Қоршаған орта нысандарын талдау әдістемелерін бу фазалы қатты фазалы микроэкстракция негізінде компьютерлік модельдеуді қолдана отырып тиімді әзірлеу

Проект Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі AP08052684

Mobirise Website Builder


Актуалдылығы:

Экологиялық мониторинг Қазақстанда жеткілікті тиімді емес, себебі талдау құнының жоғары болуы экологиялық мәселелерді тиімсіз басқаруға және шешім қабылдауға әкеледі. Бу фазалы қатты фазалы микроэкстракция (БФ ҚФМЭ) қоршаған орта нысандарындағы органикалық ластаушыларды анықтау үшін сынамаларды алу және дайындаудың ең үнемді және перспективті әдістерінің бірі болып табылады. Көптеген артықшылықтарына қарамастан, БФ ҚФМЭ негізіндегі қоршаған орта нысандарын талдау әдістемелері аналиттер мен үлгі түрлерінің көпшілігі үшін қолжетімсіз, негізінен, БФ ҚФМЭ көптеген параметрлерін оңтайландыру процесінің күрделілігі мен қымбаттылығына байланысты. COMSOL Multiphysics қолдану арқылы жүргізілген компьютерлік модельдеу әртүрлі экстракция геометриялары мен таралу константаларында аналиттердің экстракция профильдерін алу тиімділігін дәлелдеді. Дегенмен, қазіргі уақытта экстракцияның көптеген маңызды параметрлерінің әсерін болжау үшін модельдер жоқ, ал оңтайландыру әлі де айтарлықтай эксперименттік жұмысты талап етеді.
Бұл жоба БФ ҚФМЭ ең маңызды параметрлерін айтарлықтай эксперименттік жұмыссыз жылдам оңтайландыру үшін компьютерлік модельді әзірлеуге бағытталған. Әдебиетте сипатталған органикалық қосылыстардың әртүрлі экстракциялық жабындар мен ауа, ауа мен су ерітінділері арасындағы таралу константаларын болжау модельдері жарамдылығы мен дәлдігі бойынша бағаланады. Температураның, қысымның, иондық күштің және полярлық индексінің таралу константалары мен диффузия коэффициенттеріне әсері эксперименталды түрде зерттеледі, ал нәтижелер ең дәл теориялық модельдерді таңдау және оларды жетілдіру үшін қолданылады. Жоба ғылыми және басқа мақсаттар үшін БФ ҚФМЭ негізіндегі экономикалық тиімді талдау әдістемелерін әзірлеуде серпіліс жасауға әкелуі мүмкін.

Мақсаты:

Қоршаған орта нысандарын талдау әдістемелерін қатты фазалы микроэкстракция негізінде компьютерлік модельдеуді пайдалана отырып тиімділігін арттыру. Компьютерлік модель қазіргі уақытта бар теориялық базаға және осы жоба аясында эксперименталды түрде алынған тәуелділіктерге негізделетін болады.

Мақсаттары жобаның

  1. Дамудың теориялық негізін жасау қоршаған орта объектілерінен органикалық қосылыстарды бу фазалы қатты фазалы микроэкстракциялау үшін моделдеу.
  2. Қоршаған орта нысандарынан органикалық қосылыстарды бу фазалы қатты фазалы микроэкстракциялау үшін компьютерлік модельді әзірлеу және қолдану.
  3. Дайындалған есептеу моделінің әлеуетті соңғы пайдаланушылары үшін ұсыныстар мен оқу материалдарын әзірлеу.

Уәкілетті қатысушылар:​

Қолданылатын әдістер:

Осы күтілетін нәтижелер:
Жарияланымдар:

  • екі мақала Web of Science деректер базасының алғашқы үш квартиліндегі халықаралық рецензияланған журналдарда;
  • екі мақала, Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі ұсынған журналдарда.

Қоршаған орта нысандарын талдау әдістемелерін тиімді оңтайландыру үшін бу фазалы қатты фазалы микроэкстракция негізінде компьютерлік модель әзірленеді. Әзірленген модель ПФ-ТФМЭ негізіндегі экономикалық тиімді талдау әдістемелерін дәстүрлі әдістемелермен салыстырғанда анықтау шектері, дәлдігі және прецизиондылығы бойынша бәсекеге қабілетті етіп, тезірек және арзанырақ әзірлеу үшін қолданылады. Аналитикалық зертханалар ТФМЭ негізіндегі әдістемелерді сыртқы әзірлеушілерді тартпай-ақ оңтайландыра алады.
Әзірленген компьютерлік модельді пайдаланып оңтайландырылған ПФ-ТФМЭ негізіндегі экономикалық тиімді әдістемелер қоршаған ортаны мониторингтеуге жұмсалатын шығындарды азайтуға және үлкен көлемдегі деректерді жинау мен тиімді шешім қабылдауды тиімдірек етуге мүмкіндік береді, бұл халықтың денсаулығын, өмір сапасын жақсартады және Қазақстан үшін жылына шамамен бір миллиард АҚШ долларына бағаланатын қоршаған ортаның ластануынан болатын қаржылық шығындарды азайтады.
Жоба экономикалық тиімді талдау әдістемелерін әзірлеуде серпіліс жасауға және ғылыми және басқа мақсаттарда қолданылатын ПФ-ТФМЭ негізіндегі талдау әдістемелерінің санын тез арттыруға әкелуі мүмкін. ТФМЭ теориясының жақсаруы күтілуде. Әзірленген есептеу моделі басқа матрица үлгілері мен аналиттермен пайдалану үшін бейімделуі мүмкін.

