آب يكي از ضروري ترين عناصر حيات بر روي زمين است و اگرچه بيش از 70 درصد از سطح كره زمين با آب پوشيده شده است اما كمتر از 3 درصد از آن آب شيرين مي باشد. از اين مقدار 79 درصد به قله هاي يخي تعلق دارد، 20 درصد آن آب هاي زيرزميني است كه به راحتي قابل دسترسي نمي باشد و فقط 1 درصد آن شامل درياچه ها و رودخانه ها و چاه ها مي باشد كه به راحتي به دست مي آيد. در مجموع در هر زمان تنها يك ده هزارم از كل آب هاي كره زمين به سادگي در دسترس انسان قرار دارد .
در دسترس بودن آب سالم و پاك يكي از مهم ترين مسايل پيش روي بشر مي باشد و به تدريج كه مقدار مصرف آب بيشتر مي شود، مواد آلاينده نيز به طرق مختلف باعث آلوده كردن منابع آبي مي گردند و اين مساله در آينده بحراني تر خواهد شد. مجمع عمومي سازمان ملل متحد به منظور افزايش آگاهي و ترغيب، جهت اداره بهتر امور مربوط به آب و حراست بهتر از اين منبع حياتي، سال 2003 را سال بين المللي آب شيرين اعلام نمود. پذيرش حق برخورداري از آب به عنوان يك حق براي بشر ممكن است مهم ترين گام در برطرف كردن دشواري تامين اين بنيادي ترين عنصر زندگي مردم باشد . امروزه در جهان بسياري از مردم به دلايل بلاهاي طبيعي، جنگ و زير ساخت هاي ضعيف خالص سازي آب، به آب بهداشتي دسترسي ندارند. حدود يك ميليارد نفر به منابع آبي دسترسي ندارند. روزانه 5000 كودك به علت مبتلا شدن به امراض ناشي از مصرف آب غيربهداشتي مي ميرند .
تمام تلاش محققين اين است كه با كمك روش ها و فناوري هاي جديد بتوانند اين مشكلات را كاهش دهند. يكي از اين فناوري ها، فناوري نانو است.

 كاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب

فناوري نانو طي مدت كوتاهي كه از ظهور آن مي گذرد كاربردهاي مختلفي در صنايع گوناگون يافته است. در نتيجه صنعت آب، به عنوان يكي از پايه هاي حيات از اين مساله مستثني نيست و در بخش هاي مختلف آن، شامل ساخت سد ها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب،تصفيه آب و پساب، شيرين سازي آب و غيره، فناوري نانو كاربرد يافته است .

مهم ترين كاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب عبارتند از :
1- استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفيه آلاينده ها
2- رنگ زدايي از آب آشاميدني
3- نمك زدايي از آب
4- نانو پوشش ها
5- نانو لوله ها جاذب گازهاي سمي
6- نانو پليمرهاي متخلخل
7- استفاده از نانو ذرات در تصفيه پساب ها
8- نانوفيلترها
9- حذف آرسنيك موجود در آب با استفاده از فناوري نانو
بررسي فعاليت هاي پژوهشي در سطح دنيا نشان مي دهد كه تصفيه آب يكي از مهم ترين زمينه هاي كاربرد فناوري نانو در صنعت آب است و با بهره گيري از آن، هزينه هاي تصفيه آب به ميزان قابل توجهي كاهش خواهد يافت. استفاده از فيلتر هاي نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب در سيستم هاي موجود و كاربرد نانو حسگرهاي زيستي براي تشخيص سريع و كامل آلودگي آب از مهم ترين موارد كاربرد نانو فناوري در صنعت آب و فاضلاب است. فناوري نانو با روش هاي زير مي تواند در تهيه آب تميز كمك كند :
 1- غشاهاي فيلتراسيون نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب
2- روش هاي سازگار با محيط زيست جهت تصفيه آب هاي زيرزميني به وسيله اجزاي معدني و آلي
3- نانو مواد براي بهبود كارايي فرايندهاي فتوكاتاليستي و شيميايي
4- نانو حسگرهاي زيستي جهت تشخيص سريع آلودگي آب

