Waterzuivering
Nanotechnologie kan worden gebruikt voor het behandelen en zuiveren van water, zoals bij de productie van zoet water uit zeewater, het voorkomen van milieuvervuiling en het ontwikkelen van saneringstechnieken om water- en bodemverontreiniging te verminderen.
Hoewel de toepassingen van technisch vervaardigde nanomaterialen bij waterzuivering momenteel hoofdzakelijk beperkt zijn tot gebruik als adsorptiemiddelen, filters, desinfectiemiddelen en reactieve middelen, bieden ze veelbelovende vooruitzichten voor volledige waterzuivering en milieusanering.
Een voorbeeld van het potentieel van nanomaterialen op dit gebied is de ontwikkeling van nulwaardig ijzer op nanoschaal. Dit materiaal kan worden gebruikt voor de behandeling van grondwater en gevaarlijk afval. Het gebruik van technisch vervaardigde nanomaterialen voor milieusanering begon toen onderzoekers ontdekten dat een kleine hoeveelheid nano-ijzerdeeltjes grondwaterverontreinigingen zoals polychloorbifenylen (PCB's) kunnen verwijderen, waarvan bekend is dat ze giftig zijn voor zowel mens als milieu en waarschijnlijk kanker veroorzaken. IJzernanodeeltjes zoals nulwaardig ijzer op nanoschaal bleken ook effectief bij de behandeling van diverse waterverontreinigende stoffen, zoals pesticiden, vlamvertragers, antibiotica, chroom, arseen en zware metalen.
Een nanomateriaal zoals nulwaardig ijzer op nanoschaal heeft veel eigenschappen die het een ideaal adsorptiemiddel voor zware metalen in vervuild water maken, waaronder:
- een grote relatieve oppervlakte en een kleine afmeting;
- een hoge reactiviteit;
- het vermogen om zware metalen te isoleren;
- het vermogen om snel te werken;
- goed metaalbindingsvermogen; en
- structuurkenmerken die regeneratie en hergebruik van het nanomateriaal mogelijk maken.
Voorbeeld: Verwijdering van arseen uit water
Arseen is een toxisch halfmetaal dat in verband is gebracht met een aantal vormen van kanker en met andere gezondheidsproblemen. De verontreiniging van het grondwater door arseen komt van nature voor en is in veel landen gemeld, waaronder Argentinië, Bangladesh, Chili, China, India, Taiwan en Thailand, en een aantal EU-landen en de Verenigde Staten. Arseen kan op veel verschillende manieren in het grondwater terechtkomen, zoals door natuurlijke afzettingen, mijnbouw, landbouw of industriële activiteiten.
De verwijdering van arseen en andere soortgelijke verontreinigende stoffen uit water is van bijzonder belang geweest voor de wetenschappelijke gemeenschap. Het gebruik van nanoadsorptiemiddelen voor arseenverwijdering uit verontreinigd grondwater heeft de laatste jaren veelbelovende resultaten opgeleverd.