The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является синтетические цеолиты и нанокомпозиты полученные из агроотходов рисовой шелухи

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны күріш қабығының агроөнеркәсіптік қалдықтарынан алынған синтетикалық цеолиттер мен нанокомпозиттер

Aim of work (in Russian) : Целью предлагаемого проекта является разработка технологии преобразования агроотходов рисовой шелухи в пористые нанокомпозиты путем ступенчатой экстракции и гидротермального синтеза, с последующей пропиткой наночастицами металлов или модификацией поверхности поверхностно-активными веществами для улучшения сродства к целевым загрязнителям и увеличения адсорбционной способности.

Aim of work (in Kazakh) : Ұсынылып отырған жобаның мақсаты – мақсатты ластаушы заттарға сәйкестікті жақсарту және адсорбциялық қабілетті арттыру үшін металл нанобөлшектерімен сіңдіру немесе беттік-белсенді заттармен беттік модификациялау арқылы сатылы экстракция және гидротермиялық синтез арқылы күріш қауызының ауыл шаруашылығы қалдықтарын кеуекті нанокомпозиттерге айналдыру технологиясын әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Анализы для проверки образования цеолитной фазы проводится с помощью передовых методов, таких как XRD, XRF, SEM, TGA, FTIR,. Удельная площадь поверхности и характеристики пор образцов диоксида кремния были определены методами Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) и теории функционала плотности (DFT). Адсорбционные эксперименты проводятся на специальном ртутном анализаторе или в УФ-видимом диапазоне в случае катионных красителей с использованием стандартных процедур анализа.

Методы исследования (на казахском) : Цеолит фазасының түзілуін тексеруге арналған талдаулар XRD, XRF, SEM, TGA, FTIR, сияқты озық әдістерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Кремний диоксиді үлгілерінің бетінің меншікті ауданы мен кеуек сипаттамалары Брунауэр-Эммет-Теллер (BET) және тығыздық функционалдық теориясы (DFT) әдістерімен анықталды. Адсорбциялық эксперименттер стандартты талдау процедураларын қолдана отырып, катионды бояғыштар жағдайында арнайы сынап анализаторында немесе ультракүлгін көрінетін диапазонда жүргізіледі.

