The object of research, development or design (in Russian) : Объект исследования: нанопузырьки (NB) как платформа очистки воды и грунтовых вод: их устойчивость в водной среде (размер, PDI, ζ-потенциал, до 96 ч), механизмы массопереноса и распада органических загрязнителей при участии НП (ROS-инициированная деградация, адсорбционно-интерфейсные эффекты), а также влияние типа газа (O₂/О₃/N₂), давления и числа циклов генерации. Объект разработки: энергоэффективная система генерации и применения НП (гидрокавитационный MiniGaLF, диапазон 1,5–3,0 бар, 10–30 циклов) с интеграцией фотокатализа и озонирования, обеспечивающая повышенную степень извлечения и минерализации органических загрязнителей (модель — метиленовый синий) и пригодная для масштабирования.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны: су мен жерасты суларын тазарту платформасы ретінде нанокөпіршіктер (NB): олардың сулы ортадағы тұрақтылығы (өлшем, PDI, ζ-потенциал, 96 сағатқа дейін), НК қатысуымен органикалық ластағыштардың массатасымалдау және ыдырау тетіктері (белсенді оттегі түрлері, ROS, арқылы жүретін деградация, адсорбциялық-интерфейстік әсерлер), сондай-ақ газ түрінің (O₂/О₃/N₂), қысымның және генерация циклдері санының ықпалы. Әзірлеу нысаны: НК-ны генерациялау және қолданудың энергия тиімді жүйесі (гидрокавитациялық MiniGaLF, 1,5–3,0 бар, 10–30 цикл) — фотокатализ және озондандырумен интеграцияланған, органикалық ластағыштарды алу/жою және минералдандыру дәрежесін арттыратын (модель — метилен көгі) және масштабтауға жарамды шешім.

Aim of work (in Russian) : Разработать и экспериментально-численно обосновать энергоэффективную технологию очистки воды с использованием нанопузырьков, обеспечивающую повышенную адсорбцию и деградацию органических загрязнителей. Для достижения цели планируется выявить и количественно связать параметры НП (размер, концентрация, ζ-потенциал, тип газа, давление, число циклов, pH) с массопереносом, адсорбцией и генерацией активных форм кислорода, а также интегрировать результаты DFT/MD моделирования с замкнутыми лабораторными испытаниями для оптимизации режимов и подготовки публикаций.

Aim of work (in Kazakh) : Нанокөпіршіктерді пайдалана отырып, органикалық ластағыштардың адсорбциясы мен деградациясын арттыратын энергия тиімді су тазарту технологиясын әзірлеу және оны эксперименттік және есептеу әдістерімен негіздеу. Осы мақсатқа жету үшін НК параметрлерін (өлшем, концентрация, ζ-потенциал, газ түрі, қысым, цикл саны, pH) массалмасу, адсорбция және белсенді оттегі түрлерінің түзілу процестерімен сандық түрде байланыстыру, сондай-ақ DFT/MD модельдеу нәтижелерін жабық циклді зертханалық сынақтармен интеграциялау арқылы режимдерді оңтайландыру және жарияланымдарға дайындалу жоспарланады.

Методы исследования (на русском) : Генерация НП. Гидрокавитационный генератор MiniGaLF; газы O₂, O₃ и N₂; давление 1,5–3,0 бар; 10–30 циклов (по 50 с); T = 25 ± 2 °C, непрерывное перемешивание. Мониторинг стабильности. DLS (Zetasizer Nano ZS) для Z-average и PDI, лазерная допплеровская электрофорез для ζ-потенциала; отбор каждые 1 ч в первые 8 ч, далее каждые 24 ч до 96 ч; подтверждение существования НП по эффекту Тиндаля. Эксперименты по удалению загрязнителей. Модельный субстрат — метиленовый синий (5–50 ppm); контроль по УФ-спектрофотометрии и TOC при трёх уровнях pH; изучение влияния типа газа, давления/числа циклов и, при необходимости, синергии с фотокатализатором. MD-моделирование. Ячейка 10×10×10 нм³ с исходным диаметром НП 5 нм; параметризация по литературе для O₂/N₂/air; варьирование начальной концентрации газа, ионной силы/рН и природы органических соединений (гидрофобные/гидрофильные) для оценки адсорбции и удержания на интерфейсе. DFT-расчёты. Оценка энергий адсорбции и путей деградации на модельных фотокаталитических поверхностях; анализ зарядопереноса. Обработка данных и валидация. Трипликаты, средние ± SD; регрессионный анализ и сравнение серий; сопоставление экспериментальных метрик (размер/ζ-потенциал/удаление, TOC) с результатами MD/DFT для обоснования режимов.

