飲用水納米處理技術的國際研發動態
摘要：面對日益遭受污染的飲用水水源，傳統水處理方法已很難有效處理其中的許多微污染物及病原微生物。相比之下，納米材料以其獨特的結構和強大的功能可以為飲用水處理工藝更新換代提供一種潛在的技術。目前的研究結果表明，納米TiO 材料經紫外光催化后可有效克服反滲透的膜污染問題；碳納米管可大大提高反滲透膜的通透性，并能有效去除細菌與病毒；抗茵納米粒子亦可用于消毒和滅菌，納米粒子的超順磁性還可以有效吸收As等重金屬；活性催化納米粒子可以去除地下水中的有毒污染物。此外，納米傳感器還可快速檢測水生病原體甚至化學有毒物質和重金屬。然而，納米材料對環境和人體健康可能具有潛在的危害，這還有待進一步評估。
關鍵詞：飲用水,納米碳管,納米抗菌粒子,納米傳感器,膜污染,滅菌／消毒,重金屬,微污染物
由于人類對水資源的過度開發、全球氣候改變、水污染加劇、城鎮人口劇增、人均需水量不斷加大等原因，使得人類容易獲取的清潔水源總量正不斷減少。如何確保獲得廉價、清潔的飲用水已成為21世紀人類所面臨的重大挑戰。而傳統的飲用水處理方法已顯得落后，主要是因為這些方法耗材較多、占地面積較大，并且不能穩定地滿足日趨嚴格的飲用水水質標準，尤其在原水中出現較多污染物和抗藥性病原體的情況下問題更為突出。此外，像加氯、臭氧氧化等傳統消毒方法會與原水中的不同組分發生反應生成有害副產物，使其很難在獲得良好消毒效果的同時不產生或少產生消毒副產物這樣的可持續目標。
當今水處理技術所面臨的另一個重大挑戰，是很多大城市的供水系統已經接近其壽命周期，不能再滿足人口增長對需水量的增加，年久失修導致水質惡化也對供水安全構成了威脅。此外，在世界很多地區因缺水而推動了開發替代水源的實際工程項目，如污水再生同用、海水淡化等。所有這些現實情況顯然需要比傳統方法更為有效的處理技術，即開發和應用可持續性水管理體制與處理技術迫在眉睫。最具應用前景的措施之一就是對已使用的水就近再處理與循環利用，以便在配水管網之內解決水質惡化問題，避免過分依賴主供水系統，開發利用可循環利用的“新生水”作為飲水之用。很多飲用水處理領域的科學家和工程師們認為，納米技術可以擔當起恢復全球清潔飲用水之重任。一些初步研發成果已顯示，更為先進的合成納米材料之潛力是無窮的。
納米技術是建立在對物質的理解和控制基礎之上的，即利用1～100 nm分子問的相互作用形成更大的具有新型分子組織和功能的結構。納米材料具有很多潛在的優點可供開發新處理工藝或優化現有處理工藝。納米材料具有巨大的比表面積、高活性、光敏感性及使物質易于分離的獨特性能，如超順磁性(當磁性粒子的粒徑小于某一臨界尺寸后，在有外加磁場存在時表現出較強磁性；但當外磁場撤銷時，在無剩磁的情況下不再表現出磁性)。納米材料具有的超順磁性可使其在低磁場條件下暫時形成凝聚體而與水分離；去除外部磁場后可以發生以上過程的逆過程，納米顆粒會分散開來，從而可被再次使用。研究人員發現，納米技術可用于水質監測，并能以較低成本及易操作的方式處理含有多種污染物的原水 。
1 納米技術應用于膜處理系統
2 抗茵納米粒子用于消毒和細茵控制
3 納米技術去除砷及其他重金屬
4 活性催化納米粒子去除污染物
5 納米傳感器用于水質檢測
6 納米材料可能存在的缺陷
7 結語
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