The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является выявление и количественная оценка загрязняющих веществ, вызывающих повышенную озабоченность (CECs), в сточных водах городских очистных сооружений. Для концентрации и измерения CECs применяются комплексные пробоотборники полярных органических загрязнителей. В рамках проекта были разработаны решения для очистки на основе полимерных мембран со смешанной матрицей, созданных с применением недорогих природных глин и биомассовых прекурсоров. Исследования охватывают оценку эффективности предложенных решений для удаления различных классов соединений. Международная и междисциплинарная команда проекта, состоящая из специалистов четырех научных учреждений (Таразский региональный университет, Казахстан; Университет Небраски, США; Политехнический институт Брагансы, Португалия; Казахский национальный университет имени Аль-Фараби, Казахстан), объединяет экспертизу в областях аналитической химии, материаловедения, катализа, мембранных технологий, процессов химической инженерии.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны қалалық тазарту қондырғыларының ағынды суларында жоғары алаңдаушылық тудыратын ластаушы заттарды (CECs) анықтау және сандық бағалау болып табылады. CECs концентрациясы мен өлшенуі үшін полярлы органикалық ластаушы заттардың кешенді сынамалары қолданылады. Жоба арзан табиғи саздар мен биомасса прекурсорларын қолдану арқылы жасалған аралас матрицалық полимерлі мембраналар негізінде тазалау шешімдерін әзірледі. Зерттеулер қосылыстардың әртүрлі кластарын жою үшін ұсынылған шешімдердің тиімділігін бағалауды қамтиды. Төрт ғылыми мекеменің (Тараз өңірлік университеті, Қазақстан; Небраска университеті, АҚШ; Браганса политехникалық институты, Португалия; Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Қазақстан) мамандарынан тұратын жобаның халықаралық және пәнаралық командасы аналитикалық химия, материалтану, Катализ, мембраналық технологиялар, Химиялық инженерия процестері салаларындағы сараптаманы біріктіреді.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта включает идентификацию и количественную оценку стойких загрязняющих веществ, вызывающих растущую озабоченность, например, фармацевтических препаратов и их метаболитов, в городских сточных водах на Юге Казахстана и дальнейшую разработку решений для очистки сточных вод на основе полимерных мембран со смешанной матрицей в сочетании с каталитическими процессами усовершенствованного окисления.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты фармацевтикалық препараттар мен олардың метаболиттері сияқты Қазақстанның Оңтүстігіндегі қалалық ағынды суларындағы алаңдаушылық тудыратын тұрақты ластаушы заттарды сәйкестендіруді және сандық бағалауды жетілдірілген тотығудың каталитикалық процестерімен үйлесімдегі аралас матрицасы бар полимер мембраналар арқылы ағынды суларды тазарту негізіндегі әдістерді одан әрі әзірлеуді қамту.

