https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/35068 2026-04-09T14:41:49Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/51004 Селективні біосенсори на основі графену в екологічному моніторингу Петрук, В. Г.; Кватернюк, С. М.; Латуша, Д. Р.; Максименко, М. П.; Гавадза, С. В.; Petruk, V. G.; Kvaterniuk, S. M.; Latusha, D. R.; Maksymenko, M. P.; Gavadza, S. V. Проведено комплексний аналіз фізико-хімічних властивостей різних форм графену (CVD-графен, GO, rGO, LIG), механізмів трансдукції та стратегій функціоналізації поверхні (зокрема, за допомогою ДНКаптамерів). Застосовано методи математичного моделювання для аналізу роботи GFET-біосенсора. Розрахунки базуються на рівнянні Дірака для безмасових ферміонів, дрейфово-дифузійній моделі провідності, ізотермі Хілла-Ленгмюра та враховують вплив квантової ємності графену. Систематизовано аналітичні характеристики графенових сенсорів для виявлення важких металів, пестицидів та патогенів. Розроблена математична модель GFET дозволила кількісно оцінити вплив екранування Дебая на чутливість пристрою в рідких середовищах. Встановлено, що для уникнення втрати сигналу довжина рецепторного шару (аптамера) повинна становити 2...3 нм, а іонна сила розчину не має перевищувати 10 мМ. Визначено оптимальне вікно стабільності сенсора (pH 6,0...6,2), що запобігає денатурації аптамера та гідролізу іонів металу. Моделювання підтвердило можливість досягнення межі виявлення (LOD) на рівні 0,1 нМ, а розрахований коефіцієнт селективності доводить високу специфічність сенсора до іонів свинцю навіть у присутності фонових електролітів. Обґрунтовано перспективність використання графенових біосенсорів як альтернативи традиційним аналітичним методам. Показано, що інтеграція масивів GFET з технологіями Інтернету речей (IoT) та алгоритмами штучного інтелекту (нейронні мережі, глибоке навчання) дозволяє створити високоефективні системи для безперервного екологічного моніторингу якості водних ресурсів та атмосферного повітря в режимі реального часу.; The paper provides a comprehensive review of the physicochemical properties of various graphene forms (CVD graphene, GO, rGO, LIG), transduction mechanisms, and surface functionalization strategies, specifically focusing on DNA aptamers. Mathematical modeling methods were employed to analyze the performance of a graphene field-effect transistor (GFET) biosensor. The calculations are based on the Dirac equation for massless fermions, the drift-diffusion model of conductivity, and the Hill-Langmuir isotherm, accounting for the effects of graphene’s quantum capacitance. Analytical characteristics of graphene-based sensors for the detection of heavy metals, pesticides, and pathogens are systematized. The developed GFET mathematical model enabled a quantitative assessment of the Debye screening effect on device sensitivity in liquid media. It was established that to prevent signal loss, the receptor layer (aptamer) length should be 2...3 nm, while the solution ionic strength must not exceed 10 mM. An optimal stability window (pH 6.0...6.2) was identified to prevent aptamer denaturation and metal ion hydrolysis. Modeling results confirmed a potential limit of detection (LOD) within the range of 1.5...2.0 nM, and the calculated ivity coefficient demonstrates high sensor specificity for lead ions even in the presence of background electrolytes. The findings substantiate the prospects of graphene biosensors as an alternative to conventional analytical methods. It is shown that integrating GFET arrays with Internet of Things (IoT) technologies and artificial intelligence algorithms (neural networks, deep learning) facilitates the development of high-performance systems for continuous, real-time environmental monitoring of water quality and ambient air.Проведено комплексний аналіз фізико-хімічних властивостей різних форм графену (CVD-графен, GO, rGO, LIG), механізмів трансдукції та стратегій функціоналізації поверхні (зокрема, за допомогою ДНК-аптамерів). Застосовано методи математичного моделювання для аналізу роботи GFET-біосенсора. Розрахунки базуються на рівнянні Дірака для безмасових ферміонів, дрейфово-дифузійній моделі провідності, ізотермі Хілла-Ленгмюра та враховують вплив квантової ємності графену. Систематизовано аналітичні характеристики графенових сенсорів для виявлення важких металів, пестицидів та патогенів. Розроблена математична модель GFET дозволила кількісно оцінити вплив екранування Дебая на чутливість пристрою в рідких середовищах. Встановлено, що для уникнення втрати сигналу довжина рецепторного шару (аптамера) повинна становити 2...3 нм, а іонна