kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-2(22)-76kaz44-2690Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ПОЛИСТИРОЛЬНОГО МИКРОПЛАСТИКА ПРОЦЕССОМ ФЕНТОНАOXIDATIVE DEGRADATION OF POLYSTYRENE MICROPLASTIC BY THE FENTON PROCESShttps://orcid.org/0009-0002-0258-8277СапаргалиИ. О.SapargaliI.

Инабат Омирузаккызы Сапаргали – магистрант, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля, 

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Inabat Sapargali – master student, researcher at the Engineering Laboratory, 

050013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22 

sapargali.i@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-6517-6933КаныкешоваА. А.KanykeshovaA. A.

Акерке Алмаскызы Каныкешова – магистрант, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля, 

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Akerke Almaskyzy Kanykeshova – master student, researcher at the Engineering Laboratory, 

050013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22 

a.aslmasovna@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8640-0667КунарбековаМ. С.KunarbekovaM.

Махаббат Сейт-Задаевна Кунарбекова – PhD, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля, 

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Makhabbat Kunarbekova – PhD, researcher at the Engineering Laboratory,

050013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22 

m.kunarbekova@satbayev.universityhttps://orcid.org/0000-0003-4131-0905ТоктарбайЖ.ToktarbayZh.

Жексенбек Токтарбай – PhD, ассоц.профессор, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля, 

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Zhexenbek Toktarbay – PhD, Associate Professor, Researcher at the Engineering Profile Laboratory, 

050013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22 

zhexenbek.toktarbay@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4131-0905АзатС.AzatS.

Сейтхан Азат – PhD, профессор, Руководитель лаборатории инженерного профиля, 

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Seitkhan Azat – PhD, professor, Head of the Laboratory of Engineering Profile, 

050013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22 

s.azat@satbayev.universitySatbayev UniversityКазахстанSatbayev UniversityKazakhstan20262907202602(22)754763Copyright © Сапаргали И.О., Каныкешова А.А., Кунарбекова М.С., Токтарбай Ж., Азат С., 20262026Сапаргали И.О., Каныкешова А.А., Кунарбекова М.С., Токтарбай Ж., Азат С.Sapargali I., Kanykeshova A.A., Kunarbekova M., Toktarbay Z., Azat S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2690

Проблема накопления полимерных микрочастиц в водных объектах требует поиска новых, более интенсивных методов их разрушения. Одним из наиболее трудноразлагаемых загрязнителей является полистирол. Наличие массивных фенильных групп в его макромолекуле стерически препятствует микробному расщеплению и обеспечивает общую химическую инертность материала. В связи с этим в данной работе исследована окислительная деструкция дисперсных полистирольных частиц в водной среде с использованием гомогенной системы Фентона (FeSO₄* 7H₂O / H₂O₂).

Экспериментальную часть проводили в термостатируемых условиях при температуре 35- 40°C и кислотности среды pH 2-3. Выбранный узкий диапазон pH критически важен для поддержания ионов железа в каталитически активной форме и предотвращения их осаждения. В этих условиях инициируется активная генерация гидроксильных радикалов (•OH). Обладая высоким окислительным потенциалом, они отщепляют атомы водорода от полимерного каркаса, что неизбежно приводит к разрыву основных углерод-углеродных связей и падению молекулярной массы.

Поверхностные изменения образцов до и после реакции оценивали методами оптической и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). На полученных микрофотографиях четко фиксируется эрозия поверхности пластика: образование выраженных микротрещин, сколов и каверн. Изменение дисперсного состава суспензий дополнительно контролировали методом динамического светорассеяния (ДЛС). Результаты подтвердили значительное смещение размерного распределения частиц в сторону более мелких фракций.

Результаты экспериментов доказывают, что реакция Фентона эффективно запускает окислительное разложение прочных ароматических полимеров. Поэтому данный подход стоит рассматривать как перспективную стадию для систем очистки производственных вод.

The buildup of plastic microparticles in water is a serious problem that requires new, faster ways to break them down. Polystyrene is one of the toughest pollutants to destroy. Because of its large phenyl groups, microbes can hardly break it down, making the material very stable. In this study, we looked at how to decompose polystyrene particles in water using the Fenton process (FeSO4 * 7H2O/H2O2). We ran the experiments at a stable temperature of 35-40°C and a pH level of 2-3. Keeping the pH in this narrow range is vital; it keeps the iron active and stops it from settling out as a solid. Under these conditions, the system starts producing hydroxyl radicals (•OH). These radicals are powerful oxidizers that pull hydrogen atoms from the polymer frame, which breaks the carbon-carbon bonds and cuts the size of the molecules. To see how the surface changed before and after the reaction, we used optical and scanning electron microscopy (SEM). The images clearly show the plastic wearing away, with deep cracks, chips, and small pits (cavities) appearing. We also checked the particle sizes using dynamic light scattering (DLS). The data confirmed that the particles became significantly smaller after the treatment.Our results prove that the Fenton reaction effectively starts the breakdown of strong aromatic polymers. Therefore, this method is a promising step for industrial wastewater treatment systems.

