The object of research, development or design (in Russian) : Объект исследования. Микро- и нанопузырьковые системы в водных средах: механизмы зарождения/роста/фрагментации в кавитационных и сдвиговых потоках, устойчивость и транспорт; межфазные взаимодействия с органическими загрязнителями (красители, ЛОС, TPH) при варьировании типа газа, давления, газового пересыщения/концентрации, числа циклов, pH, ионной силы и ζ-потенциала. Объект разработки. Интегрированная методология и программно-аппаратный комплекс: библиотека DFT/MD-моделей (адсорбция, пути деградации, структура интерфейса) и CFD-PBM для генерации/распределения MNB, и SOP подбора «окна режимов».

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны. Су ортадағы микро- және нанокөпіршіктік жүйелер: кавитациялық және ығысулық ағындарда нуклеация/өсу/фрагментация тетіктері, тұрақтылық және тасымал; газ түрі, қысым, газбен аса қанығу/концентрация, цикл саны, pH, иондық күш және ζ-потенциал өзгерген жағдайда органикалық ластағыштармен (бояғыштар, ҰОҚ, TPH) фазааралық өзара әрекеттесуі. Әзірлеу нысаны. Интеграцияланған әдіснама және бағдарламалық-аппараттық кешен: DFT/MD-модельдер кітапханасы (адсорбция, ыдырау жолдары, интерфейс құрылымы) және MNB генерациясы/таралымы үшін CFD-PBM, сондай-ақ «режимдер терезесін» таңдауға арналған стандартты операциялық рәсімдер (SOP).

Aim of work (in Russian) : Цель работы — экспериментально и вычислительно (DFT/MD/CFD-PBM) раскрыть механизмы образования и поведения микро-/нанопузырьков в потоке, количественно описать их взаимодействие с органическими загрязнителями и синергию с классическими методами очистки (озонирование, фотокатализ), а затем на этой основе разработать и обосновать энергоэффективную, масштабируемую технологию водоочистки с «окном режимов» и SOP для пилотного внедрения.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты — микро-/нанокөпіршіктердің ағын ішіндегі түзілуі мен мінез-құлқының тетіктерін эксперименттік және есептік (DFT/MD/CFD-PBM) әдістермен ашу, олардың органикалық ластағыштармен өзара әрекеттесуін және дәстүрлі тазарту әдістерімен (озондау, фотокатализ) синергиясын сандық түрде сипаттау, әрі осының негізінде «режимдер терезесі» мен пилоттық енгізуге арналған SOP-тары бар энергия тиімді, масштабталатын су тазарту технологиясын әзірлеп, ғылыми тұрғыдан негіздеу.

Методы исследования (на русском) : В рамках трёх взаимосвязанных задач методология выстроена как связка «обзор → фундаментальные исследования в потоке → взаимодействие с загрязнителями и синергия». Сначала был выполнен целевой обзор научно-технической литературы по микро-/нанопузырькам (MNB): систематизированы современные вычислительные (DFT/MD/CFD-PBM) и экспериментальные подходы, сформирована аннотированная база публикаций и матрица «параметры — эффекты», что позволило уточнить гипотезы и выбрать репрезентативные метрики (размер, PDI, ζ-потенциал, степени удаления/минерализации). Далее в замкнутой проточно-рециркуляционной установке исследованы базовые механизмы образования MNB (нуклеация, рост, фрагментация) в кавитационных и сдвиговых условиях, а также их поведение в ламинарном, переходном и турбулентном режимах; эволюция распределения размеров и ζ-потенциала верифицировалась DLS/лазерной допплер-электрофорезом с подтверждением существования пузырьков по эффекту Тиндаля. Параллельно проведено вычислительное моделирование: MD для адсорбции и удержания органических молекул на межфазной границе MNB (с учётом pH, ионной силы, гидрофобности и типа газа).

Методы исследования (на казахском) : Үш өзара байланысты тапсырма аясында әдіснама «шолу → ағындағы іргелі зерттеулер → ластағыштармен өзара әрекеттесу және синергия» тізбегі ретінде құрылды. Алдымен микро-/нанокөпіршіктер (MNB) бойынша ғылыми-техникалық әдебиеттерге мақсатты шолу жүргізіліп, заманауи есептік (DFT/MD/CFD-PBM) және эксперименттік тәсілдер жүйелендірілді, аннотацияланған жарияланымдар базасы мен «параметрлер — әсерлер» матрицасы қалыптастырылды, бұл гипотезаларды нақтылап, өкілдік метрикаларды (өлшем, PDI, ζ-потенциал, жою/минералдандыру дәрежелері) таңдауға мүмкіндік берді. Одан әрі жабық контурлы ағын-рециркуляциялық қондырғыда MNB түзілуінің базалық тетіктері (нуклеация, өсу, фрагментация) кавитациялық және ығысу жағдайларында, сондай-ақ олардың ламинарлық, ауыспалы және турбулентті режимдердегі мінез-құлқы зерттелді; өлшемдер таралуы мен ζ-потенциал эволюциясы DLS және лазерлік Доплер-электрофорез арқылы верификацияланды, көпіршіктердің бар болуы Тиндал эффекті арқылы расталды. Параллель түрде есептік моделдеу жүргізілді: MD — MNB фазааралық шекарасында органикалық молекулалардың адсорбциясы мен ұстап тұрылуын зерттеу үшін (pH, иондық күш, гидрофобтылық және газ түрін ескере отырып).

