آب به عنوان يكي از اركان اصلي نيازمندي¬هاي بشر و به عبارتي مهمترين آنها، در دنيا بسيار مورد توجه است. ساليانه تحقيقات وسيع و هدفمند بسياري جهت تامين و بهبود كيفيت آب مصرفي در سطح جهان انجام مي¬شود. امروزه براي حذف آلاينده¬هاي موجود در آب و دستيابي به آب آشاميدني استاندارد با استفاده از روشهاي مرسوم، هزينه¬ي هنگفتي صرف مي¬شود. با اين وجود، هنوز نگراني‌ها به دليل حضور بعضي از آلاينده¬ها در مراكز تصفيه¬ي آب وجود دارد. خوشبختانه با پيشرفت دانش و تكنولوژي¬هاي نوين، جستجو براي دستيابي به روش¬هاي سريع، كم هزينه و موثر آغاز شده است. نانوتكنولوژي در اين زمينه نقش بسزايي ايفا مي كند. يكي از عمده¬ترين فرآيندهاي تصفيه گندزدايي مي¬باشد كه شامل حذف و كشتن ميكروارگانيسم¬هاي بيماري زا از جمله باكتري¬هاي مضر و ويروس¬ها مي¬باشد كه در آب موجود هستند. همانطور كه قبلا اشاره شد، روش‌هاي مرسوم زيادي براي گند زدايي وجود دارد كه بسياري از آن¬ها نيازمند استفاده از مواد شيميايي مصرف شونده مي¬باشند. عمده ترين بخش گندزدايي حاوي حذف باكتري¬ها و ويروس¬هاي موجود در آب مي¬باشد كه نانوتكنولوژي مي¬تواند با ارائه¬ي راهكارهاي بسيار كم هزينه و ميزان سرعت تصفيه¬ي بالا در گندزدايي تحول عظيمي در دانش تصفيه¬ي آب ايجاد كند. عمده ترين روش هاي ارائه شده براي گندزدايي و حذف ميكروارگانيسم¬هاي بيماري زا استفاده از گاز كلر و يا تركيبات كلردار مي باشد. گندزدايي با استفاده نانوفوتوكاتاليست ها و نانوفيلترها نه تنها يكي از روش هاي قابل اعتماد در گندزدايي مي باشد بلكه به صورت برنامه ريزي شده مي تواند به علت صرفه اقتصادي و كيفيت ارائه شده جايگزين روش هاي موجود شود. انواع اكسيد و سولفيد فلزي هستند كه داراي خواص فوتوكاتاليستي هستند كه طي سال¬هاي اخير كشف شده¬اند. از جمله¬ي آنها WO3، ZrO2، ZnO و CdS و پلي اكسي¬متال¬ها را مي¬توان نام برد، كه در آن¬ها از خاصيت ايجاد الكترون- حفره با قرارگيري در معرض نور استفاده مي¬شود كه هر كدام از اين نيمه هادي¬ها به علت داشتن گاف انرژي متفاوت خواص و قدرت خود تميز شوندگي متفاوتي را باعث مي¬شوند. از بين اين نيمه هادي¬ها TiO2 خواص بسيار مناسبي نسبت به بقيه نيمه هادي¬ها از خود نشان مي¬دهد. اكسيد تنگستن نيز با وجود بازده پايين¬تر فوتوكاتاليستي نسبت به TiO2 ، داراي بازده بالاي فوتوكاتاليستي مي¬باشد. در اين طرح براي اولين بار از نانوساختارهاي فوتوكاتاليستي با ويژگي هاي منحصر بفرد، همراه با سيستم الكتروليز نمك طعام براي گندزدايي آب استفاده شده است. نانوساختارهاي به كار گرفته شده سطح آزاد زيادي دارد و با توجه ويژگي هاي ساختاري فرآيند فوتوكاتاليستي تجزيه گندزداها در آنها با بازدهي بالا انجام مي شود. در اين سيستم علاوه بر گندزدايي فوتوالكتروشيميايي، از روش الكتروليز نمك طعام توسط كاتدها و آندهاي نانوساختار براي توليد كلر ماند و عوامل گندزداي ديگر در سيستم انتقال استفاده شده است. الكتروليز نمك طعام مي¬تواند با توليد چهار جزء اكسنده¬ي قوي Cl2 ، ClO2 ، O3 و O2 با قدرت بالايي هم عمل گندزدايي را انجام داده و هم اينكه مقداري كلر را در سيستم حين انتقال نگه دارد. با استفاده از اين سيستم زمان ماند آب كاهش يافته و گندزدايي با كيفيت بالاتري انجام مي شود.