Методы исследования (на казахском) : Генерация НК. Гидрокавитациялық MiniGaLF генераторы; O₂, O₃ және N₂ газдары; қысым 1,5–3,0 бар; 10–30 цикл (әрқайсысы 50 с); T = 25 ± 2 °C, үздіксіз араластыру. Тұрақтылық мониторингі. DLS (Zetasizer Nano ZS) — Z-average және PDI үшін, ζ-потенциал үшін лазерлік Доплер-электрофорез; алғашқы 8 сағатта әр 1 сағат сайын, кейін 96 сағатқа дейін әр 24 сағат сайын іріктеу; НК бар болуын Тиндал эффекті арқылы растау. Ластағыштарды жою бойынша эксперименттер. Модельдік субстрат — метилен көгі (5–50 ppm); бақылау УФ-спектрофотометрия және TOC арқылы pH-тың үш деңгейінде; газ түрі, қысым/цикл санының әсерін және қажет болса фотокатализатормен синергияны зерттеу. MD-моделдеу. Ұяшық 10×10×10 нм³, бастапқы НК диаметрі 5 нм; O₂/N₂/air үшін параметрлеу әдеби деректер бойынша; бастапқы газ концентрациясы, иондық күш/pH және органикалық қосылыстардың табиғаты (гидрофобты/гидрофильді) өзгертіліп, интерфейстегі адсорбция мен ұсталу бағаланды. DFT-есептеулер. Модельдік фотокаталитикалық беттерде адсорбция энергиялары мен ыдырау жолдарын бағалау; заряд тасымалын талдау. Деректерді өңдеу және валидация. Трипликаттар, орташа ± SD; регрессиялық талдау және серияларды салыстыру; режимдерді негіздеу үшін тәжірибелік метрикаларды (өлшем/ζ-потенциал/жою, TOC) MD/DFT нәтижелерімен салыстыру.

