The object of research, development or design (in Russian) : рисовая шелуха, наноцеллюлоза

The object of research, development or design (in Kazakh) : күріш қауызы, наноцеллюлоза

Aim of work (in Russian) : Целью данного исследовательского проекта является разработка и проектирование усовершенствованной композитной мембраны для высокоэффективного удаления ионов ртути из загрязнённых водных источников. Проект направлен на два основных аспекта: получение наноцеллюлозы из рисовой шелухи — сельскохозяйственного побочного продукта, служащего устойчивой матрицей для мембраны, а также стратегическую интеграцию материалов MXene с целью улучшения структурных и адсорбционных свойств полученной мембраны.

Aim of work (in Kazakh) : Зерттеу жобасының мақсаты ластанған су көздерінен сынап иондарын жоғары тиімділікпен тазалауға арналған жетілдірілген композиттік мембрананы жобалау және әзірлеу болып табылады. Жоба екі негізгі аспектке бағытталған: күріш қауызынан наноцеллюлозаны алу, мембрана үшін тұрақты матрица ретінде қызмет ететін ауылшаруашылық өнімі және мембрананың құрылымдық және адсорбциялық қасиеттерін жақсарту үшін MXene материалдарының стратегиялық интеграциясы.

Методы исследования (на русском) : На начальном этапе рисовая шелуха обрабатывалась 2–5% раствором NaOH, в результате чего растворялись лигнин и гемицеллюлоза, а волокнистая структура целлюлозы освобождалась, формируя целлюлозный субстрат. Затем материал промывали разбавленным раствором HCl для удаления неорганических примесей, таких как минеральные остатки и ионы металлов. Остаточный лигнин и окрашенные органические соединения удаляли с помощью перекиси водорода (H₂O₂) или гипохлорита натрия (NaOCl), что обеспечивало отбеливание целлюлозы и придание ей более однородной структуры. После этого очищенная целлюлоза подвергалась гидролизу серной кислотой (H₂SO₄, 60–65 °C, 1–2 ч), в ходе которого разрушались аморфные области и формировались кристаллические частицы наноцеллюлозы. Полученную суспензию многократно промывали до нейтрального pH ≈ 7 и подвергали ультразвуковой обработке для обеспечения равномерного распределения волокон. В завершение наноцеллюлозу отделяли центрифугированием и мембранной фильтрацией, после чего высушивали методом лиофилизации. В результате была получена высокодисперсная, белого цвета и однородной структуры наноцеллюлоза.

Методы исследования (на казахском) : Бастапқыда күріш қауызы 2–5% NaOH ерітіндісімен өңделіп, лигнин мен гемицеллюлоза ерітіледі, нәтижесінде талшық құрылымы босап, целлюлозалық субстрат түзіледі. Кейін материал сұйылтылған HCl ерітіндісімен жуылып, минералды және металл иондары сияқты бейорганикалық қоспалардан тазартылады. Сутек асқыны (H₂O₂) немесе NaOCl арқылы қалдық лигнин мен бояғыш заттар жойылып, целлюлоза ағартылады және құрылымы біркелкіленеді. Одан соң тазартылған целлюлоза H₂SO₄ (60–65 °C, 1–2 сағ) ерітіндісімен гидролизденіп, аморфты аймақтар жойылады да, кристалдық наноцеллюлоза бөлшектері түзіледі. Алынған суспензия бірнеше рет жуылып, pH ≈ 7-ге дейін бейтараптандырылады және ультрадыбыстық өңдеу арқылы талшықтардың біркелкі таралуы қамтамасыз етіледі. Соңында наноцеллюлоза центрифугалау және мембраналық сүзу арқылы бөлініп, лиофилизация әдісімен кептіріледі. Нәтижесінде жоғары дисперсті, ақ түсті және біркелкі құрылымды наноцеллюлоза алынды.

Obtained results and novelty (in Russian) : **Краткий результат и научная новизна:** В результате исследования были определены физико-химические свойства золы рисовой шелухи (ЗРШ) и оценен её потенциал для очистки воды от ионов тяжёлых металлов. Наноцеллюлоза, полученная из рисовой шелухи химическим методом, характеризуется высокой дисперсностью, однородной структурой и повышенной кристалличностью. Анализы FTIR и XRD подтвердили сохранность основных функциональных групп и пригодность материала к дальнейшей модификации. Разработан усовершенствованный метод получения экологически чистой и эффективной наноцеллюлозы из отходов рисовой шелухи. Доказана возможность применения полученной наноцеллюлозы в качестве композитного материала для адсорбции ионов ртути из водных сред.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде күріш қауызының күлінің (КҚК) физика-химиялық қасиеттері анықталып, оның суды ауыр металл иондарынан тазартудағы әлеуеті бағаланды. Күріш қауызы негізінде химиялық әдіспен алынған наноцеллюлоза жоғары дисперстілігімен, біркелкі құрылымымен және жоғары кристалдылығымен ерекшеленді. FTIR және XRD талдаулары оның функционалдық топтарының сақталғанын және модификацияға жарамды екенін көрсетті. Күріш қауызы қалдығын қайта өңдеу арқылы экологиялық таза және тиімді наноцеллюлоза алу әдісі жетілдірілді. Алынған наноцеллюлоза сынап иондарын адсорбциялауға арналған композиттік материал ретінде қолдануға болатыны дәлелденді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технико-экономическое обоснование научной работы определяется на основе анализа эффективности выполнения запланированных экспериментов и практической значимости полученных результатов. В процессе оценки были учтены прикладной потенциал и экономическая целесообразность проведённых исследований.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Ғылыми жұмыстың техникалық-экономикалық негіздемесі жоспарланған тәжірибелердің орындалу тиімділігі мен алынған нәтижелердің практикалық маңызын сараптау арқылы айқындалады. Бағалау барысында зерттеу нәтижелерінің қолданбалы әлеуеті мен экономикалық тиімділігі негізге алынды.

Level of implementation (in Russian) : нет

Level of implementation (in Kazakh) : жоқ

Efficiency (in Russian) : Созданы теоретические и практические основы получения, проектирования и применения наноцеллюлозы на основе рисовой шелухи.

Efficiency (in Kazakh) : Күріш қауызы негізінде наноцеллюлоза алу, жобалау және қолданудың теориялық әрі практикалық негізі қалыптастырылды.

Field of application (in Russian) : химия, экология

Field of application (in Kazakh) : химия, экология