Комбинированная водородная технология очистки воды: фотокаталитико-электролитический метод для автономного водоснабжения в удалённых регионах

Ансатбаев Р.М.

Ключевые слова: фотокаталитическое разложение, электролитическая регенерация, наноматериалы, TiO2 катализатор, водородная генерация, активные формы кислорода, солнечная энергия, атомно-абсорбционная спектроскопия, кинетика очистки, устойчивые технологии водоснабжения.

Аннотация. В условиях глобального дефицита чистой воды особенно остро стоит задача обеспечения автономного водоснабжения в труднодоступных природных и географических регионах. В данной работе предложена и исследована оригинальная методика комбинированной очистки воды, сочетающая фотокаталитическое разложение загрязняющих веществ и электролитическую регенерацию катализаторов с использованием водородной технологии. В основе метода лежит разработка наноструктурированных катализаторов на основе диоксида титана, модифицированных ультратонкими слоями благородных металлов (Pt, Pd), с минимальным содержанием активных компонентов для обеспечения высокой доступности технологии. В процессе очистки активируется двойной механизм разрушения органических загрязнителей, тяжёлых металлов и микроорганизмов, а образующийся в ходе электролиза водород способствует эффективной регенерации катализатора без потери его активности. Рассмотрены перспективы применения разработанной методики для создания мобильных и стационарных систем водоснабжения в горных, арктических и пустынных регионах. Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие высокую эффективность предложенного подхода, его энергоэкономичность и пригодность для интеграции с возобновляемыми источниками энергии.

Advanced hydrogen-enhanced water treatment technology: a photocatalytic-electrolytic strategy for autonomous water supply in remote areas

Ansatbayev R.M.

Keywords: photocatalytic degradation, electrolytic catalyst regeneration, nanostructured, TiO2, hydrogen evolution, reactive oxygen species, solar-driven processes, atomic absorption spectroscopy, water purification kinetics, sustainable water infrastructure.

Abstract. The growing scarcity of clean water resources underscores the urgent demand for innovative autonomous water supply solutions, particularly in geographically isolated regions. This research introduces a novel hybrid water treatment approach that combines photocatalytic degradation of pollutants with electrolytic catalyst regeneration, supported by hydrogen-based technologies. The core of the method involves the synthesis of nanostructured titanium dioxide catalysts modified with ultrathin noble metal layers (Pt, Pd), optimizing catalyst efficiency while minimizing the use of precious metals to promote scalability and cost-effectiveness. The integrated system activates dual mechanisms to degrade organic contaminants, heavy metals, and microorganisms, while simultaneously utilizing in-situ generated hydrogen to maintain catalyst performance through continuous regeneration. The potential deployment of this technology in mobile and stationary water treatment units for mountainous, Arctic, and desert regions is evaluated. Experimental data validate the high purification efficiency, energy optimization, and compatibility of the system with renewable energy sources, confirming its suitability for sustainable and decentralized water supply applications.