Obtained results and novelty (in Russian) : В циклических испытаниях MiniGaLF (1,5–3,0 бар; 10–30 циклов) рост числа циклов повышал стабильность НП (меньше колебаний размера и |ζ|), рост давления укрупнял пузырьки и снижал |ζ|; наличие НП подтверждено эффектом Тиндаля; мониторинг до 96 ч (DLS/ζ). При удалении метиленового синего (5–50 ppm) озонные НП обеспечили ~90% извлечения против ~30% у O₂-НП и ~40% минерализации по TOC; максимум при pH 12; добавление фотокатализатора давало +~41% эффективности. MD-моделирование (10×10×10 нм³; d₀=5 нм) показало критичность типа/концентрации газа: при высоком O₂ конечный диаметр ≈6,32 нм, N₂-НП стабильнее; щёлочность влияла слабо; гидрофобные соединения (гексан) стабилизировали НП и усиливали адсорбцию. Пилотные DFT-расчёты на модельной фотокаталитической системе дали энергии адсорбции/зарядопереноса. Впервые инициирована DFT-линия по синергии НП с фотокатализом; предложена единая схема «DFT–MD–эксперименты»; определено «окно» генерации устойчивых НП (низкое давление/высокое число циклов); показана стабилизирующая роль гидрофобных органических соединений при низких газовых концентрациях.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : MiniGaLF-пен циклдік сынақтарда (1,5–3,0 бар; 10–30 цикл) цикл санының артуы НК тұрақтылығын күшейтті (өлшем мен |ζ| тербелістері азайды), қысымның өсуі көпіршіктерді ірілендіріп, |ζ|-ті төмендетті; НК бар болуы Тиндал эффекті арқылы расталды; мониторинг 96 сағатқа дейін (DLS/ζ). Метилен көгін (5–50 ppm) жоюда озондық НК ~90% алынуды, O₂-НК ~30% көрсетті және TOC бойынша ~40% минералдану байқалды; максимум pH 12-де; фотокатализаторды қосу тиімділікті ~41% арттырды. MD-моделдеу (10×10×10 нм³; d₀=5 нм) газ түрі/концентрациясының шешуші рөлін көрсетті: O₂ жоғары концентрациясында соңғы диаметр ≈6,32 нм, N₂-НК тұрақтырақ; сілтіліктің әсері әлсіз; гидрофобты қосылыстар (гексан) НК-ны тұрақтандырып, адсорбцияны күшейтті. Модельдік фотокаталитикалық жүйеде пилоттық DFT-есептеулер адсорбция/заряд тасымалы энергияларын берді. НК мен фотокатализ синергиясын зерттейтін DFT бағыты алғаш рет басталды; «DFT–MD–эксперименттер» бірыңғай сызбасы ұсынылды; тұрақты НК генерациясының «терезесі» анықталды (төмен қысым/жоғары цикл саны); төмен газ концентрацияларында гидрофобты органикалық қосылыстардың тұрақтандырғыш рөлі көрсетілді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : MiniGaLF (O₂/O₃/N₂, 1,5–3,0 бар, 10–30 циклов) формирует стабильные НП (до 96 ч, DLS/ζ) и обеспечивает очистку: удаление MB ~90% и минерализацию TOC ~40% при pH 12; решение масштабируемо и малозатратно.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : MiniGaLF (O₂/O₃/N₂, 1,5–3,0 бар, 10–30 цикл) тұрақты НК түзеді (96 сағатқа дейін, DLS/ζ) және тазартуды қамтамасыз етеді: метилен көгін (MB) ~90% жою және TOC ~40% минералдандыру pH 12-де; шешім масштабталатын әрі шығыны аз.

Level of implementation (in Russian) : Сформулированы научные принципы и концепция технологии (обзор, гипотезы по устойчивости НП и адсорбции/ROS, план DFT/MD и замкнутых экспериментов); идёт подготовка методик и инфраструктуры. Прототип и лабораторная валидация относятся к следующему этапу.

Level of implementation (in Kazakh) : Ғылыми қағидаттар мен технология тұжырымдамасы қалыптастырылды (әдеби шолу, НК тұрақтылығы және адсорбция/белсенді оттегі түрлері (ROS) бойынша гипотезалар, DFT/MD және жабық циклді эксперименттер жоспары); әдістемелер мен инфрақұрылым дайындалуда. Прототип пен зертханалық валидация келесі кезеңге жатады.

Efficiency (in Russian) : Лабораторная демонстрация эффективности (MiniGaLF, замкнутые циклы, DLS/ζ, УФ/TOC): подтверждено улучшенное удаление органических загрязнителей (до ~90% MB, ~40% TOC).

Efficiency (in Kazakh) : Тиімділіктің зертханалық демонстрациясы (MiniGaLF, жабық циклдер, DLS/ζ, УФ/TOC): органикалық ластағыштарды жоюдың жақсарғаны расталды (MB үшін ~90%-ға дейін, TOC бойынша ~40%).

Field of application (in Russian) : Очистка сточных и грунтовых вод от органических загрязнителей (нефтепродукты, красители, ЛОС) с использованием озон-нанопузырьков и/или НП+фотокатализ для ускоренной деградации и минерализации.

Field of application (in Kazakh) : Ағынды және жерасты суларын органикалық ластағыштардан (мұнай өнімдері, бояғыштар, ҰОҚ) озон-нанокөпіршіктері және/немесе НК+фотокатализ арқылы жеделдетілген ыдырау мен минералдандыру үшін тазарту.