廢水含有多種有害污染物，例如微生物以及有機和無機化合物。這些污染物的存在會導致疾病和環(huán)境破壞，并影響水質(zhì)和生物多樣性。

多年來，廢水處理策略取得了多項進展，如今，人類所依賴的供水比以往任何時候都更加安全。現(xiàn)在，無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，越來越多的人可以獲得衛(wèi)生飲用水和沐浴水。污染物的復雜性需要特定的廢水處理策略，用于處理設施的先進材料的研究正在進行中。

納米材料的研究使眾多行業(yè)受益

水處理領域正在利用此類材料提供解決方案，確保全球人口獲得清潔水。最近，基于納米纖維素的材料很容易從植物材料、海洋生物和微生物等天然來源制造，成為行業(yè)內(nèi)的一個特別關注的焦點。它們已被探索作為傳統(tǒng)廢水處理策略的替代方案。

目前，市場上有幾種不同形式的市售納米纖維素。

到 2025 年，該市場預計將增長到 7.83 億美元，預計到 2026 年，全球納米纖維素市場將以每年 21.4% 的速度復合增長。制造方法包括低溫破碎、均質(zhì)化、研磨和精煉。

為了以高產(chǎn)量和低成本制造用于廢水處理的納米纖維素纖維，需要優(yōu)化能量輸入和具有較高粘度的微纖維懸浮液。材料特性可以通過原材料選擇、加工參數(shù)和制造技術進行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。

使它們對廢水處理具有吸引力的納米纖維素材料的特性包括它們的大表面積、機械強度、表面電荷和在水中的穩(wěn)定性。其他特性包括生物降解性、生物相容性、低密度和流變特性。納米纖維素基材料的設計需要考慮以下幾個因素：它們必須在滲透性、孔隙率、耐用性、選擇性結合和過濾機制之間實現(xiàn)最佳平衡。

此外，還必須控制材料的形態(tài)、尺寸和表面化學，以便調(diào)整它們對目標污染物的親和力以及避免微生物增殖和結垢的能力。納米纖維素材料具有環(huán)境友好、制造簡單、可持續(xù)、無毒、成本效益高、效率高等優(yōu)點。

發(fā)表在Nanomaterials 上的研究綜述了納米纖維素材料及其在廢水處理策略中的應用潛力。

在研究中，對這些材料的幾個方面進行了討論和調(diào)查。討論了分類和類型，以及納米纖維素材料的獨特性質(zhì)。此外，還探索了合成方法和控制性質(zhì)（如尺寸、幾何形狀）的方法，以及使納米纖維素表面化學合理化的途徑，使其成為有吸引力的過濾材料。

與之前探索材料和過濾膜的內(nèi)在吸附特性的評論相比，該研究提出了一種多學科方法，對納米纖維素研究領域的最新研究和發(fā)現(xiàn)進行了批判性和更新的分析。

該研究側(cè)重于消毒、抗菌活性、納米和超濾、防污、光催化降解等領域，這些領域?qū)氖聫U水處理行業(yè)的工程師和研究人員有用。

最后，該研究強調(diào)了使用化學修飾來調(diào)整納米纖維素材料的表面化學性質(zhì)，以研究針對特定污染物的不同方法，包括有機肥料、殺蟲劑、無機金屬離子和油。

未來

納米纖維素材料由于其物理和化學特性、可持續(xù)性、豐度、成本以及無環(huán)境危害和毒性而對水處理行業(yè)具有吸引力。論文中提出的研究和多學科審查表明，這些先進材料有可能取代傳統(tǒng)的廢水處理方法，并使地球上數(shù)十億人獲得安全飲用水的機會。