Advanced Research in Nanosciences for Water Technology

ایجاد آب پاک و سالم یکی از چالش‌های عمده جوامع در سراسر جهان است. ادامه شهرنشینی جمعیت انسانی، دستکاری فزاینده منابع طبیعی و آلودگی ناشی از آن، بار قابل توجهی را بر منابع آب وارد می کند. انتظار می رود تقاضای فزاینده برای غذا، انرژی و منابع طبیعی در آینده نزدیک در پاسخ به تقاضای این جمعیت های انسانی در حال تغییر، تسریع شود. علاوه بر این، پیچیدگی فعالیت‌های انسانی منجر به ایجاد تنوعی از آلاینده‌های شیمیایی جدید در محیط می‌شود که نشان‌دهنده نگرانی عمده مدیران آب است. این امر باعث افزایش فشار بر روی کمیت و کیفیت آب می‌شود و تامین آب پایدار برای رفاه و فعالیت‌های انسانی را به طور فزاینده‌ای دشوار می‌کند.

اگرچه حفاظت از منابع آب بهترین راه‌حل بلندمدت است، ما همچنین به رویکردها و فن‌آوری‌های نوین نوآورانه برای تصفیه آب برای اطمینان از یک منبع با کیفیت برتر مناسب برای برآوردن این نیازها نیاز خواهد داشت. حل مسائل فردای آب نیازمند رویکردهای منحصربه‌فردی است که فناوری‌های نوظهور را در بر می‌گیرد.

پیشرفت‌های بزرگی در زمینه فناوری نانو حاصل شده است. نانومواد به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، به طور گسترده در محصولات پزشکی ضد باکتری، فیلترهای غشایی، الکترونیک، کاتالیزورها و حسگرهای زیستی استفاده می شوند. نانوذرات می توانند خواص متفاوتی نسبت به نمونه های حجیم خود داشته باشند و فرصتی را برای مواد جدید با کاربردهای متنوع ایجاد کنند. پیشرفت‌های اخیر مربوط به تصفیه آب شامل استفاده بالقوه از نانولوله‌های کربنی، نانوکامپوزیت‌ها، نانوکره‌ها، نانوالیاف و نانوسیم‌ها برای حذف انواع آلاینده‌های شیمیایی است. با بهره برداری از دارایی ها و ساختار این مواد جدید، مانند افزایش سطح، واکنش پذیری بالا و عمل فوتوکاتالیستی، امکان ایجاد فناوری هایی وجود خواهد داشت که می توانند در حذف و تخریب آلاینده های محیطی بسیار کارآمد باشند. درک و استفاده از این ویژگی های منحصر به فرد باید به برنامه های کاربردی مبتکرانه و مقرون به صرفه برای پرداختن به پیچیدگی های نیازهای نوظهور برای تصفیه و حفاظت آب منجر شود. اگرچه هنوز در مراحل اولیه است، اما تحقیقات در مورد کاربرد فناوری نانو نویدبخش حل برخی از این مسائل بزرگ جهانی آب است. این متن جامع آخرین روش های تحقیق و کاربرد در این زمینه به سرعت در حال پیشرفت را تشریح می کند.

The establishment of clean, safe water is one of the major challenges facing societies around the globe. The continued urbanization of human populations, the increasing manipulation of natural resources, and the resulting pollution are driving remarkable burden on water resources. Increasing demands for food, energy, and natural resources are expected to continue to accelerate in the near future in response to the demands of these changing human populations. In addition, the complexity of human activities is leading to a diversity of new chemical contaminants in the environment that represent a major concern for water managers. This will create increased pressure on both water quantity and quality, making it increasingly difficult to provide a sustainable supply of water for human welfare and activities.

Although protection of water resources is the best long-term solution, we will also need innovative novel approaches and technologies to water treatment to ensure an adequate superior quality resource to meet these needs. Solving tomorrow’s water issues will require unique approaches that incorporate emerging new technologies.

Great advances have been made in the area of nanotechnology. Due to their unique physical and chemical properties, nanomaterials are extensively used in antibacterial medical products, membrane filters, electronics, catalysts, and biosensors. Nanoparticles can have distinctly different properties from their bulk counterparts, creating the opportunity for new materials with a diversity of applications. Recent developments related to water treatment include the potential use of carbon nanotubes, nanocompositae, nanospheres, nanofibers, and nanowires for the removal of a diversity of chemical pollutants. By exploiting the assets and structure of these new materials, such as increased surface area, high reactivity, and photocatalytic action, it will be possible to create technologies that can be very efficient at removing and degrading environmental pollutants. Understanding and using these unique properties should lead to innovative, cost-effective applications for addressing the complexities of emerging needs for water treatment and protection. Although still in the early stages, research into the application of nanotechnology shows great promise for solving some of these major global water issues. This comprehensive text describes the latest research and application methods in this rapidly advancing field.