Obtained results and novelty (in Russian) : Основное выращивание риса развито в Казахстане в основном в Кызылординской области и в небольшом количестве в Туркестанской и Жетысуской области. Образцы высокоочищенного аморфного кремнезема (98-99%) с площадью поверхности в диапазоне от 120 до 980 м2/г были успешно синтезированы с использованием рисовой шелухи из различных регионов Казахстана из разных сортов. Выщелачивание при предварительной обработке HCl и контролируемом прокаливании при 600°C в течение 4 ч выявило снижение содержания оксида металла в составе рисовой шелухи. Чистоту синтезированного диоксида кремния определяли с помощью рентгеноструктурного анализа. С чистотой 99,7% диоксид кремния был синтезирован из образца рисовой шелухи из Туркестанской области, который был получен путем дальнейшей очистки. Дальнейшие эксперименты по получению цолита из кремнезема и исследование сорбционных свойств будет проводится именно из образца рисовой шелухи из Туркестанской области. Нынешний подход был сравнен с другими исследованиями, которые также были направлены на получение образца кремнезема из рисовой шелухи. Сравнение было проведено, чтобы показать важность таких параметров, как продолжительность и температура термической обработки, сорт риса, географическое положение и концентрация используемой кислоты. Научная новизна предлагаемого проекта заключается во внедрении наночастиц серебра и магнетита в структуру цеолита, полученного из золы рисовой шелухи в качестве биоисточника, богатого кремнеземом.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Негізгі күріш өсіру Қазақстанда негізінен Қызылорда облысында және аз мөлшерде Түркістан және Жетісу облыстарында дамыған. Бетінің ауданы 120-дан 980 м2/г аралығында болатын жоғары тазартылған аморфты кремнеземнің (98-99%) үлгілері Қазақстанның әртүрлі өңірлерінен әртүрлі сорттардан күріш қабығын пайдалана отырып сәтті синтезделді. HCl алдын ала өңдеу және 600°C температурада 4 сағат бойы бақыланатын кальцинация кезінде шаймалау күріш қабығының құрамындағы металл оксидінің төмендеуін анықтады. Синтезделген кремний диоксидінің тазалығы рентгендік құрылымдық талдау арқылы анықталды. 99,7% тазалықпен кремний диоксиді Түркістан облысынан күріш қабығының үлгісінен синтезделді, ол одан әрі тазарту арқылы алынды. Цолитті кремнеземнен алу бойынша одан әрі эксперименттер және сорбциялық қасиеттерін зерттеу Түркістан облысынан күріш қабығының үлгісінен жүргізілетін болады. Қазіргі тәсіл күріш қабығынан кремнезем үлгісін алуға бағытталған басқа зерттеулермен салыстырылды. Салыстыру термиялық өңдеудің ұзақтығы мен температурасы, күріш сорты, географиялық орналасуы және қолданылатын қышқыл концентрациясы сияқты параметрлердің маңыздылығын көрсету үшін жүргізілді. Ұсынылған жобаның ғылыми жаңалығы күміс пен магнетит нанобөлшектерін кремний диоксидіне бай био көзі ретінде күріш қабығының күлінен алынған цеолит құрылымына енгізу болып табылады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Экологические и экономические выгоды проекта связаны друг с другом. Повторное использование рисовой шелухи для приготовления нового пористого цеолитного материала снижает образование сельскохозяйственных отходов и позволяет избежать ненужных процессов сжигания для ее утилизации. Кроме того, использование цеолитов на основе рисовой шелухи для очистки воды потенциально может минимизировать стоимость процессов очистки воды за счет внедрения эффективного альтернативного подхода. Еще одним потенциальным рынком сбыта цеолитовых адсорбентов может быть производство фильтровальных установок. Насколько нам известно, в стране нет ни одной местной компании, использующей рисовую шелуху для приготовления синтетических цеолитов и нанокомпозитов для любого применения. Таким образом, он может пролить свет на новые производственные линии для цеолитов на основе биомассы и может рассматриваться как недорогой заменитель активированного угля, по крайней мере, по техническим причинам. Осуществимость процесса в пилотном масштабе еще предстоит подтвердить, однако предлагаемое исследование может заложить основу для будущих исследований и расширения процесса.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобаның экологиялық және экономикалық пайдасы бір-бірімен байланысты. Жаңа кеуекті цеолит материалын жасау үшін күріш қабығын қайта пайдалану ауылшаруашылық қалдықтарының түзілуін азайтады және оны жою үшін қажетсіз жағу процестерін болдырмайды. Сонымен қатар, суды тазарту үшін күріш қабығына негізделген цеолиттерді пайдалану тиімді балама тәсілді енгізу арқылы суды тазарту процестерінің құнын төмендетуі мүмкін. Цеолит адсорбенттерінің тағы бір әлеуетті нарығы сүзгі қондырғыларын өндіру болуы мүмкін. Біздің білуімізше, елде синтетикалық цеолиттер мен нанокомпозиттерді кез келген қолдану үшін дайындау үшін күріш қабығын пайдаланатын бірде-бір жергілікті компания жоқ. Осылайша, ол биомасса негізіндегі цеолиттерге арналған жаңа өндіріс желілеріне жарық түсіре алады және кем дегенде техникалық себептерге байланысты активтендірілген көмірді арзан алмастырғыш ретінде қарастырылуы мүмкін. Пилоттық масштабтағы процестің орындылығы әлі расталмаған, дегенмен ұсынылған зерттеу болашақ зерттеулер мен процестің кеңеюіне негіз бола алады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Предварительная обработка кислотой может повлиять на химический состав продуктов, полученных из рисовой шелухи, но не на структурное образование, будь то кристаллическое или аморфное образование. Структура SiO2 зависит от температуры и продолжительности прокаливания, и при температуре выше 700-900 °C образуются кристаллические формы. Несколько факторов могут вызвать изменение состава рисовой шелухи, например, сельскохозяйственные факторы и климатические изменения или географические факторы. Химический состав рисовой шедухи указывает на то, что SiO2 является основной частью кремнистого ускорителя, а количество металлических примесей невелико. Образцы рисовой шелухи без предварительной кислотной обработки содержат от 73,9% до 84,4% SiO2. После обработки соляной кислотой содержание увеличилось до 99,7%. Это доказало, что применение метода предварительной обработки полезно для удаления металлических примесей и улучшения чистоты кремнезема.