 نانوفيلتراسيون
روش نانوفيلترسيون طي چند سال گذشته رونق گرفته است. فيلترهاي فيزيكي با منافذي در حد نانومتر مي توانند باكتري ها، ويروس ها و حتي واحدهاي كوچك پروتئيني را به صورت كامل و صد در صد غربال كنند؛ همچنين با استفاده از جدا كننده هاي الكتريكي كه به وسيله صفحات ابرخازن يون ها را جذب مي كنند، مي توان نمك و مواد سنگين را نيز از آب جدا كرد. در نانوفيلتراسيون جداسازي بر اساس اندازه مولكول صورت مي گيرد و فرآيندي فشاري است. اساسا اين روش جهت حذف اجزاي آلي نظير آلوده كننده هاي ميكروني و يوني هاي چند ظرفيتي مي باشد. از ديگر كاربردهاي نانوفيلترسيون مي توان به حذف موادشيميايي كه به منظور كشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگين، تصفيه آب هاي مصرفي، رنگ زدايي و حذف آلوده كننده و حذف نيترات ها اشاره كرد. نانو فيلترسيون مي تواند تقريبا از هر منبع آبي، آب پاك به وجود آورد و تمام باكتري هاي موجود در آب را حذف كند. در ضمن امكان استفاده آسان از روش هاي تصفيه را انجام مي دهد. با استفاده از نانوفيلترها، مواد معدني موردنياز براي سلامت انسان در آب باقي مي ماند و مواد سمي و مضر از آن حذف مي شود .
دانشمندان و محققان به روش ساده اي براي توليد فيلترها با استفاده از نانو لوله هاي كربني دست يافته اند كه علاوه بر حذف موثر آلاينده ها در مقياس نانو و ميكرو از منابع آب مي تواند هيدروكربن هاي سنگين را نيز از نفت خام جدا كند. استفاده از نانو لوله هاي كربني در ساخت فيلترها سبب سهولت در پاكسازي، افزايش استحكام، قابليت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما شود. اين فيلترها از دقت بسيار زيادي برخوردارند و مي توانند ويروس هايي به اندازه 25 نانومتر را به خوبي عوامل بيماري زاي بزرگ تر مانند باكتري اي-كولاي از آب حذف كنند. كاهش هزينه ها و همچنين كنترل مقدار آلاينده ها در آب تصفيه شده از ديگر مزاياي كاربرد اين روش به شمار مي آيد.
نانوحسگرها
اگرچه حسگرهاي مختلفي براي آشكار نمودن آلودگي ها و مواد آلوده وجود دارند ولي فناوري نانو امكان ايجاد نسل هاي جديدي از حسگرهاي با توانايي بالا را فراهم مي نمايد كه مواد آلاينده در مقادير و غلظت هاي كم را آشكار مي نمايند. نانو حسگرها شامل نانوحسگرهاي زيستي و نانوحسگرهاي شيميايي مي باشند. نانوحسگرهاي زيستي در تصفيه آب و محيط زيست كاربرد دارند و مي  توانند انواع عوامل بيماري را شامل مقادير بسيار اندك ميكروب ها و سموم حاصل از آنها را در حد ppb  شناسايي كنند.

نانوحسگرهاي شيميايي در تصفيه آب و پساب هاي صنعتي كاربرد دارند و مي توانند انواع تركيبات شيميايي و يون ها را شامل و همچنين مقادير خيلي كم ppb مقادير بسيار كم انواع آلوده كننده هاي موجود در آب به طور پيوسته و با سرعت زياد در حد يون هاي سنگين مانند سرب و آرسنيك (تغيير رنگ) را شناسايي كنند.
شيرين كننده هايي از جنس غشاي نانومتري
محققان توانسته اند غشاهايي از نانو لوله هاي كربني بسازند كه به كمك آن جداسازي گاز و مايع با كمترين هزينه امكان پذيرخواهد شد. امروزه بيشتر غشاها از مواد پليمري ساخته مي شوند كه در دماي بالا مشكلاتي را به وجود مي آورند. در اين نوع غشاها نمي توان توازن مناسبي را ميان ورودي غشا و قابليت انتخاب آن برقرار كرد. استفاده از نانو لوله هاي كربني امكان انتخاب پذيري مناسب در ورودي هاي بالا را فراهم مي كند. غشاهاي جديد با حفره هاي كوچك تر و متراكم تر و همچنين امكان عبور شدت جريان زياد از هر حفره، از نظر گذردهي آب و هوا نسبت به غشاهاي ديگر بسيار موثرتر هستند و كاربردهاي فراواني در تصفيه آب دارند. از روش جداسازي غشايي، در شيرين سازي آب استفاده مي شود. در اين روش آب شور داغ را روي ورقه نازكي از غشاي داراي حفرات ريز موسوم به نانو حفره مي ريزند. اين حفره ها آنقدر كوچك هستند كه فقط بخار مي تواند از آنها عبور كند و آب، مايع، نمك ها و مواد معدني ديگر در پشت غشا باقي مي مانند. در طرف ديگر غشا محفظه هايي از آب سرد قرار دارد كه بخار با عبور از آن دوباره به مايع تبديل مي شود.