تعتبر معالجة المياه العادمة - الملوثة بالأيونات المعدنية والنويدات المشعة والمركبات العضوية وغير العضوية والبكتيريا المسببة للأمراض والفيروسات - ضرورية لحياة الإنسان الصحية بسبب فترات الجفاف الممتدة والنمو السكاني، ومؤخراً جداً، الأنظمة الصحية الأكثر صرامة، تم تكثيف هذا الاندفاع من خلال زيادة الطلب على المياه النظيفة. قد تكون تنقية المياه من بين أكثر التطبيقات البيئية تطوراً للمواد النانوية. تعد الابتكارات في تطوير تقنيات جديدة لتحلية المياه من بين أكثر المساعي إثارة واعدة عادة ما تتضمن معالجة المياه الامتزاز أو التحفيز الضوئي للملوثات وتقليلها بواسطة الجسيمات النانوية (NPS) والمعالجة الحيوية. المعالجة هي عملية تحويل الملوثات من سامة إلى أقل سمية في الماء والتربة يمكن تحسين جودة المياه بشكل كبير باستخدام خواص النانو والمحفزات النانوية والنشطات الحيوية النشطة بيولوجيًا. إلى جانب ذلك، تعتبر الأغشية الحفزية ذات البنية النانوية والترشيح المعزز بالنيتروجين من المنتجات المثيرة للاهتمام المشتقة من تكنولوجيا النانو إستراتيجيات جديدة لتنقية المياه مثل المحسن المتشقق الترشيح الفائق موضع ترحيب دائمًا؛ المواد النانوية واعدة للغاية في هذا الصدد على سبيل المثال، تم إثبات أن ألياف الكربون المنشط ذات المسام النانوية بمتوسط حجم مسام يبلغ 1.16 نانومتر تمتص البنزين والتولوين والزيلين والإيثيل بنزين. علاوة على ذلك، بعض المواد النانوية تمتلك خصائص ذاتية مضادة للجراثيم. واحدة من أكثر الميزات إثارة للاهتمام للمواد النانوية وخاصة NPS هي أن مساحة سطحها أكبر من المواد السائبة. قد يكون تشغيل المواد النانوية مع العديد من المجموعات الكيميائية ميزة إضافية تساهم في خصوصية الهدف لهذه المواد. تقنيات معالجة المياه التقليدية بما في ذلك التناضح العكسي والتقطير والرمل الحيوي والتخثر والتلبد والترشيح غير قادرة على إزالة جميع أيونات المعادن الثقيلة. لذلك، هناك حاجة إلى طرق وأغشية أكثر قوة لاستخدامها في تنقية المياه يمكن استخدام المواد النانوية لمعالجة المياه غير العضوية الملوثة، وصبغ مياه الصرف الصحي، ومياه الصرف الصحي لصناعة الورق، ومبيدات الآفات مياه الصرف الصحي والمياه العادمة الزيتية بأبسط طريقة، تقوم المواد الماصة بإزالة الملوثات من المياه الملوثة وبالتالي تستخدم على نطاق واسع كوسيط فصل. علاوة على ذلك، تمتلك بعض المواد النانوية قدرات اختزالية ممتازة ويمكن بالتالي استخدامها لجعل الملوثات السامة أقل سمية. أحد الأمثلة الجيدة هو الحديد عديم التكافؤ الذي يحتوي على استخدامه على نطاق واسع لتقليل الملوثات العضوية في المياه الملوثة في الموقع أو فوق سطح الأرض. الميزة الإضافية للحديد عديم التكافؤ هو أنه عند التطبيق البيئي، فإنه لا ينتج منتجات ثانوية وسيطة يتم ملاحظتها عادةً عند استخدام مساحيق الحديد التجارية. تم اقتراح ستة خصائص رئيسية للمواد النانوية للتمييز في الدراسات البيئية: الحجم الذوبان، مساحة السطح، شحنة السطح والتركيب الكيميائي للسطح. قد تكون المعلومات المتعلقة بتوزيع الحجم، والبنية البلورية، والتشكل، والتكتل التشتت، وما إلى ذلك، على سبيل المثال، تمتلك أكاسيد المعادن ذات الهياكل الهرمية مساحة سطح عالية بالإضافة إلى نسبة سطح إلى كتلة عالية، وبالتالي المزيد من المجموعات الوظيفية السطحية التي تجعلها مرشحة بشكل أفضل لإزالة أيونات المعادن الثقيلة مثل (As (V وCr (السادس). أن الأنيونات العضوية البسيطة يمكن تؤثر ببساطة على درجة التحول الذاتي الكيميائي للجسيمات غير المتبلورة إلى أصداف بلورية، وتجميعها الذاتي اللاحق في بنى معقدة ذات رتبة أعلى. يمكن معالجة التبلور، ومساحة السطح المحددة، والبنية المسامية للنواة / القشرة المجوفة من البوهمايت والكرات المجهرية المجوفة التي تم تحضيرها في هذه الدراسة عن طريق تغيير تركيز طرطرات الصوديوم وتغيير وقت التفاعل. أثرت هذه الميزات بشكل كبير على قدرة امتصاص الكرات المجهرية لأحمر الكونغو والفينول في محلول مائي. يمكن تحسين قدرة امتصاص الكرات المجهرية البوهيميت جزئيًا عن طريق زيادة تركيز طرطرات الصوديوم. وبالمثل، تم إثبات أن Y-AlOOH جديدة مُجمَّعة ذاتيًا، أحادية التشتت شبيهة بالزهور ذات بنية هرمية فائقة، تمتلك مساحة كبيرة من Brunauer و Emmett و (Teller (BET تبلغ 145.5 مترًا مربعًا دولارًا للجرام 1 ولإزالة الرصاص بسرعة ) (II) وأيونات الزئبق (II) من المحاليل المائية  بشكل عام، تمتلك المواد المثالية لإزالة أيونات المعادن الثقيلة بعض الخصائص المحددة: فهي غير مكلفة؛ لديهم قدرة مميزة على امتصاص المعادن الثقيلة وكذلك القدرة على تحويل أيونات التكافؤ العالية إلى أيونات تكافؤ منخفضة أو صفر تكافؤ لتقليل تسمم. تتضمن أمثلة المواد التي تلبي هذه المتطلبات أكاسيد الحديد النانوي والسيليكات والزيوليت المسامية. في مقالة المراجعة هذه، ركزنا بشكل أساسي على تطبيق المواد النانوية مثل المعادن التي تحتوي على NPS، والمواد النانوية التيتانيا، والمواد النانوية الكربونية (على سبيل المثال ، الأنابيب النانوية الكربونية) . الأنابيب النانوية الكربونية والمواد المتشعبة والمواد النانوية الفضية في تنقية المياه.