Efficiency (in Kazakh) : Қышқылмен алдын ала өңдеу күріш қабығынан алынған өнімдердің химиялық құрамына әсер етуі мүмкін, бірақ кристалды немесе аморфты түзілу болсын, құрылымдық түзілімге әсер етпейді. SiO2 құрылымы температураға және кальцинация ұзақтығына байланысты және 700-900 °C жоғары температурада кристалды пішіндер пайда болады. Күріш қабығының құрамының өзгеруіне бірнеше факторлар себеп болуы мүмкін, мысалы, ауылшаруашылық және климаттық өзгерістер немесе географиялық факторлар. Күріш қабығының химиялық құрамы SiO2 кремний үдеткішінің негізгі бөлігі екенін және металл қоспаларының мөлшері аз екенін көрсетеді. Алдын ала қышқылмен өңделмеген күріш қабығының үлгілерінде 73,9% - дан 84,4% - ға дейін SiO2 бар. Тұз қышқылымен өңдеуден кейін оның мөлшері 99,7% - ға дейін өсті. Бұл алдын ала өңдеу әдісін қолдану металл қоспаларын кетіруге және кремний диоксидінің тазалығын жақсартуға пайдалы екенін дәлелдеді.

Field of application (in Russian) : Концепция предлагаемого проекта двояка: во-первых, эффективное использование сельскохозяйственных отходов в пористом композитном материале с добавленной стоимостью за счет использования рисовой шелухи в качестве ресурса, богатого кремнеземом; во-вторых, применять полученный пористый композит для очистки водоемов от традиционных (ионы тяжелых металлов) и возникающих загрязнителей (фармацевтика). Это согласуется с Целями устойчивого развития ООН: чистая вода и санитария (№6), промышленность, инновации и инфраструктура (№9) и ответственное потребление и производство (№12). Также в Казахстане действует приоритетная дорожная карта по «Государственной программе Республики Казахстан по питьевому водоснабжению на 2001–2030 годы», которая направлена на достижение более эффективных технологий очистки.

Field of application (in Kazakh) : Ұсынылып отырған жобаның тұжырымдамасы екі жақты: біріншіден, күріш қабығын кремнеземге бай ресурс ретінде пайдалану арқылы қосылған құны бар кеуекті композиттік материалда ауыл шаруашылығы қалдықтарын тиімді пайдалану; екіншіден, алынған кеуекті композитті су объектілерін дәстүрлі (ауыр металл иондары) және пайда болатын ластаушы заттардан (фармацевтикалық препараттар) тазарту үшін пайдалану. Бұл БҰҰ Тұрақты даму мақсаттарына сәйкес келеді: таза су және канализация (№6), өнеркәсіп, инновациялар және инфрақұрылым (№9) және жауапты тұтыну және өндіріс (№12). Сондай-ақ Қазақстанда тазартудың тиімді технологияларына қол жеткізуге бағытталған «Қазақстан Республикасының 2001-2030 жылдарға арналған ауыз сумен қамтамасыз ету мемлекеттік бағдарламасы» бойынша басым жол картасы бар.