сонымен бірге зиянды концентрацияларын жоюға арналған бірегей материал болып табылады. Олар салыстырмалы түрде арзан, белгілі бір бетінің ауданы мен кеуектерінің көлеміне ие және су ортасынан ластаушы заттардың біркелкі іздерін жоюға қабілетті.

Field of application (in Russian) : Научные и технологические результаты реализации данного проекта могут лечь в основу целого ряда технологических разработок в области переработки отходов сельского хозяйства и экологии. В рамках этого проекта будет разработан сорбент, который сделает более безопасными казахстанские объекты, загрязненные катионными красителями и тяжелыми металлами. Это насущные проблемы, которые необходимо решать. Это также позволит Казахстану утилизировать агроотходы из сельского хозяйства. Результат этого исследования будет иметь международное значение, поскольку рассматриваемые проблемы имеют глобальное значение.

Field of application (in Kazakh) : Бұл жобаны жүзеге асырудың ғылыми-технологиялық нәтижелері ауыл шаруашылығы және экологиялық қалдықтарды қайта өңдеу саласындағы бірқатар технологиялық әзірлемелерге негіз бола алады. Осы жоба аясында катиондық бояғыштармен және ауыр металдармен ластанған қазақстандық нысандарды қауіпсіз ететін сорбент әзірленетін болады. Бұл шешуді қажет ететін өзекті мәселелер. Бұл Қазақстанға ауыл шаруашылығының агроқалдықтарын қайта өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл зерттеудің нәтижесі халықаралық мәнге ие болады, өйткені қарастырылатын мәселелер жаһандық маңыздылыққа ие.