Методы исследования (на русском) : В ходе исследования были проведены отбор пробы в двух местах (выше и ниже по течению) на двух очистных сооружениях. Пробы собирались с помощью устройств POCIS в соответствии со стандартизированными протоколами, разработанными в Лаборатории водных наук Университета Небраски. Экстракты анализировали методом жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией (LC-MS/MS), включая целевые соединения, указанные в методе USEPA 1694. Собранные данные послужили основой для разработки решений по доочистке сточных вод, включающих каталитически мокрое окисление пероксидом водорода (CWPO) и полимерные мембраны со смешанной матрицей, модифицированные глинистыми материалами и активированным углем. Характеристики материалов на основе глины и активированного угля, а также полимерных мембран со смешанной матрицей изучали с использованием рентгенографии, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с энергодисперсионной спектроскопией (EDS), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), ИК-спектроскопии и других аналитических методов.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу барысында екі жерден (жоғары және төмен) сынама алынды. Сынамалар Небраска университетінің Су ғылымдары зертханасында әзірленген стандартталған хаттамаларға сәйкес POCIS құрылғыларының көмегімен жиналды. Экстрактар масс-спектрометрия (LC-MS/MS) сұйық хроматография әдісімен, соның ішінде USEPA 1694 әдісінде көрсетілген мақсатты қосылыстармен талданды. Жиналған деректер каталитикалық ылғалды сутегі асқын тотығуын (CWPO) және саз материалдарымен және белсендірілген көмір негізіндегі аралас матрицалық полимерлі мембраналарды қамтитын ағынды суларды тазартуға арналған шешімдерді әзірлеуге негіз болды. Саз және белсендірілген көмір негізіндегі материалдардың, сондай-ақ аралас матрицалы полимерлі мембраналардың сипаттамалары рентгенография, энергия дисперсиялық спектроскопиясы (EDS) бар электронды микроскопияны (СЭМ) сканерлеу, электронды микроскопия (ПЭМ), ИҚ спектроскопиясы және басқа аналитикалық әдістерді қолдану арқылы зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : В Южном Казахстане (городах Алматы и Тараз) проведены пробы воды выше и ниже по течению от городских очистных сооружений с использованием метода полярных пробоотборников органических загрязнений (POCIS). Отобранные пробы дополнительно извлекались методом твердофазной экстракции (SPE) и анализировались с помощью жидкостной хроматографии в тандеме с масс-спектрометрией (LC-MS/MS). Результаты выявили значительные концентрации соединений, таких как 1,7-диметилксантин, ацетаминофен, кофеин, карбамазепин, котинин, эритромицин, линкомицин, офлоксацин, сульфаниламид и сульфаметоксазол. Эти данные впервые указывают на наличие CEC в очищенных сточных водах, применяемых для орошения в регионе. В рамках проекта разработаны комплексы адсорбентов и каталитических материалов, включая магнитные композиционные глины и активированные угли, синтезированные из биомассы. Очищенные природные глины использовались для создания магнетит/феррит-глин и органически модифицированных глин. Эффективность разработанных материалов была проверена в лабораторных экспериментах на модельных водных растворах с выявленными CEC, что подтвердило их пригодность для удаления загрязнителей. Разработанные материалы были включены в полимерные мембраны со смешанной матрицей и протестированы в системе непрерывной очистки загрязненных водных растворов. Результаты показали, что такие мембраны являются эффективным решением для удаления загрязняющих веществ из сточных вод.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Оңтүстік Қазақстанда (Алматы және Тараз қалаларында) қалалық тазарту құрылыстарынан жоғары және төмен ағыс бойынша органикалық ластанудың полярлық сынамаларын алу әдісі (Pocis) арқылы су сынамалары жүргізілді. Таңдалған сынамалар қатты фазалық экстракция (SPE) әдісімен алынып, масс-спектрометриямен (LC-MS/MS) тандемде сұйық хроматография арқылы талданды. Нәтижелер 1,7-диметилксантин, ацетаминофен, кофеин, карбамазепин, котинин, эритромицин, линкомицин, офлоксацин, сульфаниламид және сульфаметоксазол сияқты қосылыстардың айтарлықтай концентрациясын анықтады. Бұл деректер, алғаш рет, аймақта суару үшін қолданылатын тазартылған ағынды суларда CEC-нің бар екенін көрсетеді. Жоба шеңберінде магниттік композициялық саздар мен биомассадан синтезделген белсендірілген көмірді қоса алғанда, адсорбенттер мен каталитикалық материалдардың кешендері әзірленді. Тазартылған табиғи саздар магнетит/феррит сазын және органикалық түрлендірілген сазды жасау үшін пайдаланылды. Әзірленген материалдардың тиімділігі зертханалық эксперименттерде анықталған CEC бар модельдік сулы ерітінділерде тексеріліп, олардың ластаушы заттарды кетіруге жарамдылығы расталды. Осыдан кейін, әзірленген материалдар аралас матрицалық полимерлі мембраналарға енгізіліп, ластанған сулы ерітінділерді үздіксіз тазарту жүйесінде сыналды. Нәтижелер мұндай мембраналардың ағынды сулардан ластаушы заттарды тиімді жою үшін жақсы шешім екенін көрсетті.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Проект направлен на решение актуальной задачи разработки передовых технологий очистки, обеспечивающих безопасное повторное использование очищенных сточных вод для орошения, поддержания экосистем и других водных нужд. В условиях нарастающего дефицита воды экономика стран Центральной Азии сталкивается с вызовами, сдерживающими их развитие. Внедрение современных технологий очистки сточных вод может улучшить условия и качество жизни населения, снизить уровень загрязнения и воздействие на окружающую среду, а также повысить доступность воды. Кроме того, проект позволяет выявить и количественно оценить присутствие фармацевтических соединений, их метаболитов и других загрязняющих веществ, представляющих опасность. Проведенные исследования помогут оценить токсикологическое воздействие данных веществ на окружающую среду и здоровье человека и предложить передовые технологические решения для устранения выявленных загрязнителей. Разрабатываемые технологии включают производство новых высокоэффективных материалов из доступного сырья Казахстана, таких как композиты на основе магнетит/феррит-глины, органически модифицированные глины и материалы с активированным углем из биомассы. Использование этих недорогих материалов позволяет достичь значительных экономических преимуществ для страны.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба суару, экожүйелерді қолдау және басқа да су қажеттіліктері үшін тазартылған ағынды суларды қауіпсіз қайта пайдалануды қамтамасыз ететін инновациялық тазарту технологияларын дамытуға арналған өзекті мәселелерді шешуге бағытталған. Су тапшылығының күшеюі жағдайында Орталық Азия елдерінің экономикалары даму үдерісінде қиындықтарға тап болуда, ал ағынды суларды тазартудың заманауи технологияларын енгізу халықтың өмір сүру сапасын жақсартып, қоршаған ортаға келтірілетін зиянды азайтып, су ресурстарына қолжетімділікті арттыруға септігін тигізеді. Сонымен қатар, жоба фармацевтикалық қосылыстар, олардың метаболиттері және басқа да қауіпті ластаушы заттардың бар-жоғын анықтауға және сандық бағалауға мүмкіндік береді. Жүргізілген зерттеулер осы заттардың қоршаған орта мен адам денсаулығына токсикологиялық әсерін бағалауға, сондай-ақ оларды жою үшін озық технологиялық шешімдерді ұсынуға негіз болады. Әзірленіп жатқан технологияларға Қазақстанда қолжетімді шикізаттан жаңа жоғары тиімді материалдар өндіру кіреді. Оларға магнетит/феррит-саз негізіндегі композиттер, органикалық түрлендірілген саздар және биомассадан алынған белсендірілген көмір материалдары жатады. Мұндай арзан материалдарды пайдалану ел экономикасына елеулі артықшылықтар әкелетіні күтілуде.

