The object of research, development or design (in Russian) : Загрязнение нитратами (NO3−) в источниках воды представляет собой значительную угрозу как для здоровья человека, так и для окружающей среды, в первую очередь из таких источников, как удобренные почвы, свалки и городские дренажные системы. Токсичность нитратов коррелирует с неблагоприятными последствиями, включая преждевременные роды и серьезные состояния здоровья, такие как метгемоглобинемия, широко известная как «синдром синего ребенка». Кроме того, загрязнение нитратами связано с повышенным риском рака желудка и представляет значительную угрозу для пресноводных экосистем. Нормативные рамки и руководящие принципы, в том числе установленные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), подчеркивают жизненно важную важность управления концентрацией нитратов в источниках воды для обеспечения общественного здравоохранения и экологической безопасности.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Су көздеріндегі нитраттардың (NO3−) ластануы адам денсаулығына да, қоршаған ортаға да, ең алдымен тыңайтылған топырақтар, полигондар және қалалық дренаж жүйелері сияқты көздерден айтарлықтай қауіп төндіреді. Нитраттардың уыттылығы жағымсыз нәтижелермен, соның ішінде мерзімінен бұрын босанумен және әдетте «көк нәресте синдромы» деп аталатын метгемоглобинемия сияқты ауыр денсаулық жағдайларымен байланысты. Сонымен қатар, нитраттармен ластану асқазан қатерлі ісігінің қаупінің жоғарылауымен байланысты және тұщы су экожүйелеріне айтарлықтай қауіп төндіреді. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДСҰ) белгілегендерді қоса алғанда, нормативтік негіздер мен нұсқаулар халықтың денсаулығы мен қоршаған орта қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін су көздеріндегі нитрат концентрациясын басқарудың өмірлік маңыздылығын атап көрсетеді.

Aim of work (in Russian) : Исследовательский проект направлен на синтез реактивных металлических и биметаллических катализаторов, поддерживаемых металлоорганическими каркасами (MOF) типа цеолитного имидазолатного каркаса (ZIF). Затем, используя синтезированные катализаторы, проект фокусируется на разработке инновационной технологии очистки сточных вод для эффективного и устойчивого удаления нитрата, NO3-, из источников воды для получения зеленого аммония (NH4+).

Aim of work (in Kazakh) : Ғылыми жоба цеолиттік имидазолатты каркас (ZIF) типті металл-органикалық қаңқалармен (МОФ) қамтамасыз етілген реактивті металл және биметалл катализаторларын синтездеуге бағытталған. Синтезделген катализаторларды пайдалана отырып, жоба жасыл аммонийді (NH4+) алу үшін су көздерінен NO3- нитраттарын тиімді және тұрақты түрде жою үшін ағынды суларды тазартудың инновациялық технологиясын жасауға бағытталған.

Методы исследования (на русском) : Система ионной хроматографии (IC, Metrohm, Швейцария) оснащена анионной колонкой (чувствительность обнаружения пика: минимальная высота 0,01 мкСм/см, минимальная площадь 0,001 (мкСм/см)*мин; стандартная ошибка 5%; Metrosep A Supp 5–250/4.0) и катионной колонкой (Metrosep C4 - 150/4.0) использовались для измерения водных неорганических водных нитратных видов (NO3-, NO2- и NH4+). Водные образцы использовались для измерения высвобождения общего водного Pt и Co из поверхностных карбонизированных ZIF после каждого повторного цикла реакции, которые были разложены 2% азотной кислотой перед анализом с использованием масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) (Agilent 7500ce). Растворы Rh и Sc использовались в качестве внутренних стандартов для обнаружения Co и Pt соответственно.