сила розчину не має перевищувати 10 мМ. Визначено оптимальне вікно стабільності сенсора (pH 6,0...6,2), що запобігає денатурації аптамера та гідролізу іонів металу. Моделювання підтвердило можливість досягнення межі виявлення (LOD) на рівні 0,1 нМ, а розрахований коефіцієнт селективності доводить високу специфічність сенсора до іонів свинцю навіть у присутності фонових електролітів. Обґрунтовано перспективність використання графенових біосенсорів як альтернативи традиційним аналітичним методам. Показано, що інтеграція масивів GFET з технологіями Інтернету речей (IoT) та алгоритмами штучного інтелекту (нейронні мережі, глибоке навчання) дозволяє створити високоефективні системи для безперервного екологічного моніторингу якості водних ресурсів та атмосферного повітря в режимі реального часу. 2026-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/50992 Інтегрований процес коагуляції-сорбції для видалення органічних забруднень із промислових стоків Ларюшкін, В. О.; Сакалова, Г. В.; Василінич, Т. М.; Дабіжук, Т. М.; Крикливий, Р. Д.; Lariushkin, V.; Sakalova, H.; Vasylinych, T.; Dabizhuk, T.; Kryklyvyi, R. Мета. Мета дослідження полягала у пошуку оптимальної комбінації процесів коагуляції і сорбції та режимів технологічних параметрів для очищення стічних вод молокопереробних підприємств. Методика. Методологія базувалася на порівняльному аналізі ефективності трьох коагулянтів визначеної оптимальної кількості. Оптимальну кількість дозованого коагулянту визначали за значенням каламутності та забарвленості модельних розчинів. Ефективність сорбції для видалення залишкових концентрацій полютантів визначали при порівнянні активності регенерованого активованого вугілля і чистого. Як забрудники в модельних розчинах використовували тригліцерини, аланін та молочну кислоту в концентраціях, наближених до реальних стічних вод молокопереробного виробництва. Результати. Було визначено оптимальне поєднання процесів коагуляції та сорбції та ефективні технологічні параметри процесів для очищення стічних вод з молокопереробних заводів. Визначено, що співвідношення жирів та білків у стічних водах корелюється з оптимальною дозою сорбента. Дослідження включало вивчення адсорбції первинного барвника (метиленового синього) активованим вугіллям. Спостережувана ефективність регенерації підтверджує доцільність використання сорбентів на основі активованого вугілля для очищення стічних вод на підприємствах харчової промисловості. Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає у поглибленні розуміння механізмів взаємодії забруднювачів із коагулянтами та сорбентами та отриманні оптимальних комбінацій та режимів технологічних параметрів для стічних вод певного складу. Практичне значення. Практичне значення дослідження полягає в удосконаленні технології очищення стічних вод на молокопереробному підприємстві за допомогою комбінації методів коагуляції та сорбції. При оптимальному комбінуванні процесів коагуляціі і сорбціі варто очікувати більш ефективного очищення стічних вод, зниження собівартості процесу і його тривалості.; Purpose. The purpose of the study was to find the optimal combination of coagulation and sorption processes and technological parameter settings for treating wastewater from milk processing plants. Method. The methodology was based on a comparative analysis of the effectiveness of three coagulants in specified optimal amounts. The optimal amount of dosed coagulant was determined based on the turbidity and color of the model solutions. The sorption efficiency for removing residual pollutant concentrations was determined by comparing the activity of regenerated activated carbon and pure activated carbon. Triglycerides, alanine, and lactic acid were used as contaminants in the model solutions at concentrations close to those found in real wastewater from dairy processing plants. Results. The optimal combination of coagulation and sorption processes and effective technological parameters for wastewater treatment from milk processing plants were determined. The findings indicated a correlation between the ratio of fats to proteins in wastewater and the optimal dosage of the sorbent. The study included an investigation into the adsorption of the primary dye (methylene blue) by activated carbon. The observed efficiency of regeneration supports the recommendation of using of activated carbon sorbents for treating wastewater in food industry enterprises. Scientific novelty. The scientific novelty of the work lies in deepening the understanding of the mechanisms of interaction between pollutants and coagulants and sorbents, as well as obtaining optimal combinations and modes of technological parameters for wastewater of a certain composition. Practical importance. The practical significance of the research is improving the wastewater treatment technology at a milk processing plant using a combination of coagulation and sorption methods. With optimal combination of coagulation and sorption processes, more efficient wastewater treatment can be expected, along with a reduction in process cost and duration. