饮用水纳米处理技术的国际研发动态
摘要：面对日益遭受污染的饮用水水源，传统水处理方法已很难有效处理其中的许多微污染物及病原微生物。相比之下，纳米材料以其独特的结构和强大的功能可以为饮用水处理工艺更新换代提供一种潜在的技术。目前的研究结果表明，纳米TiO 材料经紫外光催化后可有效克服反渗透的膜污染问题；碳纳米管可大大提高反渗透膜的通透性，并能有效去除细菌与病毒；抗茵纳米粒子亦可用于消毒和灭菌，纳米粒子的超顺磁性还可以有效吸收As等重金属；活性催化纳米粒子可以去除地下水中的有毒污染物。此外，纳米传感器还可快速检测水生病原体甚至化学有毒物质和重金属。然而，纳米材料对环境和人体健康可能具有潜在的危害，这还有待进一步评估。
关键词：饮用水,纳米碳管,纳米抗菌粒子,纳米传感器,膜污染,灭菌／消毒,重金属,微污染物
由于人类对水资源的过度开发、全球气候改变、水污染加剧、城镇人口剧增、人均需水量不断加大等原因，使得人类容易获取的清洁水源总量正不断减少。如何确保获得廉价、清洁的饮用水已成为21世纪人类所面临的重大挑战。而传统的饮用水处理方法已显得落后，主要是因为这些方法耗材较多、占地面积较大，并且不能稳定地满足日趋严格的饮用水水质标准，尤其在原水中出现较多污染物和抗药性病原体的情况下问题更为突出。此外，像加氯、臭氧氧化等传统消毒方法会与原水中的不同组分发生反应生成有害副产物，使其很难在获得良好消毒效果的同时不产生或少产生消毒副产物这样的可持续目标。
当今水处理技术所面临的另一个重大挑战，是很多大城市的供水系统已经接近其寿命周期，不能再满足人口增长对需水量的增加，年久失修导致水质恶化也对供水安全构成了威胁。此外，在世界很多地区因缺水而推动了开发替代水源的实际工程项目，如污水再生同用、海水淡化等。所有这些现实情况显然需要比传统方法更为有效的处理技术，即开发和应用可持续性水管理体制与处理技术迫在眉睫。最具应用前景的措施之一就是对已使用的水就近再处理与循环利用，以便在配水管网之内解决水质恶化问题，避免过分依赖主供水系统，开发利用可循环利用的“新生水”作为饮水之用。很多饮用水处理领域的科学家和工程师们认为，纳米技术可以担当起恢复全球清洁饮用水之重任。一些初步研发成果已显示，更为先进的合成纳米材料之潜力是无穷的。
纳米技术是建立在对物质的理解和控制基础之上的，即利用1～100 nm分子问的相互作用形成更大的具有新型分子组织和功能的结构。纳米材料具有很多潜在的优点可供开发新处理工艺或优化现有处理工艺。纳米材料具有巨大的比表面积、高活性、光敏感性及使物质易于分离的独特性能，如超顺磁性(当磁性粒子的粒径小于某一临界尺寸后，在有外加磁场存在时表现出较强磁性；但当外磁场撤销时，在无剩磁的情况下不再表现出磁性)。纳米材料具有的超顺磁性可使其在低磁场条件下暂时形成凝聚体而与水分离；去除外部磁场后可以发生以上过程的逆过程，纳米颗粒会分散开来，从而可被再次使用。研究人员发现，纳米技术可用于水质监测，并能以较低成本及易操作的方式处理含有多种污染物的原水 。
1 纳米技术应用于膜处理系统
2 抗茵纳米粒子用于消毒和细茵控制
3 纳米技术去除砷及其他重金属
4 活性催化纳米粒子去除污染物
5 纳米传感器用于水质检测
6 纳米材料可能存在的缺陷
7 结语
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