Journal of Engineering Sciences / Журнал інженерних наук
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34326
Browse
9 results
Search Results
Item Synergetic effect of digestate dissolved organic matter and phosphogypsum properties on heavy metals immobilization in soils(Sumy State University, 2024) Скворцова, Поліна Олексіївна; Skvortsova, Polina Oleksiivna; Аблєєва, Ірина Юріївна; Ablieieva, Iryna Yuriivna; Tonderski, K.; Черниш, Єлізавета Юріївна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Сіпко, Ірина Олександрівна; Sipko, Iryna Oleksandrivna; Mykhno, H.I.The main idea was to justify the natural, technological, and ecological aspects of digestate-based composite for heavy metals (HMs) binding in soil due to organic matter content and mineral additives’ biosorption properties. The study aimed to determine the potential of a composite made from digestate and phosphogypsum for remediation of HMs polluted soils and the role of dissolved organic matter (DOM) in binding HMs. Methods used included a literature review to identify the mechanisms for HM binding to digestate DOM, a laboratory setup for producing a digestate-based composite with digestate (from manure or sewage sludge) mixed with phosphogypsum, and an analysis of digestate fluorescence properties. Results show that a composite based on digestate from manure as feedstock had a higher fluorescence complexity index than a composite with sewage sludge digestate (2.2 and 1.71, respectively). However, the DOM stability in the sewage sludge digestate composite was higher than reported in the literature, probably due to the mineral composition of phosphogypsum, which resulted in a high HMs sorption capacity and its positive effect on soil microbial activity. Based on the theoretical substantiation of DOM content and its binding properties, manure was the most effective feedstock type out of the two tested if digestate was used for HM remediation. Using a digestate-based composite with phosphogypsum can potentially reduce the ecological risk levels imposed by HM-contaminated soils from considerably too low.Item Application of technological solutions for bioremediation of soils contaminated with heavy metals(Sumy State University, 2021) Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Roubik, H.; Яхненко, Олена Миколаївна; Яхненко, Елена Николаевна; Yakhnenko, Olena Mykolaivna; Скворцова, Поліна Олексіївна; Скворцова, Полина Алексеевна; Skvortsova, Polina Oleksiivna; Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen VolodymyrovychThis article focuses on studying biotechnologies for remediation of soils contaminated with heavy metals to determine further the most effective methods for cleaning soils from the action of toxicants with their subsequent implementation in practice. The soil restoration methods were analyzed, their advantages and disadvantages were identified, making it possible to establish that biological methods are the safest and most environmentally friendly. The expediency of using biological methods lies in the possibility of breeding strains of microorganisms that destroy soil toxicants. However, the efficiency of microbial cultures is not equally high due to a narrow range of favorable conditions for functioning, the risk of manifestation of the phenomenon of degeneration of microorganisms until the required level of soil purification is achieved. This confirms the prospects for the further development of this direction and the search for ways to eliminate certain disadvantages of biological methods. For an integrated biotechnological solution to soil remediation, a scheme of aerobic plants was developed, which is characterized by two stages: aerobic soil cultivation with biocomposite and a phytoremediation stage for additional purification and control of the content of toxicants in the soil.Item Modeling of innovation research clusters in the field of radioactive waste utilization(Sumy State University, 2020) Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta сriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Azarov, S.; Tsutsumiuchi, K.; Kotova, I.The situation with the processing and disposal of radioactive waste, including the liquid phase, is not resolved. Many questions remain regarding the environmental safety of processes and the technological implementation of the most energy-efficient solutions. Thus, the article’s main attention is paid to theoretical studies of the development innovation directions of radioactive waste processing using the VOSviewer software tool. The clusters were formed under modeling directions of application of radiolysis for radioactive waste utilization: the red cluster includes research of radionuclide sorption processes and their concentration for radiolysis of liquid media; the green cluster concerns factors of influence on water radiolysis in hydrogen production; the yellow cluster includes research areas of natural processes related to radiolysis; the blue cluster is connected with mathematical modeling of radiolysis process with fuel production and engineering implementation and the purple cluster related to the processes of radioactive waste management and disposal as well as the application of radiolysis for this purpose. The cluster simulations of nanoparticle and radiolysis applications for radioactive waste treatment have resulted in a new energy recovery strategy. The development of new matrix materials in combination