AP23489574 – Қайта пайдаланылатын су үшін баяу фильтрациямен еріген органикалық заттар мен микропластиктерді тиімді кетіруге арналған модификацияланған белсендірілген көмір сүзгісі

Мақсаты – Жобаның мақсаты қайта өңделген судан еріген органикалық заттар мен микропластиктерді (МП), оның ішінде микроталшықтарды (MТ) кетіруге қабілетті суды тазартудың озық технологиясын әзірлеу және растау болып табылады.

Жобаның өзектілігі: CO₂-ді жерасты геологиялық сақтау парниктік газдар шығарындыларын азайтудың тиімді тәсілі болып табылады, алайда оны тұзды сулы горизонттарға айдау тұзды ерітіндінің қайта бөлінуіне әкеледі. Қабат жағдайында жоғары температура мен қысым судың CO₂ фазасына булануын күшейтіп, тұздардың кебуіне және кеуекті ортада шөгуіне себеп болады. Кеуектердің бітелуі қабаттың өткізгіштігін айтарлықтай төмендетіп, ұңғымалардың қабылдағыштығын нашарлатады. Кеуекті орталардың күрделілігі мен гетерогенділігі тұздардың шөгу процестерін сандық тұрғыда зерттеуді қиындатады және тұздардың біркелкі емес таралуына әкелетін кері капиллярлық ағынды тудыруы мүмкін. Процестің кинетикасына кеуектер геометриясы, суланғыштық, айдау жылдамдығы және тұзды ерітіндінің құрамы әсер етеді. Негізгі міндеттердің бірі — кеуек деңгейіндегі процестердің макродеңгейде өткізгіштікке және тұздардың таралуына қалай әсер ететінін түсіну. Зерттеудің мақсаты — CO₂ секвестрациясы кезінде тұз түзілу динамикасы бойынша іргелі білім алу, соның ішінде ерітіндінің кебу механизмдері мен тұздардың гетерогенді ортадағы мінез-құлқына назар аудару. Қолданыстағы зерттеулер болғанымен, олардың нәтижелері шектеулі және әртүрлі геологиялық жағдайларға толық таралмайды. Қазіргі деректер жыныстардың гетерогенділігі мен капиллярлық қарсы ағын және минералдану сияқты факторлардың тұз шөгу процестеріне елеулі әсерін көрсетеді. Алынған нәтижелер CO₂-ді қауіпсіз сақтаудың технологияларын оңтайландыруға және олардың экологиялық әсерін азайтуға мүмкіндік береді.

Ғылыми жетекші: Ph.D. докторы, Профессор, Азат Сейтхан

Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер: Белсендірілген көмірлердің максималды сорбциялық сыйымдылығы зертханалық жағдайда анықталды, сондай-ақ ағынды суларды баяу сүзуге арналған жабдық сатып алынды. 0,5 М WN–KOH–FeCl және 1 М WN–KOH–FeCl үлгілерімен жүргізілген тәжірибелер бірінші үлгінің жоғары сорбциялық қабілетке ие екенін көрсетті: 400 ppm концентрациясында 90 минут ішінде метилен көгінің оптикалық тығыздығы 0,051-ге дейін төмендеді. 1 М үлгісі тек төмен концентрациялар диапазонында (10–200 ppm) тиімді болды, бұл оның тиімділігінің төмен екенін көрсетеді. Микропластикті модельдеу үшін карбоксиметилцеллюлоза қосылған ПЭТ суспензиясы қолданылып, ол құм, цеолит және модификацияланған сорбенттері бар әртүрлі сүзгі колонкаларынан өткізілді. Модификацияланған белсендірілген көмір қолданылған сүзгілер микропластикті жою тиімділігінің жоғары екенін көрсетті. Ағынды су үлгілері Алматы облысында биологиялық тазартуға дейін және кейін алынды. Қазақстан Республикасының №10022 патенті композитті диатомитті мембрана алу әдісіне алынды. Бір ғылыми мақала және бір кітап тарауы жарияланды. Ауыл шаруашылығы қалдықтарынан алынған белсендірілген көмірлерді синтездеудің негізгі параметрлері оңтайландырылды: карбонизация температурасы (500 °C), активация температурасы (800 °C) және КОН қатынасы 1:2. FeCl₃ (0,5 М) арқылы модификация сорбциялық қасиеттерді жақсартатыны, ал концентрацияны 1 М-ге дейін арттыру тиімділікті төмендететіні анықталды. Синтезделген материалдар органикалық ластағыштар мен микропластиктен суды тиімді тазарту үшін ұсынылады. Өнімділігі тәулігіне 20 м³ дейінгі жартылай өнеркәсіптік ағынды су тазарту қондырғысы әзірленіп, енгізілді. Технология биологиялық тазарту, мембраналық биореактор (MBR), кері осмос және FeₓO-модификацияланған белсендірілген көмір арқылы баяу сүзу сатыларын қамтиды. Жүйе Siemens PLC негізінде толық автоматтандырылған және су сапасының тұрақты көрсеткіштерін қамтамасыз етеді (ХПК ≈ 15 мг/л, БПК₅ ≈ 25 мг/л). Монтаждау, іске қосу-баптау және сынақтар жүйенің сенімділігі мен тиімділігін растады. Қондырғы «ЛУКОЙЛ Лубрикантс Орталық Азия» ЖШС алаңында тәжірибелік пайдалануға енгізіліп, ағынды суларды тазарту процесін оңтайландыруда қолданылуда..