Level of implementation (in Russian) : Выполнение плана работы по нескольким задачам осуществлялось в соответствии с ожидаемым прогрессом. В рамках задания 1 "Идентификация и количественная оценка фармацевтических препаратов в сточных водах и других загрязняющих веществах" был проведен отбор проб воды выше и ниже по течению от городских очистных сооружений на юге Казахстана (в Алматы и Таразе). Завершены идентификация и количественная оценка всех собранных проб. В задаче 2 "Приготовление мембран со смешанной матрицей на основе глины и углерода/полимера" успешно завершена подготовка всех материалов и изготовление мембран со смешанной матрицей с использованием ранее разработанных с добавлением активированного угля. Также проведены физико-химические исследования. В задаче 3 "Разработка решений для доочистки, основанных на усовершенствованных процессах окисления в сочетании с каталитическими мембранами" испытаны разработанные материалы в процессах адсорбции и каталитического окисления с использованием полимерных мембран. Эти мембраны применялись для очистки модельных водных растворов, содержащих идентифицированные загрязняющие вещества. Результаты проекта были представлены на 10 международных конференциях. Также опубликовано 4 статьи в журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus, 3 публикации в республиканских изданиях и получено 3 патента.

Level of implementation (in Kazakh) : Жұмыс жоспары бірнеше міндеттер бойынша жүзеге асырылды. 1-тапсырма "Ағынды сулардағы және басқа да ластаушы заттардағы фармацевтикалық препараттарды сәйкестендіру және сандық бағалау" шеңберінде Қазақстанның оңтүстігіндегі (Алматы және Тараз) қалалық тазарту құрылыстарынан жоғары және төмен ағыс бойынша су сынамалары алынды. Жиналған барлық сынамалардың анықтау және сандық бағалау жұмыстары толық аяқталды. 2-тапсырма "Саз және көміртек/полимер негізіндегі аралас матрицалық мембраналарды дайындау" бойынша барлық материалдарды дайындау және белсендірілген көмірді қосу арқылы әзірленген аралас матрицалық мембраналарды жасау жұмыстары сәтті жүргізілді. Сонымен қатар, материалдар мен мембраналарға физика-химиялық зерттеулер өткізілді.3-тапсырма "Каталитикалық мембраналармен біріктірілген жетілдірілген тотығу процестеріне негізделген толық тазарту шешімдерін әзірлеу" аясында полимерлі мембраналарды пайдалана отырып, адсорбция және каталитикалық тотығу процестеріне арналған материалдардың тиімділігі тексерілді. Бұл мембраналар құрамында анықталған ластаушы заттар бар модельдік сулы ерітінділерді тазарту үшін қолданылды. Жобаның нәтижелері 10 халықаралық ғылыми конференцияда ұсынылды. Сонымен қатар, Web of Science және Scopus-да индекстелетін журналдарда 4 мақала, республикалық басылымдарда 3 жарияланым және 3 патент алынды.

Efficiency (in Russian) : Выполнение плана работ по проекту было осуществлено с высокой эффективностью всеми участниками, включая сотрудников зарубежных исследовательских учреждений. Все задачи и запланированные мероприятия были выполнены в соответствии с календарным планом, представленным в предложении. В ходе выполнения работ не было выявлено отклонений от плана и ожидаемых результатов, что исключает необходимость принятия дополнительных мер для их устранения.

Efficiency (in Kazakh) : Жоба бойынша жұмыс жоспарын орындау барлық қатысушылармен, соның ішінде шетелдік зерттеу мекемелерінің қызметкерлерімен жоғары тиімділікпен жүзеге асырылды. Барлық тапсырмалар мен жоспарланған іс-шаралар ұсыныста ұсынылған күнтізбелік жоспарға сәйкес орындалды. Жұмыстарды орындау барысында жоспардан және күтілетін нәтижелерден ауытқулар анықталған жоқ.

Field of application (in Russian) : Химия окружающей среды

Field of application (in Kazakh) : Қоршаған орта химиясы