Методы исследования (на казахском) : Иондық хроматография жүйесі (IC, Metrohm, Швейцария) аниондық бағанмен жабдықталған (анықтаудың ең жоғары сезімталдығы: ең төменгі биіктік 0,01 мкС/см, ең аз аумақ 0,001 (мкС/см)*мин; стандартты қате 5%; Metrosep A Supp 5– 250/ 4,0) және катион бағанасы (Metrosep C4 - 150/4,0) сулы бейорганикалық сулы нитрат түрлерін (NO3-, NO2- және NH4+) өлшеу үшін пайдаланылды. Су үлгілері индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрдің (ICP-MS) (Agilent 7500ce) көмегімен талдау алдында 2% азот қышқылымен қорытылатын әрбір қайталанатын реакция циклінен кейін беткі газдалған ZIF-терден жалпы сулы Pt және Co бөлінуін өлшеу үшін пайдаланылды. Rh және Sc ерітінділері сәйкесінше Co және Pt анықтау үшін ішкі стандарттар ретінде пайдаланылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Нанесенные биметаллические катализаторы ZIF-67, Co@NC, Pt-Co@NC, Pd-Co@NC, Cu-BTC и Pd-Cu-BTC были успешно синтезированы и охарактеризованы с использованием аналитических инструментов, таких как сканирующий электронный микроскоп с энергодисперсионным рентгеновским спектрометром (SEM-EDS), рентгеновская дифракция (XRD), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR) и термогравиметрический анализатор (TGA). В ходе исследовательского проекта было опубликовано 5 научных статей в международных рецензируемых журналах: Chemosphere, Chemical Engineering Journal, Journal of Hazardous Materials, ACS ES&T Water и International Journal of Greenhouse Gas Control. Эти журналы индексируются в Elsevier и American Chemical Society с импакт-факторами 8,1, 13,3, 12,2, 4,8 и 4,6 соответственно и имеют высокий рейтинг в области химии и химической инженерии. Кроме того, две статьи находятся на рассмотрении для публикации в рецензируемых журналах Американского химического общества и Elsevier с импакт-фактором 7,4 и 20,2 соответственно.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Қолдау көрсетілетін биметалдық катализаторлар ZIF-67, Co@NC, Pt-Co@NC, Pd-Co@NC, Cu-BTC және Pd-Cu-BTC X-энергия дисперсті бар сканерлеуші электронды микроскоп сияқты аналитикалық құралдардың көмегімен сәтті синтезделді және сипатталды. сәулелік спектрометр (SEM-EDS), рентгендік дифракция (XRD), Фурье түрлендіру инфрақызыл спектроскопиясы (FT-IR) және термогравиметриялық анализатор (TGA). Ғылыми жоба барысында халықаралық рецензияланған журналдарда 5 ғылыми мақала жарияланды: Chemosphere, Chemical Engineering Journal, Journal of Hazardous Materials, ACS ES&T Water және International Journal of парниктік газдарды бақылау. Бұл журналдар тиісінше 8.1, 13.3, 12.2, 4.8 және 4.6 импакт-факторларымен Elsevier және ACS тарапынан индекстелген және химия және химиялық инженерия салаларында жоғары рейтингке ие. Сонымен қатар, импакт-факторлары тиісінше 7,4 және 20,2 болатын American Chemical Society және Elsevier рецензияланған журналдарында екі мақала жариялану үшін қарастырылуда.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные и технические показатели: Конструкция катализатора: Тип: Реактивные металлические и биметаллические катализаторы, поддерживаемые металлоорганическими каркасами (MOF) типа цеолитного имидазолатного каркаса (ZIF). Синтезированные катализаторы: ZIF-67, Co@NC, Pt-Co@NC, Pd-Co@NC, Cu-BTC и Pd-Cu-BTC. Эффективность реакции: Катализаторы разработаны для эффективного удаления нитрата (NO3-) из воды и превращения его в аммоний (NH4+). Повторное использование: Стабильность и эффективность катализатора в повторных циклах, характеризующиеся низким выделением Co и Pt, были проанализированы с помощью ICP-MS, что указывает на высокую долговечность. Экономические показатели: Материалы: цеолитные имидазолатные каркасы (ZIF) и предшественники металлов являются экономически эффективными по сравнению с другими каталитическими материалами, что делает весь процесс экономически выгодным для крупномасштабных применений. Возможность повторного использования катализатора: Высокая стабильность и возможность повторного использования катализаторов снижают эксплуатационные расходы при долгосрочном применении. Энергоэффективность: Каталитический процесс предназначен для работы в мягких условиях, что снижает потребление энергии и сопутствующие расходы, делая процесс очистки более экономически целесообразным для промышленного применения. :