Достигілген нәтижелер:

Жоба аясында ауадан, судан және топырақтан ұшпа органикалық қосылыстарды қатты фазалы микроэкстракциялау бойынша жаңа компьютерлік модельдер әзірленді. Әзірленген компьютерлік модельдер қатты фазалы микроэкстракцияның маңызды параметрлерін тез оңтайландыруға және оның негізінде айтарлықтай эксперименттік жұмыссыз сезімталдығы жоғары, дәл және «жасыл» әдістерді әзірлеуге мүмкіндік береді. Олар қатты фазалы микроэкстракция параметрлерін оңтайландыру үшін әдістерді әзірлеу кезінде анықтау шектерін төмендету, талдау уақытын қысқарту және дәлдікті арттыру мақсатында ұсынылады. Әзірленген модельдер қоршаған орта нысандарын талдау әдістерін әзірлеумен айналысатын зерттеу зертханаларына енгізілуі мүмкін - олар қатты фазалы микроэкстракция негізінде жаңа талдау әдістерін әзірлеу шығындарын айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді. 

Потенциалды әзірлеме пайдаланушыларына:

Егер Сіз әзірленіп жатқан модельді пайдалануға қызығушылық танытсаңыз, жоба жетекшісі Кенесов Булат Нурланұлына bkenesov@cfhma.kz мекенжайы бойынша хабарласыңыз. Біз зертхана әзірлемелерін коммерцияландыру және енгізумен айналысуға дайын компанияларды үнемі іздейміз.

Пайдаланымдар бойынша жарияланымдар:
Халықаралық журналдардағы мақалалар:

  1. Букенов Б., Байматова Н, Кенесов Б., 2022. Quantification of transformation products of rocket fuel unsymmetrical dimethylhydrazine in air using solid-phase microextraction, Journal of Separation Science 45, 614– 622 (IF=3.645, "Chemistry, Analytical" бөлімінде екінші квартиль)
  2. Kapar A., Muratuly A., Orazbayeva D., Bakaikina N.V., Bukenov B., Kenessov B., 2022. Modeling the effect of temperature on solid-phase microextraction of volatile organic compounds from air by polydimethylsiloxane coating using finite element analysis, Analytica Chimica Acta 1195, 339431 (IF=6.558, "Chemistry, Analytical" бөліміндегі бірінші квартиль) Мақала туралы жазба
  3. Muratuly A., Kapar A., Kenessov B., 2022. Modeling headspace solid-phase microextraction of volatile organic compounds from water samples with porous coatings using finite element analysis, Advances in Sample Preparation 3, 100030. Мақала туралы жазба
  4. Кенесов Б., Қапар А., 2022. Optimization of headspace solid-phase microextraction of volatile organic compounds from dry soil samples by porous coatings using COMSOL Multiphysics. Chemical Bulletin of Kazakh National University 4, 4-12. (Web of Science-те индекстеледі, Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитетімен ұсынылған)

Препринттер:

1. Kenessov B., Muratuly A., 2022. Evaluation of the vacuum effect on headspace solid-phase microextraction of volatile organic compounds from aqueous samples using finite element analysis modeling. Chemrxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2022-v073h

Тезистер конференциялар (баяндамашының аты-жөні сызылған)

  1. Kenessov B., Orazbayeva D., Bakaikina N.V., Kapar A., Muratuly A., Bukenov B. Modeling the effect of temperature on solid-phase microextraction of volatile organic compounds from air using finite element analysis. Abstracts of 1st European Sample Preparation e-Conference, 2021. O-11.​

Оқу материалдары:

1. Modeling of solid-phase microextraction (SPME) of BTEX from air sample by PDMS coating. YouTube video
            
2. Modeling headspace solid-phase microextraction of benzene from water by porous coating in COMSOL. YouTube video
    
3. Modeling SPME with COMSOL Multiphysics: Interactive lecture.

4. Optimization of Solid-Phase Microextraction of Volatile Organic Compounds from Environmental Samples using COMSOL Multiphysics: Interactive lecture. 

© Copyright 2026 Mobirise. All Rights Reserved.

‌

Best AI Website Maker