آب يكي از مهمترين نيازمندي هاي انسان است. هر ساله طرحهاي جديدي براي استفاده بهتر از اين نعمت الهي در راستاي رفاه و سلامت بشر انجام مي شود. توزيع آب به وسيله كانالها يكي از قديميترين و پرسابقه ترين روشهاي آبرساني و آبگيري از منابع آبهاي سطحي است. كانالهاي آبياري و زهكشي در هر سه مرحله ي ساخت، نگهداري، و بهره برداري داراي مشكلاتي مي باشد كه برخي از آنها به قدري مهم و تاثير گذار است كه لازم است تخريب و ساخت مجدد سازه انجام شود. همانطوري كه در مطالعات مختلف ذكر شده است روش هاي مختلفي براي افزايش مقاومت كششي بتن از جمله استفاده از استحكام دهنده هايي مثل آرماتورها به كار گرفته شده است. ولي اين روش‌ها همچنان توانايي جلوگيري از ايجاد ترك ها و رشد آنها را براي جلوگيري از نشت و كاهش ميزان آب كانال ندارد. نانوتكنولوژي مي تواند تاثير بسزايي در حل اين مشكل داشته باشد. نانوساختارهاي مطالعه شده مي توانند از طريق بهبود ميكروساختار بتن و خواص فيزيكي، شيميايي، و مكانيكي خواص عمومي بتن را بهبود داده و از ايجاد ترك ناشي از تنش هاي كششي جلوگيري كند. نوآوري ديگر در اين روش اضافه كردن نانوذرات به صورت سوسپانسيون يا محلول كلوئيدي مي باشد كه در اين روش درصد پخش شدگي بصورت خيلي زياد افزايش داده مي شود. لازم به ذكر است كه طراحي و بكارگيري نانوساختارهاي مختلف براي حصول خواص منحصر بفرد نياز به دانش بهره گيري از نانوفناوري و بتن مي باشد كه دراين طرح به صورت علمي و اجرايي در قالب پايلوت اجرايي مورد مطالعه قرار مي گيرد. افزون بر اين در اين طرح پنلهاي كانال به صورت پيش ساخته با مقطع نيمدايره و با اتصالات (Joint) خاصي طراحي مي‌شوند كه خود نوآوري ديگري در اجراي كانالهاي آبياري و زهكشي در سطح كشور خواهد بود.