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Негізгі дизайн және техникалық көрсеткіштер: Катализатор дизайны: Түрі: Цеоолиттік имидазолатты жақтау (ZIF) типті металл-органикалық жақтаулар (MOFs) қолдайтын реактивті металл және биметалдық катализаторлар. Синтезделген катализаторлар: ZIF-67, Co@NC, Pt-Co@NC, Pd-Co@NC, Cu-BTC және Pd-Cu-BTC. Реакцияның тиімділігі: Катализаторлар судан нитратты (NO3-) тиімді жоюға және оны аммонийге (NH4+) айналдыруға арналған. Қайта пайдалану мүмкіндігі: Co және Pt аз бөлінуімен сипатталатын қайталанатын циклдардағы катализатордың тұрақтылығы мен тиімділігі ICP-MS арқылы талданды, бұл жоғары төзімділікті көрсетеді. Экономикалық көрсеткіштер: Материалдар: Цеолиттік имидазолатты жақтаулар (ZIFs) және металл прекурсорлары басқа катализатор материалдарымен салыстырғанда үнемді, бұл жалпы процесті ауқымды қолданбалар үшін экономикалық тұрғыдан тиімді етеді. Катализаторды қайта пайдалану мүмкіндігі: катализаторлардың жоғары тұрақтылығы мен қайта пайдалану мүмкіндігі ұзақ мерзімді қолданбаларда операциялық шығындарды азайтады. Энергия тиімділігі: Каталитикалық процесс жұмсақ жағдайларда жұмыс істеуге арналған, энергияны тұтынуды және онымен байланысты шығындарды азайтады, бұл өңдеу процесін өнеркәсіптік қолдану үшін үнемдірек етеді.

Level of implementation (in Russian) : Уровень реализации проекта можно разделить на несколько этапов, отражающих прогресс от разработки катализатора до практического применения в очистке сточных вод: Синтез и характеристика в лабораторном масштабе (высокий уровень реализации): проект достиг высокого уровня реализации в синтезе и характеристике металлических и биметаллических катализаторов. В проекте эффективно реализованы передовые аналитические методы для измерения эффективности восстановления нитратов и контроля стабильности катализатора. Повторное тестирование каталитической активности свидетельствует о том, что проект достиг продвинутой стадии оценки эффективности катализаторов, хотя это все еще находится на контролируемом уровне малого масштаба. В проекте разработан новый подход к очистке сточных вод, нацеленный на эффективное и устойчивое удаление нитратов для получения зеленого аммония. Может возникнуть необходимость в масштабировании технологии для проверки ее производительности в реальных условиях очистки сточных вод, что станет следующим шагом к промышленной реализации. Публикация пяти исследовательских статей в рецензируемых журналах, а также еще двух статей, находящихся на рассмотрении, свидетельствует об успешном распространении знаний и значительном вкладе в научное сообщество. Это ставит проект на высокий уровень реализации в академической и исследовательской сфере. Эти публикации свидетельствуют о том, что результаты проекта могут повлиять на дальнейшие усилия по исследованиям и разработкам.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаны іске асыру деңгейін катализаторды әзірлеуден ағынды суларды тазартуда практикалық қолдануға дейінгі ілгерілеуді көрсететін бірнеше кезеңге бөлуге болады: Зертханалық-масштабты синтездеу және сипаттау (жүзеге асырудың жоғары деңгейі): Жобаны іске асырудың жоғары деңгейіне қол жеткізді. металдық және биметаллдық катализаторлардың синтезі және сипаттамасы. Бірнеше реакция циклдарынан кейін каталитикалық белсенділікті және металды шаймалауды қайталап сынау жобаның катализатордың өнімділігін бағалаудың озық кезеңіне жеткенін көрсетеді, дегенмен бұл әлі де бақыланатын, шағын ауқымды деңгейде. Ағынды суларды тазарту технологиясын әзірлеу (қолданудың ерте сатысы): Жоба жасыл аммоний (NH₄⁺) алу үшін нитраттарды (NO₃⁻) тиімді және тұрақты жоюға бағытталған ағынды суларды тазартудың жаңа тәсілін әзірледі. Нақты ағынды суларды тазарту орталарында оның өнімділігін сынау үшін технологияны кеңейту қажет болуы мүмкін, бұл өнеркәсіптік енгізу жолындағы келесі қадамды білдіреді. Зерттеуді тарату және білім беру (академиялық іске асырудың жоғары деңгейі): бес зерттеу мақаласының жоғары әсерлі, рецензияланатын журналдарда жариялануы, тағы екеуі қарастырылып жатқан журналдарда білімнің табысты таралуын және ғылыми қоғамдастыққа қосқан күшті үлесін көрсетеді. . Бұл жобаны академиялық және зерттеу саласында іске асырудың жоғары деңгейіне қояды. Бұл жарияланымдар жобаның нәтижелері жақсы бағаланады және салалардағы зерттеулерге әсер етеді.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проекта можно оценить на основе различных аспектов, включая успешный синтез и характеристику катализаторов, использование передовых аналитических методов, разработку инновационной технологии очистки сточных вод и высокоэффективные публикации. В рамках проекта были успешно синтезированы и охарактеризованы несколько реактивных металлических и биметаллических катализаторов. Эти катализаторы были разработаны для улучшения восстановления нитрата до аммония, что указывает на практическое продвижение к цели проекта по очистке сточных вод. Подробная характеристика с использованием SEM-EDS, XRD, FT-IR и TGA гарантирует, что структурные и композиционные свойства катализаторов полностью изучены, что повышает точность и воспроизводимость каталитических характеристик. Аналитическая точность: использование передовых методов, таких как ионная хроматография и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, отражает высокую аналитическую строгость проекта. Точное измерение видов нитратов (NO₃⁻, NO₂⁻, NH₄⁺) и высвобождения металлов (Pt, Co) обеспечивает надежность результатов очистки сточных вод. Технологические инновации: сосредоточенность проекта на производстве «зеленого аммония» путем восстановления нитрата отражает экологически устойчивый подход к очистке сточных вод. Объединяя передовые разработки катализаторов с устойчивыми методами, технология предлагает многообещающее решение для снижения загрязнения азотом при одновременном производстве ценных побочных продуктов.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның тиімділігі әртүрлі аспектілер негізінде бағалануы мүмкін, соның ішінде катализаторлардың сәтті синтезі мен сипаттамасы, алдыңғы қатарлы аналитикалық әдістерді пайдалану, ағынды суларды тазартудың инновациялық технологиясын дамыту және нәтижелерді жоғары әсерлі басылымдар арқылы тарату. Катализатор синтезі және сипаттамасы: Жоба ZIF-67, Co@NC, Pt-Co@NC, Pd-Co@NC, Cu-BTC және Pd-Cu-BTC сияқты бірнеше реактивті металл және биметалдық катализаторларды сәтті синтездеді және сипаттады. Бұл катализаторлар нитраттың аммонийге дейін тотықсыздануын жақсарту үшін әзірленген. SEM-EDS, XRD, FT-IR және TGA көмегімен егжей-тегжейлі сипаттама катализаторлардың құрылымдық және композициялық қасиеттерін мұқият түсінуді қамтамасыз етеді, каталитикалық өнімділіктің дәлдігі мен қайталану мүмкіндігін арттырады. Аналитикалық дәлдік: Иондық хроматография және индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия сияқты озық әдістерді пайдалану жобаның жоғары аналитикалық қатаңдығын көрсетеді. Нитрат түрлерін (NO₃⁻, NO₂⁻, NH₄⁺) және металл бөлінуін (Pt, Co) дәл өлшеу ағынды суларды тазарту нәтижелерінің сенімділігін қамтамасыз етеді. Технологиялық инновация: Жобаның нитраттарды азайтудан «жасыл аммоний» өндіруге бағытталғаны ағынды суларды тазартуға экологиялық тұрақты көзқарасты көрсетеді. Катализатордың озық дамуын тұрақты тәжірибелермен үйлестіре отырып, технология бір уақытта құнды жанама өнімдерді өндірумен бірге азотпен ластануды азайтудың перспективалы шешімін ұсынады.

