AP19577049 – Өнеркәсіптік суларды радионуклидтерден тазарту үшін биомассалық сорбенттерін синтездеу, сипаттау және физика-химиялық зерттеу

Жобаның мақсаттары: (1) химиялық белсендiру, гидротермальдық әдiстi пайдалана отырып азотпен толықтыру жолымен белсендiрiлген көмiрлердi синтездеу, (2) материалды сипаттауды орындау және (3) Ұлттық атом орталығының (Курчатов қаласы) өнеркәсiптiк үлгiлерi үшiн олардың қолданылуын тексеру.

Өзектілігі: Бұл жоба шешетін проблема радиоизотоптарды тұщы суға (мысалы, Шу өзенінде, Оңтүстік Қазақстан) сілтілейтін қолданыстағы уран кеніштерінің (барлығы 129) нәтижесінде Қазақстанның радиоактивті ағындарды тазартуға деген өсіп келе жатқан қажеттілігінде (1); ауруханаларда радиоизотоптарды (мысалы, 124I және 131I) (2) пайдалана отырып емдеудің қазіргі заманғы биомедициналық әдістері; елде атом энергетикасын болашақта енгізу (3) және ядролық қаруды сынау жүргізілген полигонды (Семей сынақ полигоны (ССП) және қоршаған ортаға радионуклидтердің (137Cs) көзі болып табылатын полигонды дезактивациялауды қолдау.

Ғылыми жетекшісі: PhD, К.К. Құдайбергенов

Алынған нәтижелер: Ғылыми-зерттеу жұмысы аясында радионуклидтерден суды тазартуға арналған биомасса негізіндегі сорбенттерді синтездеу, модификациялау және зерттеу бойынша толық цикл орындалды. Өсімдік қалдықтарынан көміртекті сорбенттер алу үшін карбонизация, химиялық белсендіру және функционалдық модификация процестері негізінде технологиялық протоколдар әзірленді. Материалдарға XRD, SEM-EDX, BET, FTIR және TGA әдістері арқылы кешенді физика-химиялық талдау жүргізілді. Нәтижесінде модификацияның меншікті беткі ауданды арттырып, Cs⁺ және I₃⁻ иондарын тиімді байланыстыратын белсенді орталықтар қалыптастыратыны анықталды. Модельдік және нақты су үлгілерінде жүргізілген сынақтар жоғары тазарту дәрежесін көрсетті, оның ішінде «Дегелен» полигонының ластанған жерасты сулары жағдайында да тиімділігі дәлелденді. Әзірленген сорбенттер мен технологиялар жоғары тиімділік пен қолданбалы маңыздылыққа ие екені көрсетілді.

Жарияланымдар тізімі

1. Кунарбекова М.С., Кудайбергенов К.К., Азат С. Сорбция радиоактивного йода на активированных углях // Материалы X Международной конференции «Семипалатинский испытательный полигон: наследие и перспективы развития научно-технического потенциала». – 2023. – С. 33.
2. Кунарбекова М., Сапаргали И., Сеймуханова Л., Кудайбергенов К., Азат С. Синтез нановолоконного композита, легированного азотными группами, из биомассы путем химической активации // Горение и плазмохимия. – 2024. – Т. 22, № 1. – С. 3–11. – DOI: https://doi.org/10.18321/cpc22(1)3-11
3. Kunarbekova M., Busquets R., Sailaukhanuly Ye., Mikhalovsky S.V., Toshtay K., Kudaibergenov K., Azat S. Carbon adsorbents for the uptake of radioactive iodine from contaminated water effluents: A systematic review // Journal of Water Process Engineering. – 2024. – Vol. 67. – Article 106174. – ISSN 2214-7144. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106174
4. Кунарбекова М.С., Азат С. Biomass-derived carbons for the sorption of radionuclides // Сборник тезисов 2-й Международной конференции по физике высоких энергий, материаловедению и нанотехнологиям (ICHEPMS-2024), посвящённой памяти академика НАН РК Эрнста Гербертовича Бооса. – 2024. – С. 53.
5. Kunarbekova M.S., Sapargali I.O., Seimukhanova L.N., Kudaibergenov K.K., Zhantikeyev U.E., Azat S. Synthesis of nanocomposite sorbent modified with nitrogen groups from walnut and buckwheat husk biomass by chemical activation // Материалы X международной российско-казахстанской научно-практической конференции «Химические технологии функциональных материалов», посвященной 90-летию образования Казахского национального университета имени аль-Фараби. – 2024. – С. 27.
6. Кунарбекова М.С., Сапаргали И.О., Сеймуханова Л.Н., Кудайбергенов К.К., Азат С. Синтез нанокомпозитного сорбента, модифицированного азотными группами из биомассы на основе гречневой шелухи путем активации KOH // Материалы VIII Казахстанской студенческой научно-практической конференции «Химическая физика и наноматериалы», посвящённой 110-летию со дня рождения трижды Героя Социалистического Труда, академика Я.Б. Зельдовича. – 2024. – С. 129–130.
7. Кудайбергенов К.К., Азат С., Жантикеев У.Е., Кунарбекова М.С., Сапаргали И.О., Сеймуханова Л.Н. Способ получения сорбционного материала для очистки воды от радионуклидов // Полезная модель №9470. – 2024. – URL: https://gosreestr.kazpatent.kz/Utilitymodel/Details?docNumber=394453
8. Kunarbekova M., Busquets R., Sapargali I., Seimukhanova L., Zhantikeyev U., Kudaibergenov K., Azat S. Synthesis and Characterization of Activated Carbon From Biomass // In: Mabrouk A., Bachar A., Azat S., Amrousse R. (eds.) Innovative Materials for Industrial Applications: Synthesis, Characterization and Evaluation. – IGI Global Scientific Publishing, 2025. – Pp. 329–348. – DOI: https://doi.org/10.4018/979-8-3693-7505-1.ch011