with nanoparticles for the agglomeration and concentration of radionuclides is a promising innovation method improving radiolysis under hydrogen production from radioactive waste.Item Ontological tools in anaerobic fermentation technologies: Bioinformation database applications(Sumy State University, 2020) Shulipa, Ye.O.; Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Fukui, M.An important direction of forming an effective system for recycling waste of various genesis is to optimize the processes of their treatment using the latest information resources. The paper deals with theoretical studies of directions for the systematization and optimization of anaerobic waste processing technologies using ontological tools based on information resources. Significant scientific support to biochemical research is provided by electronic bioinformatics databases such as KEGG, BacDive, and EAWAG-BBD, etc., which provide access to a collection of graphical representations and text descriptions of metabolic or signal pathways, schemes of regulation of biological processes, information about the organism. They cover various aspects of bacterial and archaic biodiversity, information on microbial biocatalytic reactions and biodegradation pathways of mainly xenobiotic chemical compounds. Also, in the course of work based on analytical data of electronic databases of bioinformatics, in particular, the interaction of necessary ecological and trophic groups of microorganisms, biochemical simulation of anaerobic waste processing with biofuel production was carried out.Item Ecologically Safe Directions of the Low Rank Coal Bioconversion(Sumy State University, 2019) Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Аблєєва, Ірина Юріївна; Аблеева, Ирина Юрьевна; Ablieieva, Iryna Yuriivna; Яхненко, Олена Миколаївна; Яхненко, Елена Николаевна; Yakhnenko, Olena Mykolaivna; М`якаєва, Ганна Миколаївна; Мякаева, Анна Николаевна; Miakaieva, Hanna Mykolaivna; Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen Volodymyrovych; Roubik, H.; Lis, D.У цій статті наведені теоретичні дослідження біохімічних особливостей оброблення низькоякісного вугілля. Представлені біохімічні основи деградації органічних компонентів низькоякісного вугілля і біохімічні принципи біологічного вилучення з нього металів та сполук сірки. Проведено аналіз груп мікроорганізмів і визначені оптимальні умови вирощування останніх. Для ідентифікації необхідних екологічних і трофічних груп мікроорганізмів, а також для реалізації закономірності трофічних взаємодій у асоціаціях різних груп мікроорганізмів як в анаеробних, так і в аеробних умовах використовувались електронні бази даних KEGG, BacDive і EAWAG-BBD. З метою розроблення екологічно безпечного напрямку виробництва біогазу і гумінових продуктів застосовано методологічний підхід та сформована принципова схема біохімічних досліджень переробки низькоякісного вугілля.Item Remediation of Soil Contaminated with Heavy Metals(Sumy State University, 2019) Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Аблєєва, Ірина Юріївна; Аблеева, Ирина Юрьевна; Ablieieva, Iryna Yuriivna; Яхненко, Олена Миколаївна; Яхненко, Елена Николаевна; Yakhnenko, Olena Mykolaivna; Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen Volodymyrovych; Гурець, Лариса Леонідівна; Гурец, Лариса Леонидовна; Hurets, Larysa Leonidivna; Balintova, M.Стаття присвячена дослідженню прикладних аспектів рекультивації грунтів, зокрема процесу зв’язування важких металів та інтенсифікації вирощування грунтового мікробіома з використанням різних органічно-мінеральних композицій.: біогенний композит, який є продуктом анаеробного перетворення осадів стічних вод і фосфогіпсу; органічно-мінеральний компост на основі суміші фосфогіпсу, суперфосфату і гумусу великої рогатої худоби; та комбінацію суміші гумату натрію і суперфосфату. Була проведена інтеграція теоретичних і експериментальних принципів в синергетичний аналіз взаємозв’язків у системі "об’єкт – предмет дослідження" при вивченні динаміки змін форм знаходження важких металів у грунті. Відсотковий вміст мобільних форм важких металів, що виділяються екстрагентом від їх питового вмісту до і після обробки грунту органічно-мінеральними композиціями визначені з використанням спектрофотометричним методом. Здійснено порівняння ефективності обробки грунту. Використання методів математичної статистики дозволило довести кореляційний зв’язок між динамікою значень окислювальної здатності біомаси для біома грунту і швидкостю окислення субстрату для різного вмісту біокомпозиту.Item Clarification of the Recent Scientific Approaches in Magnetic Water Treatment(Sumy State University, 2019) Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Рой, Ігор Олександрович; Рой, Игорь Александрович; Roi, Ihor Oleksandrovych; Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Козій, Іван Сергійович; Козий, Иван Сергеевич; Kozii, Ivan Serhiiovych; Гурець, Лариса Леонідівна; Гурец, Лариса Леонидовна; Hurets, Larysa Leonidivna; Musabekov, A.A.