预计水资源短缺将进一步恶化。干旱的复发增加了人口规模，人们一致认为城市化促成了全球水资源的现状。然而，利用聚合物电纺纳米纤维膜进行水处理的新型纳米技术研究可能是一个很有前途的解决方案。本文将概述这种纳米技术，探讨它如何帮助解决 IPCC 报告中概述的关键问题。
重要自然资源的枯竭
对环境有害的人类活动的增加导致自然能源资源的枯竭和污染的相关增加。此外，随着人口的不断扩大，对淡水资源的需求也有所增加。从 2000 年到 2016 年，观察到城市人口增长了 5%。由于这种速度不太可能很快停止，各国一直在增加其化学、制药和汽车产量，以满足不断增长的人口需求。水资源因此迅速减少。
IPCC认为，发达国家的碳减排并没有推动地球的生存;经济欠发达的国家缺乏发展是要感谢的。这些不产生相同水平的碳排放和污染的不发达国家提供的平衡已经是一个意想不到的好处。然而，随着对资源的需求和不可持续废物的增加，发达国家也受到水资源枯竭的影响。
纳米技术领域的进步意味着存在补充水源的希望，因为新的研究强调了电纺纳米纤维膜作为水过滤方法的潜力。
静电纺纳米纤维膜
纳米技术和纳米材料的定义是直径为 100 nm 或更小。它们的好处是广泛的，从医学到环境应用。纳米纤维具有高表面积与体积比，以及高孔隙率、机械强度等。静电纺纳米纤维膜(ENMs)由于其有益的特性可以在水处理中发挥重要作用，为持久、安全的水供应提供了广阔的前景。
纳米膜的利用已被研究用于通过纳滤、反渗透、微滤和超滤净化水的目的。这是由于传统的水处理方法如絮凝或混凝无法去除水中的碳和其他有机污染物;还会产生额外的“污泥”，需要进一步处理和处置。
使用电纺纳米多孔膜的新型过滤可能是一种用于高级水处理的有前途的方法。这种轻量级方法具有成本效益，与传统氯技术相比能耗更低。
聚合物纳米纤维的制造包括许多加工技术。例如，静电纺丝涉及在聚合物溶液和收集器之间施加高压电场，相隔一定距离。
电力克服了聚合物溶液的任何表面张力，最终导致喷射出细射流。由于溶剂蒸发和电荷排斥，该带电射流随后经历一系列运动、拉伸和弯曲，从而在收集器中产生固体纤维。本质上，该方法基于通过溶液或熔体的静电排斥力生产微米和纳米尺寸的纤维。
静电纺纳米纤维膜的优点
废水可能含有许多有害病原体、细菌、病毒、真菌以及化学污染物。消除污染物对发现水传播病毒的不发达国家和有大量化学废物的发达国家都是有益的。
ENM 的使用可以有效地从不安全的水中去除和过滤危险废物，消除总溶解固体以及去除原生动物和细菌(如大肠杆菌)的潜力。
聚合物电纺纳米纤维膜比通过传统相转化技术制造的膜更环保，传统的相转化技术可能具有低渗透性、不均匀的孔径和缺乏机械强度。此外，ENM 聚合物可以回收和重复使用，这使得它们比不可降解的聚合物基相转化膜更具可持续性。
该技术于 1930 年首次被发现，其开发成本低、处理时间短，并且能够通过纳米颗粒催化剂或药物等添加剂进行功能化。
ENM的当前挑战
使用这种先进的纳米技术进行水过滤和处理对于解决全球水资源短缺问题至关重要。然而，在将这项研究用作主流水处理方法之前，需要克服一些障碍。
使用基于纳米技术的电纺纳米纤维膜的挑战在于它们缺乏大规模商业化的准备。虽然该技术可以在市场上找到，但由于其新颖性而受到限制，其他 ENM 过滤技术仍处于发展阶段。技术挑战也是一个障碍，例如与现有基础设施的兼容性、健康风险和运营成本。
虽然这些障碍在工业和商业市场中传播之前需要政府和研究机构进行成本效益讨论，但其实施的环境效益是有希望的。考虑到 IPCC 的目标是减少对已经有限的水源的人为影响，ENM 的使用可以彻底改变废水处理并提供持久的全球解决方案。