микропластикполистиролпроцесс Фентонаокислительная деградацияочистка водыmicroplasticspolystyreneFenton processoxidative degradationwater treatmentРабота выполнена при финансовой поддержке Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (ИРН проекта: BR27199301).ReferencesPlastic waste inputs from land into the ocean / J.R. Jambeck et al // Science. – 2015. – Vol. 347, № 6223. – P. 768-771.Plastic waste inputs from land into the ocean / J.R. Jambeck et al // Science. – 2015. – Vol. 347, № 6223. – P. 768-771.Lost at sea: where is all the plastic? / R.C. Thompson et al. // Science. – 2004. – Vol. 304, № 5672. – P. 838-838.Lost at sea: where is all the plastic? / R.C. Thompson et al. // Science. – 2004. – Vol. 304, № 5672. – P. 838-838.Geyer R. Production, use, and fate of all plastics ever made / R. Geyer, J.R. Jambeck, K.L. Law // Science Advances. – 2017. – Vol. 3, № 7. – e1700782.Geyer R. Production, use, and fate of all plastics ever made / R. Geyer, J.R. Jambeck, K.L. Law // Science Advances. – 2017. – Vol. 3, № 7. – e1700782.Degradation of polystyrene microplastics by Fenton-like process: Mechanism and pathways / Y. Zhang et al // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – Vol. 384. – P. 121151.Degradation of polystyrene microplastics by Fenton-like process: Mechanism and pathways / Y. Zhang et al // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – Vol. 384. – P. 121151.Fenton’s reagent for the rapid and efficient isolation of microplastics from environmental samples / A.S. Tagg et al // Analytical Methods. – 2017. – Vol. 9, № 9. – P. 1432-1440.Fenton’s reagent for the rapid and efficient isolation of microplastics from environmental samples / A.S. Tagg et al // Analytical Methods. – 2017. – Vol. 9, № 9. – P. 1432-1440.Pignatello J.J. Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry / J.J. Pignatello, E. Oliveros, A. MacKay // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2006. – Vol. 36, № 1. – P. 1-84.Pignatello J.J. Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry / J.J. Pignatello, E. Oliveros, A. MacKay // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2006. – Vol. 36, № 1. – P. 1-84.Neyens E. A critical review of Fenton’s reagent applications / E. Neyens, J. Baeyens // Journal of Hazardous Materials. – 2003. – Vol. 98, № 1-3. – P. 33-50.Neyens E. A critical review of Fenton’s reagent applications / E. Neyens, J. Baeyens // Journal of Hazardous Materials. – 2003. – Vol. 98, № 1-3. – P. 33-50.Oxidative degradation of polystyrene microplastics by advanced oxidation processes / J.H. Kang et al // Chemosphere. – 2022. – Vol. 287. – P. 132320.Oxidative degradation of polystyrene microplastics by advanced oxidation processes / J.H. Kang et al // Chemosphere. – 2022. – Vol. 287. – P. 132320.Microplastics in the marine environment: A review of their sources, distribution, effects and management / D. He et al // Engineering. – 2019. – Vol. 5, № 3. – P. 538-550.Microplastics in the marine environment: A review of their sources, distribution, effects and management / D. He et al // Engineering. – 2019. – Vol. 5, № 3. – P. 538-550.Effect of Fenton-like oxidation on surface characteristics and adsorption properties of microplastics / P. Liu et al // Chemosphere. – 2019. – Vol. 234. – P. 151-159.Effect of Fenton-like oxidation on surface characteristics and adsorption properties of microplastics / P. Liu et al // Chemosphere. – 2019. – Vol. 234. – P. 151-159.Using scanning electron microscopy for the identification of marine microplastic debris / J. Brandon et al // Marine Pollution Bulletin. – 2016. – Vol. 110, № 1. – P. 556-561.Using scanning electron microscopy for the identification of marine microplastic debris / J. Brandon et al // Marine Pollution Bulletin. – 2016. – Vol. 110, № 1. – P. 556-561.Characterization of microplastics in water using dynamic light scattering / J. Li et al // Environmental Pollution. – 2018. – Vol. 237. – P. 557-563.Characterization of microplastics in water using dynamic light scattering / J. Li et al // Environmental Pollution. – 2018. – Vol. 237. – P. 557-563.Degradation of microplastics in the environment: Processes, mechanisms, and influencing factors / J. Wang et al // Environmental Pollution. – 2021. – Vol. 270. – P. 116023.Degradation of microplastics in the environment: Processes, mechanisms, and influencing factors / J. Wang et al // Environmental Pollution. – 2021. – Vol. 270. – P. 116023.Advanced oxidation processes for microplastics degradation: A recent update / S.S. Ali et al // Journal of Environmental Management. – 2023. – Vol. 326. – P. 116742.Advanced oxidation processes for microplastics degradation: A recent update / S.S. Ali et al // Journal of Environmental Management. – 2023. – Vol. 326. – P. 116742.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.