Field of application (in Russian) : Очистка сточных вод: Синтезированные катализаторы могут применяться в передовых технологиях очистки сточных вод для эффективного и устойчивого удаления нитрата (NO3-) из загрязненных источников воды, что имеет решающее значение для предотвращения загрязнения воды и эвтрофикации. Производство зеленого аммония: Проект позволяет преобразовывать нитрат в зеленый аммоний (NH4+), ценный побочный продукт, который может использоваться в качестве устойчивого удобрения или химического сырья, способствуя развитию экономики замкнутого цикла. Экологическая устойчивость: Использование реактивных биметаллических катализаторов, поддерживаемых металлоорганическими структурами (MOF), такими как ZIF, способствует экологически чистым процессам, снижая зависимость от опасных химических веществ и поддерживая инициативы в области зеленой химии.

Field of application (in Kazakh) : Ағынды суларды тазарту: Синтезделген катализаторларды ластанған су көздерінен нитраттарды (NO3-) тиімді және тұрақты түрде жою үшін ағынды суларды тазартудың озық технологияларында қолдануға болады, бұл судың ластануы мен эвтрофикациясының алдын алу үшін өте маңызды. Жасыл аммоний өндірісі: Жоба нитратты жасыл аммонийге (NH4+) айналдыруға мүмкіндік береді, ол тұрақты тыңайтқыш немесе химиялық шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін, айналмалы экономикаға үлес қосады. Қоршаған ортаның тұрақтылығы: ZIFs сияқты металл-органикалық құрылымдар (MOFs) қолдайтын реактивті биметалл катализаторларын пайдалану қауіпті химиялық заттарға тәуелділікті азайтып, жасыл химия бастамаларын қолдайтын экологиялық таза процестерге ықпал етеді.