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面对日益遭受污染的饮用水水源，传统水处理方法已很难有效处理其中的许多微污染物及病原微生物。相比之下，纳米材料以其独特的结构和强大的功能可以为饮用水处理工艺更新换代提供一种潜在的技术。目前的研究结果表明，纳米TiO2材料经紫外光催化后可有效克服反渗透的膜污染问题；碳纳米管可大大提高反渗透膜的通透性，并能有效去除细菌与病毒；抗菌纳米粒子亦可用于消毒和灭菌，纳米粒子的超顺磁性还可以有效吸收As等重金属；活性催化纳米粒子可以去除地下水中的有毒污染物。此外，纳米传感器还可快速检测水生病原体甚至化学有毒物质和重金属。