The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования выступает биоуголь, полученный методом пиролиза осадков сточных вод г. Астаны. В ходе выполнения проекта планируется изучить его каталитические и адсорбционные свойства при удалении органических загрязнителей и тяжелых металлов из сточных вод. Кроме того, будет оценен потенциал применения биоугля в аграрной сфере для улучшения свойств почвы и повышения её плодородия.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны – Астана қаласының сарқынды сулар шөгінділерін пиролиздеу арқылы алынған биокөмір. Жоба аясында биокөмірдің органикалық ластаушылар мен ауыр металдарды ағынды сулардан жою кезіндегі каталитикалық және адсорбциялық қасиеттері зерттеледі. Сонымен қатар, биокөмірдің ауыл шаруашылығы саласында топырақ қасиеттерін жақсарту және оның құнарлылығын арттыру мақсатында қолдану әлеуеті бағаланады.

Aim of work (in Russian) : Основная цель проекта состоит в разработке экологичных катализаторов и адсорбентов на основе биоугля, полученного из осадков сточных вод города Астаны. Такой подход способствует повышению ценности отходов и формированию нового направления в условиях экономики замкнутого цикла. Помимо этого, предполагается оценить возможность применения биоугля в качестве почвенного улучшителя.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның негізгі мақсаты – Астана қаласының сарқынды су шөгінділерінен алынған биокөмір негізінде экологиялық катализаторлар мен адсорбенттерді әзірлеу. Мұндай тәсіл қалдықтардың құндылығын арттыруға және тұйық циклді экономика жағдайында жаңа бағыт қалыптастыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, биокөмірді топырақтың сапасын жақсартуға арналған жақпартқыш (топырақ түзеткіші) ретінде пайдалану мүмкіндігі бағаланады.

Методы исследования (на русском) : Для реализации целей проекта, связанных с синтезом биоугля из осадков сточных вод и его последующей оценкой, будет использован широкий спектр экспериментальных методов. На основе предварительного анализа литературы предусмотрены: отбор и исследование осадков сточных вод, проведение процессов пиролиза и активации биоматериалов, а также их комплексная характеристика с применением современных физико-химических методик, включая сканирующую электронную микроскопию (SEM), азотную порометрию, FT-IR, XRD и EDX. Эффективность полученного биоугля будет определяться на основе его каталитической активности при удалении органических загрязнителей, а также его адсорбционных свойств по отношению к тяжелым металлам, оцениваемых с применением аналитических методов.