Жарияланымдар тізімі

1. Sapargali I.O., Bekseitova K.S., Zhantikeev U.E., Nurgaliyev N.N., Azat S. A comprehensive method for microplastic removal in water using sorbents // Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. – 2025. – No. 1(17). – DOI: https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-1(17)-51
2. Mussa N., Amantaiuly K., Azat S., Amrousse R., Toshtay K. Modification of diatomite mineral sorbent for the cleanup of petroleum spills on water surfaces // Eurasian Chemico-Technological Journal. – 2025. – Vol. 27. – P. 101–110. – DOI: https://doi.org/10.18321/ectj1658
3. Dai G., Xu X., Seitkhan Azat. Prospects and applications of metal–organic frameworks (MOFs) for efficient degradation of toxic organic dyes in aqueous media // Colloids and Nanotechnologies in Industry 2025: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. – Almaty, 2025. – P. 18–23.
4. Jia L., Seitkhan A., Adam M.R. Green synthesis of rice husk-based SiO₂@Fe₃O₄ magnetic nanocomposites: a sustainable adsorbent for water treatment // Colloids and Nanotechnologies in Industry 2025: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. – Almaty, 2025. – P. 328–333.
5. Qu Z., Seitkhan A., Binti Yusof N.N. Adsorption of heavy metals on magnetic zeolites: a review // Colloids and Nanotechnologies in Industry 2025: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. – Almaty, 2025. – P. 351–353.
6. Guo X., Seitkhan A. Sustainable synthesis of TiO₂/SiO₂ nanocomposites from titanium powder and mining waste for photocatalytic applications // Colloids and Nanotechnologies in Industry 2025: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. – Almaty, 2025. – P. 375–379.
7. Sultakhan Sh., Baibotayeva A., Azat S. Transforming waste into solutions: novel water treatment technologies for a sustainable future // XVI International Symposium on Combustion and Plasma Chemistry. Physics and Chemistry of Carbon and Nanoenergetic Materials: Book of Abstracts of International Symposium. – Almaty, 2025. – P. 81.
8. Khalkhabay S., Sultakhan Sh., Seitkhan A., Kuldeyev E. Slow sand filtration for water treatment // Mabrouk A., Bachar A., Azat S., Amrousse R. Innovative Materials for Industrial Applications: Synthesis, Characterization and Evaluation. – Hershey, PA: IGI Global, 2025. – P. 75–91.
9. Алсар Ж.Т., Гаджимурадова А.М., Тыныштыкбаев К.Б., Серик Н.Г., Сейтхан А., Кульдеев Е.И., Инсепов З.А. Способ получения композитной диатомитовой мембраны для медленной фильтрации воды: патент на полезную модель № 10022 Республики Казахстан, опубл. 05.01.2025. – Казахстан, 2025.