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/50915 Analysis of data on the generation of waste electrical and electronic equipment Grechanyuk, Е.; Ishchenko, V.; Гречанюк, Є. В.; Іщенко, В. А. The amount of waste electrical and electronic equipment (WEEE) is growing rapidly worldwide, outpacing the development of infrastructure for its collection and recycling. This aggravates environmental challenges and exacerbates the shortage of critical resources. The study aimed to conduct a comparative analysis of approaches to WEEE management in Ukraine, the European Union, Africa, Latin America, the United States, Australia and Brazil. The study emphasised the identification of differences in regulatory approaches, collection rates, recycling methods, and formulating recommendations for the implementation of effective practices in the Ukrainian context. The methodology included a systematic analysis of the legislative framework, statistical methods for assessing the dynamics of WEEE generation and collection, a comparative geographical analysis of national models, and a content analysis of regulatory documents. The study demonstrated that the EU has the most structured waste management model based on the principle of extended producer responsibility, but even with clear standards in place, collection rates are significantly lower than target values. In the US, WEEE management is fragmented and lacks uniform federal regulation, which makes it difficult to compile reliable statistics. Australia demonstrates the effectiveness of co-regulatory approaches, while Brazil demonstrates the unique integration of the informal sector into the official reverse logistics system. A comprehensive combination of legislative, infrastructural and behavioural dimensions of EPR management in five countries with different economic models is considered. The practical significance of the study is determined by the formulation of recommendations for Ukraine on the implementation of extended producer responsibility, the development of a monitoring system, increasing market transparency and adapting successful international instruments for the transition to a circular economy. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/50739 Оцінка впливу кліматичного фактору на ефективність термомодернізації зовнішніх стін житлових будинків Полив`янчук, Н. М.; Єфімов, С. О.; Полив`янчук, А. П.; Polyvianchuk, N.; Yefimov, O.; Polyvianchuk, A. A method is proposed for determining the optimal characteristics of insulation of external walls of buildings, taking into account the climatic characteristics of the area where the building is located, as well as technical parameters and indicators that determine the level of energy efficiency of research objects - technical complexes "building-heating system", namely: individual design features of each layer of the external walls of the building; thermal properties of building materials and insulation materials; technological parameters of the existing heating system; current prices and tariffs for energy carriers, building materials and services, etc. The results of the research can be used by owners of private houses, designers and contractors of residential development who intend to insulate the external walls of the building and justify the costs.; Запропоновано метод визначення оптимальних характеристик утеплення зовнішніх стін будинків з урахуванням кліматичних характеристик території розташування будинку, а також технічних параметрів та показників, що визначають рівень енергоефективності об’єктів досліджень – технічних комплексів «будівлясистема теплозабезпечення», а саме: індивідуальних конструктивних особливостей кожного шару зовнішніх стін будинку; теплотехнічних властивостей будівельних матеріалів та утеплювачів; технологічних параметрів наявної системи опалення; актуальних цін та тарифів на енергоносії, будівельні матеріали та послуги та ін. Результати досліджень можуть застосовувати власники приватних будинків, проєктувальники та підрядники житлової забудови, які мають намір утеплити зовнішні стіни будинку та обґрунтувати витрати. 2026-01-01T00:00:00Z