تغذيه‌گرايي مخازن و درياچه‌ها به عنوان يك موضوع جدي در سال 1970 مطرح شد. اين پديده معمولا\\" به توسعة بيش از حد گياهان آبي مانند جلبكها و علفهاي هرز مربوط مي‌شود. جلبكها گياهان تكامل نيافته‌اي هستند كه در مقايسه با گياهان ديگر فاقد ريشه و ساقه و برگ هستند. اغلب خيلي كوچك بوده و براي شناسايي آنها به ميكروسكوپ نياز است. معمولا\\" يا در ستون آب شناورند و يا اينكه به تخته سنگها ميچسبند. در يك اكوسيستم آبي حيوانات آبزي به ميزان زيادي از جلبكها تغذيه مي‌كنند. رشد سريع جلبكها در يك دوره كوتاه سبب شكوفايي جلبكي خواهد شد. گسترس سريع جلبكها به صورت چترهاي جلبكي مي‌تواند باعث بروز مشكلات كيفي آب شود. وجود چترهاي جلبكي در آب سبب ايجاد رنگ سبز و كاهش شفافيت آب مي‌شود. تجمع رشته‌هاي جلبكي در يك درياچه باعث اختلال در شنا، قايقراني و يا ماهيگيري مي‌شود. همچنين جلبك با مسدود كردن مسير نور مورد نياز گياهان آبي باعث مرگ و يا تضعيف آنها مي‌شود. جلبكها مانند تمامي گياهان آبي براي تنفس به اكسيژن نياز دارند و همچنين رشد سريع جلبكها باعث كاهش اكسيژن پيكره آبي مي‌شود. در تصفيه خانه‌هاي آب، جلبكها باعث افزايش هزينه تجهيزات ضد عفوني و فيلتراسيون مي‌شوند. در محيط هاي مناسب براي رشد جلبك در صورت رشد مضاعف جلبك¬ها ميزان نور مورد نياز براي رشد علف¬هاي هرز كم بوده و از ميزان علف¬هاي هرز كاسته مي¬شود. اين در حالي است كه وقتي علف¬هاي هرز بيشتر باشند مواد مغزي موجود در آب را مصرف كرده كه اين حالت از رشد مضاعف جلبك جلوگيري مي¬كند. بدين ترتيب وقتي كه از مواد كشنده¬ي جلبك استفاده مي¬شود علف هاي هرز بيشتر شده و در صورت استفاده از مواد كشنده¬ي علف هرز¬ها ميزان جلبك افزايش مي¬يابد. استفاده از مواد ضد جلبك مرسوم از جمله تركيبات مس دار و يا زاج سفيد مي¬تواند از طريق از بين بردن باكتري¬هاي مفيد سبب آسيب به ماهي ها و جانواران آبزي باشد. با از بين رفتن جلبك¬ها نه تنها ميزان بسيار بالايي نيتروژن و فسفر آزاد مي¬شود بلكه اكسيژن موجود در آب نيز مصرف مي¬شود كه اين حالت به ميزان بالايي از كيفيت آب مي¬كاهد و سبب از بين رفتن ماهي ها و موجودات آبزي مي¬شود. همچنين اين ميزان بالاي نيتروژن و فسفر مجددا محيط را براي رشد جلبك مناسب مي¬كند. با وجود مطالعات بسيار هنوز تابحال روش بسيار سودمندي براي كنترل اين دو فرآيند يعني تبديل محيط به محيط غير قابل رشد براي جلبك و از بين بردن جلبك¬هاي موجود ارائه نشده است. با تولد دانش نانوفناوري و دستيابي به حوزه‌هاي علمي و فني گسترده در زمينه‌ها‌ي مختلف صنايع، كاربردهاي خاص و ويژه‌اي قابل دسترس بوده كه توانايي حل بسياري از مشكلات صنايع مختلف را دارا مي‌باشد. در اين اختراع با توجه به مطالعات انجام شده در راستاي حذف جلبك¬ها در كانال¬هاي آبياري و زهكشي، به ارائه-ي راهكاري كاربردي براي دسترسي به اين دو هدف يعني ايجاد شرايطي براي جلوگيري از رشد جلبك و امكان حذف جلبك به صورت همزمان ارائه مي¬شود. نانوساختار دوگانه ارائه شده بدين صورت ميباشد كه جلبك و تخمكهاي جلبك ايجاد شده بر اثر فعاليت فوتوكاتاليستي نانوذرات اكسيد فلزي تيتانيوم و روي تجزيه شده و نيترات و فسفات آزاد شده توسط نانو ذرات آهن با ظرفيت صفر به تركيبات گلخانه اي نيتروژن و رسوبات معدني تبديل مي شود. در اين طرح نانوساختارهاي دوگانه ارائه شده اكسيد تيتانيوم و روي همراه با نانوذرات آهن با ظرفيت صفر ساخته شد. تاثير افزودن نانوساختارهاي بر رشد جلبك مورد آزمايش قرارگرفت. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه براي اولين بار در اين طرح امكان از بين بردن جلبكها، با استفاده از غلظت هاي كم اين نانوساختار ها، ميسرشده است.