The object of research, development or design (in Russian) : Композиционные материалы на основе диатомита

The object of research, development or design (in Kazakh) : Диатомит негізіндегі композициялық материалдар

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – разработка сорбентов и мембран для очистки воды на основе местного природного минерала диатомита и композитных материалов, также комплексное исследование возможностей повышения их сорбционных способности.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – жергілікті табиғи диатомит минералы мен композиттік материалдар негізінде су тазартуға арналған сорбенттер мен мембраналарды әзірлеу, сондай-ақ олардың сорбциялық қабілеттерін арттыру мүмкіндіктерін кешенді зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Оптический микроскоп, сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), рентгенофлуоресцентный анализ (РФА), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDAX), ИК-спектроскопией, БЭТ анализ.

Методы исследования (на казахском) : Оптикалық микроскоп, сканерлеуші ​​электронды микроскоп (SEM), рентгендік флуоресценциялық талдау (XRF), энергия-дисперсиялық рентгендік спектроскопия (EDAX), ИК-спектроскопия, BET талдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые проведено системное сравнение диатомитов из Казахстана, России и Ирана в едином методологическом подходе с глубокой оценкой морфологии, чистоты, пористости и сорбционных свойств. Установлена прямая связь между геологическим происхождением диатомита, его примесным составом и эффективностью кислотной модификации. Доказано, что кислотная обработка по-разному влияет на диатомиты разных месторождений, что является новым вкладом в понимание поведения природных сорбентов. Впервые показано, что казахстанский диатомит после модификации превосходит аналоги по адсорбции как органических красителей (MB), так и ионов тяжёлых металлов (Pb²⁺). Установлено формирование увеличенного количества силианольных групп (Si–OH) после кислотной обработки, что напрямую усиливает сорбционную активность. Получены экспериментальные доказательства высокой перспективности казахстанского диатомита для создания композитов и мембранно-фильтрационных систем очистки воды.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Үш түрлі географиялық аймақтың диатомиттері алғаш рет бірдей әдістемеде жан-жақты салыстырылды. Диатомиттің геологиялық шығу тегі мен приместік құрамының қышқылдық модификация тиімділігіне тікелей әсер ететіні ғылыми тұрғыда дәлелденді. Қышқылдық өңдеудің әр түрлі кен орындарындағы диатомиттерге әртүрлі әсер ететіні алғаш рет көрсетілді. Қазақстан диатомитінің органикалық бояғыштарды (MB) және ауыр металл иондарын (Pb²⁺) адсорбциялауда ең жоғары тиімділікке ие екені ғылыми түрде дәлелденді. Қышқылмен өңдеуден кейін бетте силанольдық топтардың (Si–OH) саны артатыны анықталып, бұл адсорбциялық белсенділіктің өсуімен байланысты екені көрсетілді. Алынған нәтижелер Қазақстан диатомитінің негізінде тиімді сорбенттер мен мембраналық-фильтрациялық материалдар жасауға болатындығын эксперименттік түрде дәлелдеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Комплексно исследованы диатомиты из Казахстана, России и Ирана методами XRD, FTIR, SEM, EDX, XRF и BET, впервые выполнено прямое сравнение их морфологии, текстуры, фазового и элементного состава. Установлено, что казахстанский диатомит обладает наибольшей удельной поверхностью (43 м²/г) и наиболее развитой пористой структурой, что делает его наиболее перспективным сорбентом. Проведена кинетика адсорбции метиленового синего, показано, что все процессы описываются моделью псевдо-второго порядка (R² > 0.99), а казахстанский образец продемонстрировал максимальную ёмкость (qₑ ≈ 160 мг/г). Выполнена кислотная модификация диатомитов, доказано удаление карбонатных и металлических примесей (Fe, Ca, Ti) и значительное увеличение доли SiO₂ по данным XRF. SEM и BET подтвердили, что после обработки структура диатомовых створок сохраняется, а поры становятся более открытыми. В адсорбции ионов Pb²⁺ после модификации наблюдается существенный рост эффективности: Казахстанский диатомит: qₑ 72.99 → 81.91 мг/г Иранский: 58.27 → 75.26 мг/г Показано, что Лэнгмюр модель лучше всего описывает процессы адсорбции (qₘ ≈ 274 мг/г), подтверждая монолайерный механизм сорбции.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қазақстан, Ресей және Иран диатомиттері XRD, FTIR, SEM, XRF, EDX және BET әдістерімен кешенді түрде зерттеліп, олардың морфологиясы, фазалық құрамы, текстуралық қасиеттері және элементтік құрамы алғаш рет тікелей салыстырылды. Зерттеу нәтижесінде Қазақстан диатомитінің меншікті беті ең жоғары (43 м²/г) әрі кеуекті құрылымы жақсы дамығаны анықталды. Метилен көгінің адсорбция кинетикасы зерттеліп, барлық үлгілер үшін процесс псевдо-екінші ретті модельмен сипатталатыны дәлелденді (R² > 0.99). Қазақстан диатомиті ең жоғары адсорбциялық сыйымдылық көрсетті (qₑ ≈ 160 мг/г). HCl арқылы жүргізілген қышқылдық модификация приместерді (Fe, Ca, Ti) тиімді жойып, SiO₂ мөлшерінің артуына әкелді. SEM және BET нәтижелері қышқылдық өңдеуден кейін кеуектердің ашылып, адсорбциялық орталықтардың қолжетімділігі артқанын көрсетті. Pb²⁺ иондарын адсорбциялау зерттеулері бойынша қышқылдық модификациядан кейін сорбциялық қабілет айтарлықтай өсті: Қазақстан: 72.99 → 81.91 мг/г Иран: 58.27 → 75.26 мг/г Қазақстан диатомитіне арналған адсорбцияның Лэнгмюр моделі жақсы сәйкес келді (qₘ ≈ 274 мг/г).

Level of implementation (in Russian) : Методы получения композиционных материалов на основе диатомита востребованы при создании мембранно-фильтрационных устройств для очистки воды на основе сорбента.

Level of implementation (in Kazakh) : Диатомит негізіндегі композициялық материалдарды алу әдістері сорбентке негізделген су тазартуға арналған мембраналық-фильтрациялық құрылғыларды жасау кезінде үлкен сұранысқа ие.

Efficiency (in Russian) : Реализация проекта приведёт к созданию сорбентов, которые по качественным характеристикам будут соответствовать лучшим мировым образцам, а по экономическим показателям окажутся более выгодными, что будет способствовать укреплению позиций Казахстана на мировом рынке экологических технологий и обеспечит экономическую выгоду за счёт снижения зависимости от импорта.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаны іске асыру нәтижесінде сапалық сипаттамалары жағынан әлемдік үздік үлгілерге сәйкес, ал экономикалық тиімділігі бойынша анағұрлым қолайлы сорбенттер әзірленеді. Бұл Қазақстанның экологиялық технологиялар бойынша әлемдік нарықтағы позициясын нығайтуға және импортқа тәуелділікті азайту арқылы экономикалық пайда әкелуге мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Потенциальными пользователями результатов исследования станут предприятия и компании, специализирующиеся на создании сорбентов для очистки воды, а также компании, работающие над созданием мембранно-фильтрационных устройств для водообработки.

Field of application (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелерінің әлеуетті пайдаланушыларына су тазартуға арналған сорбенттер өндіруге маманданған кәсіпорындар мен компаниялар, сондай-ақ су өңдеуге арналған мембраналық-фильтрациялық құрылғыларды әзірлейтін ұйымдар жатады.