Obtained results and novelty (in Russian) : Выполнен целевой обзор по микро-/нанопузырькам (MNB), систематизированы вычислительные подходы (DFT/MD/CFD-PBM) и экспериментальные методики, сформирована аннотированная база и матрица «параметры—эффекты». В потоковых/циклических испытаниях MiniGaLF (1,5–3,0 бар; 10–30 циклов) рост числа циклов повышал стабильность НП (меньше колебаний размера и |ζ|), а рост давления укрупнял пузырьки и снижал |ζ|; существование НП подтверждено эффектом Тиндаля, мониторинг вёлся до 96 ч (DLS/ζ). MD-моделирование показало критичность типа и концентрации газа: при высоком O₂ конечный диаметр ~6,32 нм, N₂-НП стабильнее; гидрофобные соединения (гексан) стабилизируют НП и усиливают адсорбцию. Проведены пилотные DFT-расчёты на модельной фотокаталитической системе (энергии адсорбции/зарядопереноса); подготовлен черновик статьи и SOP для пилотирования. Научная новизна. Впервые по результатам обзора инициирована DFT-линия по изучению синергии НП с фотокатализом, закрывающая методологическую лакуну. Предложена сквозная связка «DFT–MD–CFD-PBM–эксперименты» для механистической валидации адсорбции и ROS-инициированной деградации.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Микро-/нанокөпіршіктер (MNB) бойынша мақсатты әдеби шолу жүргізілді, есептік тәсілдер (DFT/MD/CFD-PBM) мен эксперименттік әдістер жүйелендірілді, аннотацияланған база және «параметрлер—әсерлер» матрицасы қалыптастырылды. MiniGaLF ағынды/циклдік сынақтарында (1,5–3,0 бар; 10–30 цикл) цикл санының артуы НК тұрақтылығын күшейтетіні (өлшем мен |ζ| тербелістері азаяды), ал қысымның өсуі көпіршіктердің іріленуіне және |ζ|-тің кемуіне алып келетіні көрсетілді; НК бар болуы Тиндал эффекті арқылы расталды, мониторинг 96 сағатқа дейін жүргізілді (DLS/ζ). MD-моделдеу газ түрі мен концентрациясының шешуші мәнге ие екенін көрсетті: O₂ жоғары болғанда соңғы диаметр ≈6,32 нм-ге жетті, N₂-НК тұрақтырақ; гидрофобты қосылыстар (гексан) НК-ны тұрақтандырып, адсорбцияны күшейтеді. Модельдік фотокаталитикалық жүйеде пилоттық DFT-есептеулер орындалып, адсорбция/заряд тасымалы энергиялары алынды; мақала жобасы және пилоттауға арналған SOP (стандартты операциялық рәсімдер) дайындалды. Ғылыми жаңалық. Әдеби шолу қорытындысы бойынша НК мен фотокатализ синергиясын зерттейтін DFT бағыты алғаш рет басталып, әдіснамалық олқылықтың орнын толтырады. Адсорбция мен ROS-иницияланған деградацияны механизмдік валидациялау үшін «DFT–MD–CFD-PBM–эксперименттер» сквозной байланысы ұсынылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технология генерации и применения нанопузырьков на O₂/O₃/N₂ при 1,5–3,0 бар (10–30 циклов×50 с) обеспечивает стабильность НП до 96 ч (DLS/ζ) и очистку модельной воды (удаление метиленового синего ~90%, минерализация TOC ~40% при pH 12); решение модульное и масштабируемое, реагенты — только газ, энерго- и эксплуатационные затраты низкие, воспроизводимость n=3.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : O₂/O₃/N₂ газдарын пайдалана отырып 1,5–3,0 бар (10–30 цикл×50 с) жағдайында нанокөпіршіктерді (НК) генерациялау және қолдану технологиясы НК тұрақтылығын 96 сағатқа дейін (DLS/ζ) қамтамасыз етеді және модельдік суды тазартуды іске асырады (метилен көгін ~90% жою, TOC ~40% минералдандыру, pH 12-де); шешім модульдік әрі масштабталатын, реагенттер — тек газдар, энергия және пайдалану шығындары төмен, нәтижелердің қайталанымдылығы n=3.

Level of implementation (in Russian) : Сформулированы концепция и научные принципы, идёт подготовка методик и инфраструктуры; прототип и лабораторная валидация относятся к следующему этапу.

Level of implementation (in Kazakh) : Тұжырымдама мен ғылыми қағидаттар қалыптастырылды, әдістемелер мен инфрақұрылымды дайындау жүргізілуде; прототип пен зертханалық валидация келесі кезеңге жатады.

Efficiency (in Russian) : Технология нанопузырьков (O₂/О₃) обеспечивает до ~90% удаления метиленового синего и ~40% минерализации TOC при pH 12, а добавление фотокатализатора даёт дополнительный прирост ~41%.

Efficiency (in Kazakh) : Нанокөпіршіктер технологиясы (O₂/O₃) pH 12-де метилен көгін ~90% дейін жоюды және TOC-тың ~40% минералдануын қамтамасыз етеді, ал фотокатализаторды қосу тиімділікті қосымша ~41% арттырады.

Field of application (in Russian) : Очистка сточных и грунтовых вод от органических загрязнителей (нефтепродукты, красители, ЛОС) с использованием нанопузырьков (O₂/О₃) и/или НП+фотокатализа для ускоренной деградации и минерализации.

Field of application (in Kazakh) : Ағынды және жерасты суларын органикалық ластағыштардан (мұнай өнімдері, бояғыштар, ҰОҚ) нанокөпіршіктерді (O₂/O₃) және/немесе НК+фотокатализді қолдану арқылы жеделдетілген ыдырау мен минералдандыру үшін тазарту.