Досліджено механізм впливу магнітної обробки на фізико-хімічні властивості водних розчинів з урахуванням характеру змін кінетики хімічних реакцій. Використано теоретичний аналіз геометрії магнітного поля в апаратному обладнанні технологій очищення води. Проведено огляд сучасних даних про фізико-хімічні процеси, обумовлені впливом магнітної обробки на властивості та структуру водних розчинів. Здійснено розширення концептуальних засад теорії механізму магнітної обробки з урахуванням впливу неоднорідного магнітного поля на лібраційні коливання молекул води з подальшим їх руйнуванням і порушенням орто-пара-відношення у бік більш хімічно активних молекул води. Отримана формалізована модель пояснює природу ефектів, що спостерігаються після впливу магнітного поля на водні розчини та може бути використана для оптимізації режимних параметрів процесів підготовки та очищення води.Item Sulfur Utilization in the Systems of Biological Wastwater Denitrification(Sumy State University, 2018) Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Аблєєва, Ірина Юріївна; Аблеева, Ирина Юрьевна; Ablieieva, Iryna Yuriivna; Козій, Іван Сергійович; Козий, Иван Сергеевич; Kozii, Ivan Serhiiovych; Balintova, M.; Matiash, Y.O.This paper focuses on the study of the possibility of using mineral carriers from sulfur (bio-sulfur/elementary sulfur) in anaerobic wastewater treatment systems under autotrophic denitrification conditions. The theoretical aspects of the work are based on the biochemical formalization of the studied processes using the systemic-synergetic approach for the description of the patterns of autotrophic denitrification microorganisms based on the principles of autocatalysis of natural systems. Special software was used in the work to identify the necessary ecological and trophic groups of microorganisms and implement the schemes of trophic interactions in association of denitrification microorganisms. The taxonomic classification was assigned based on the KEGG database (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Bio-filtration set-up system was formed for carrying out the process wastewater denitrification with using bio-sulfur and gaseous sulfur. The filtration method is used under anaerobic conditions along with immobilization on the carrier based on sulfur autotrophic denitrifying bacterial species such as Thiobacillus denitrificans and Thiomicrospira denitrificans. Thus, sulfur conversion leads to the reduction of nitrates to nitrites and, ultimately, the release of molecular nitrogen. The mechanisms of sulfur conversion in natural ecosystems make it possible to conclude its expediency of use it as a sorption sulfur-containing mineral carrier in wastewater purification systems with further conversion to an organic form (with microbial cell carbonate). The interactions pathways model in the association of heterotrophic and autotrophic denitrification bacteria in the process of wastewater and sewage sludge purification was formed under condition of elementary sulfur presence. Energetic and synthesis reactions for an autotrophic denitrification were described. The implementation of wastewater treatment systems with autotrophic denitrification process use will provide an opportunity to expand the application scope of by-products such as gaseous sulfur and bio-sulfur that currently minimal recycling in traditional industrial processing.Item Modelling of the vertical migration process of phosphogypsum components in the soil profile(Sumy State University, 2017) Черниш, Єлізавета Юріївна; Черныш, Елизавета Юрьевна; Chernysh, Yelyzaveta Yuriivna; Пляцук, Леонід Дмитрович; Пляцук, Леонид Дмитриевич; Pliatsuk, Leonid Dmytrovych; Яхненко, Олена Миколаївна; Яхненко, Елена Николаевна; Yakhnenko, Olena Mykolaivna; Трунова, Інна Олександрівна; Трунова, Инна Александровна; Trunova, Inna OleksandrivnaThis paper focuses on the study of the process of vertical migration of phosphogypsum components according to the soil profile. The qualitative and quantitative identification of main biogenic elements (phosphorus, sulphur, calcium etc) and heavy metals in lysimetric solutions from various horizons while getting on the surface of soil solutions containing phosphogypsum components is carried out by means of designed laboratory and experimental complex. The mineral hard soil fraction is also analysed. According to the results of the X-ray diffractometrical researches, the carbonates with heavy metals in their structure, caused by the ion-exchange with Са2+, were found in the mineral structure of the illuvial horizon soil samples. The results of experimental modeling indicate significant changes in the chemical parameters of groundwater, which are obtained by passing water with phosphogypsum particles on a model soil profile, which makes it easy to track the input data. In the upper part of the profile after 1 000 hours and for the first speed of the infiltration process, the constant moisture level was 25,6%, after the second speed of infiltration, it rose to 29.1 %. Noted that the highest concentration of biogenic elements (calcium, sulfur, potassium) was found in lysimetric solutions obtained from the humus and eluvial horizons. In addition, it is determined that iron is present up to 5 %, nickel – within the range of 1–3 %, and copper – up to 1 %. It should be noted that the biochemical transformations of silicon influence the fractional distribution of heavy metals, which can be fixed by sorption-sedimentation mechanisms in silica, oligo and polysilicon compounds, as well as in crystalline lattice structures of clay minerals, quartz, etc. The model of soil and geochemical situation was formed according to the soil profile under the influence of the phosphogypsum within the three-dimensional surface, developed with the help of the stochastic reconstructions based on the images of the scan electron microscopes.