Методы исследования (на казахском) : Жобаның мақсаттарын іске асыру үшін, яғни сарқынды су шөгінділерінен биокөмір синтездеу және оны бағалау үшін әртүрлі эксперименттік әдістер кешені қолданылады. Алдын ала жүргізілген әдеби шолуға сүйене отырып, келесі жұмыстар жоспарланған: сарқынды су шөгінділерін іріктеу және зерттеу, биоматериалдарды пиролиз және активтеу процестерінен өткізу, сондай-ақ оларды заманауи физика-химиялық әдістермен жан-жақты сипаттау. Бұл әдістерге сканерлеуші электрондық микроскопия (SEM), азот порометриясы, FT-IR, XRD және EDX талдаулары кіреді. Алынған биокөмірдің тиімділігі органикалық ластаушыларды жою кезіндегі каталитикалық белсенділігіне және ауыр металдарға қатысты адсорбциялық қасиеттеріне қарап аналитикалық әдістер арқылы бағаланатын болады.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведение обширное физико-химическое исследование полученных образцов. СЭМ-изображение биоугля, полученного при пиролизе при 700 °C, показало развитую пористую структуру с микротрещинами и порами, образовавшимися вследствие выделения летучих веществ и разрушения биомассы. ЭДС-анализ выявил преобладание углерода (28.43 %) и кислорода (36.79 %), а также присутствие Si, Ca, Al и Fe, указывающих на минеральные остатки сточных осадков. Водопроницаемость биоугля составила 6.5·10⁻⁵ м·с⁻¹, зетта-потенциал составил −19.5 мВ. По данным BET, удельная поверхность B700 равнялась 92.33 м²/г и увеличивалась после активации до 198.33 м²/г (HCl) и 127.91 м²/г (NaOH), что подтверждает улучшение пористости и развитие поверхности. ТЭМ и XRD анализы показали формирование взаимосвязанной пористой сети и повышение степени графитизации, а также кристаллизацию неорганических фаз (SiO₂, Al₂O₃, Fe-соединений). Биоуголь применялся для деградации метиленового синего, выбранного в качестве модельного загрязнителя. Изучались влияние pH, концентрации окислителя и дозы катализатора. Получены результаты по удалению органических загрязнителей. При адсорбции родамина B (10 мг/л) равновесное количество qₑ составило 3.49 мг/г для B700, 7.01 мг/г для HCl- и 5.14 мг/г для NaOH-модифицированного образца, что подтверждает повышение сорбционной ёмкости после химической активации. Биоуголь также применялся для адсорбции тяжелых металлов. По результатам адсорбционных тестов подготавливается научная статья.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алынған үлгілерге кең ауқымды физика-химиялық зерттеу жүргізілді. 700 °C температурада пиролизделген биокөмірдің СЭМ- кескіндері микрожарықшалары мен тесіктері бар жақсы дамыған кеуекті құрылымды көрсетті. ЭДС-талдау биокөмір құрамында көміртектің (28.43 %) және оттегінің (36.79 %) басым екенін, сондай-ақ Si, Ca, Al және Fe элементтерінің бар екенін анықтады, бұл тазарту құрғақ қалдықтарынан қалған минералды компоненттердің болуына дәлел. Биокөмірдің су өткізгіштігі 6.5·10⁻⁵ м·с⁻¹ құрады, ал зета-потенциалы −19.5 мВ болды. BET нәтижелері бойынша бастапқы B700 үлгісінің меншікті бетінің ауданы 92.33 м²/г болса, HCl активтендіруден кейін 198.33 м²/г-қа және NaOH-пен активтендірілген үлгіде 127.91 м²/г-қа дейін артты. Бұл кеуектіліктің және беттік қасиеттердің айтарлықтай жақсарғанын растайды. ТЭМ және XRD талдаулары өзара байланысқан кеуекті тордың түзілгенін, графиттену дәрежесінің артқанын және бейорганикалық фазалардың (SiO₂, Al₂O₃, Fe-қосылыстары) кристалдануын көрсетті. Биокөмір модельдік органикалық ластаушы ретінде таңдалған метилен көгін ыдыратуда қолданылды. Органикалық ластаушыларды жою бойынша оң нәтижелер алынды. Родамин B адсорбциясы кезінде (10 мг/л) тепе-теңдік сорбциялық сыйымдылығы B700 үшін 3.49 мг/г, HCl-активтендірілген үлгі үшін 7.01 мг/г және NaOH-активтендірілген үлгі үшін 5.14 мг/г құрады, бұл химиялық модификациядан кейін адсорбциялық қабілеттің артқанын дәлелдейді. Сонымен қатар, биокөмір ауыр металдарды адсорбциялауда қолданылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные показатели: В работе использованы осадки сточных вод, отличающиеся высоким содержанием органики, что делает их перспективным исходным материалом для синтеза биоугля. Пиролиз при 700 °C привёл к формированию развитой пористой структуры с увеличенной удельной поверхностью. Проведение активации кислотой (HCl) и щёлочью (NaOH) способствовало повышению адсорбционной способности и химической стабильности полученного материала, что расширяет возможности его применения для очистки сточных вод от органических загрязнителей. Технико-экономические показатели: Использование осадков сточных вод в качестве ресурса позволяет потенциально сократить расходы на исходное сырьё и уменьшить затраты на утилизацию отходов. Полученный биоуголь обладает высокой практической ценностью для экологических и сельскохозяйственных технологий.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Негізгі конструктивтік көрсеткіштер: Жұмыста органикалық затқа бай кәріз шөгінділері пайдаланылды, бұл оларды биокөмір алу үшін болашағы бар бастапқы материал етеді. 700 °C температурада жүргізілген пиролиз нәтижесінде жоғары меншікті беткейі бар кеуекті құрылым қалыптасты. Қышқылдық (HCl) және сілтілік (NaOH) активациялар биокөмірдің адсорбциялық қабілетін және химиялық тұрақтылығын арттырды, бұл оны ағынды суларды органикалық ластағыштардан тазартуда кеңінен қолдануға мүмкіндік береді. Технико-экономикалық көрсеткіштер: Кәріз шөгінділерін ресурс ретінде пайдалану бастапқы шикізатқа және қалдықтарды жоюға кететін шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. Алынған биокөмір экологиялық және аграрлық бағыттарда қолдануға жарамды жоғары практикалық құндылыққа ие.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Жүзеге асырылмаған

Efficiency (in Russian) : Эффективность полученного биоугля в очистке сточных вод и улучшении свойств почв всё ещё требует более глубокого исследования. Во втором году проекта была выполнена оценка его каталитической активности и адсорбционной способности при удалении органических загрязнителей и ионов тяжёлых металлов. В третьем году планируется продолжить изучение этих свойств, а также провести исследования по применению биоугля в качестве почвенного кондиционера.

Efficiency (in Kazakh) : Ұсынылған биокөмірдің ағынды суларды тазартудағы және топырақ қасиеттерін жақсартудағы тиімділігі әлі де жан-жақты зерттеуді қажет етеді. Жобаның екінші жылында оның органикалық ластағыштарды және ауыр металдарды жоюдағы каталитикалық белсенділігі мен адсорбциялық қабілеті бағаланды. Үшінші жылы бұл қасиеттерді зерттеу жалғасады, сондай-ақ биокөмірді топырақ жақсартқыш материал ретінде қолдану әлеуетін анықтау жоспарлануда.

Field of application (in Russian) : Главная задача проекта заключается в создании комплексной технологии получения биоугля из локальных осадков сточных вод с улучшенными структурно-адсорбционными свойствами, высокой прочностью и оптимизированным минеральным составом. Предлагаемый биоуголь будет предназначен для эффективного удаления целевых органических и неорганических загрязнителей из как модельных, так и реальных сточных вод. Дополнительно в рамках проекта будет исследован его потенциал как средства для улучшения свойств почвы.

Field of application (in Kazakh) : Жобаның негізгі мақсаты – жергілікті тұрмыстық және өндірістік ағынды сулардың тұнбаларынан алынатын биокөмірді өндірудің кешенді технологиясын әзірлеу. Алынатын биокөмірдің құрылымдық-адсорбциялық қасиеттері жақсартылып, механикалық беріктігі жоғары және минералдық құрамы оңтайландырылған болуы көзделеді. Ұсынылып отырған биокөмір модельдік және нақты ағынды сулардан мақсатты органикалық және бейорганикалық ластағыштарды тиімді жоюға бағытталады. Сонымен қатар, жоба аясында биокөмірдің топырақ құнарлылығын арттыру құралы ретінде қолдану әлеуеті де зерттелетін болады.