在2015年的全球风险陈诉中 ，世界经济论坛将水�；胖劣跋旆缦盏氖孜� ，影响风险凌驾了大规模杀伤性武器 ，州际冲突和熏染性疾病流传。
人们对淡水资源的依赖性有据可查 ，在2015年联合国世界水资源生长陈诉中 ，未来十五年的全球水需求与水供应之间存在40%的短缺。
农业对水的需求量最大 ，世界上90%的最不发达国家和地域 ，可用水和人类健康、食品生产都存在着明显的关联。
低成本的水需求
许多存在严重水资源短缺的地域都依靠海水淡化来进行淡水的供应。海水淡化的技术包罗反渗透 ，但是海水淡化处置的水十分昂贵。
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加利福尼亚州卡尔斯巴德的海水淡化厂作为最大的海水淡化处置厂 ，一天供水50加仑 ，其中7%的饮用水供应圣地亚哥地域 ，但这会消耗能量约750 mw /天。大多数反渗透站的能源消耗凌驾水生产成本的50%。
为了解决水压力的问题 ，所有的水处置技术都要求精确控制孔隙巨细、高度耐污染性和节约能源 ，即使将现在的生产效率提高10%也不具有重大的意义。
完美的缺陷
十年前 ，当人们意识到水中离子和分子的疏散都是纳米尺度时 ，就开始利用纳米技术解决水问题。关于实现水的过滤进行了许多实验 ，但普遍的水过滤产物尺寸较小 ，这让我一度怀疑将纳米技术用于水净化领域的前景。
幸运的是 ，近来石墨烯在种种领域包罗水净化领域进行不停的生长。诺贝尔奖得主Andrei Geim和Rahul Nair指出 ，虽然在电子领域 ，缺陷是需要制止的 ，但是在水净化领域 ，石墨烯的缺陷可以实现除了水蒸气之外的高度不透水性。虽然精确控制孔的巨细十分困难 ，但很多人都实验将石墨烯应用于水净化领域。
在石墨烯上打孔
田纳西州橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员利用新技术制造纳米多孔石墨烯膜 ，该石墨烯膜是在单层石墨烯上制备纳米孔。该技术通过化学沉积法(CVD) ，在氧等离子体上生长石墨烯 ，并将一些碳原子从晶格中拔出 ，来创建孔洞。与氧等离子体接触的时间越长 ，石墨烯的孔越大。
如图所示 ，红色为石墨烯(蜂窝结构放大圆圈) ，黄色为硅原子 ，橙色的补丁为残余聚合物。图片来源：美国橡树岭国家实验室能源部。
麻省理工大学(MIT)的研究人员接纳另一种要领 ，将镓离子束轰击石墨烯外貌来制备孔洞 ，然后通过腐蚀精确控制孔隙的巨细。类似地 ，宾夕法尼亚州立大学的研究人员也利用该要领 ，通过缺陷进行水的运输。
但问题是 ，这些技术都处于早期阶段 ，目前来说 ，生产具有大面积缺陷的石墨烯还不太可能。
过滤中存在的小孔
膜的使用可能是解决水净化问题最简单的要领 ，但防止膜中污垢的存在比力困难。现实中 ，水含有多种污染物 ，其中微乳剂油特别容易污染膜 ，必须使用酸或碱清洗膜 ，甚至将膜清洗到全新的水平才可以使用。
英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)最近推出了价值£4600000的下一代持久性“永久”膜工程。包罗青石全球科技 ，庄信万丰 ，赢创 ，葛兰素史克 ，英国石油(BP) ，盎格鲁用水 ，赛文特伦特用水 ，泰晤士水务公司和苏格兰水务在内的若干家公司 ，与曼彻斯特大学联合研发石墨烯质料。
向自然学习
石墨烯薄膜也可以应用于水净化领域。南卡罗莱纳大学的Miao Yu 和Hang Li模仿鱼鳞的功效和结构 ，制备出完全可恢复的高流量抗污油/水疏散膜。
模拟笼罩鱼鳞外貌稀薄黏液层的超薄涂层 ，并结合石墨烯的波片结构和膜的内在粗拙度 ，乐成地再现了鱼鳞的粗拙分层结构。
膜性能评估测试表明 ，通过水冲洗膜外貌 ，膜的恢复水平到达100% ，与传统膜相比 ，其纯水通量率(膜传输的水量)提高了两个数量级。这是由于石墨烯片之间存在间距 ，从而允许水分子利用纳米毛细管作用通过 ，阻隔了污染物。
凭据石墨烯水处置膜技术 ，公司将其商业化应用 ，预计将直接为海水淡化技术带来高达90%的节能率。另外 ，这项技术的膜生产过程较为简单 ，即将石墨烯片直接沉积在现有的过滤质料上。
制止重塑
从商业角度来看 ，将石墨烯涂层应用于现有的过滤介质很有意义。但是科学家们经常凭据第一原理 ，试图重塑质料 ，这可能会导致产物的研制时间泛起延误。
现在的最乐成的科技产物(如iPod或Uber)的开发没有进行基础数据的重塑。直接利用现有的技术基础设施 ，可以更快的占领产物市场。
虽然开发出健全、低成本、高效的石墨烯过滤系统还有许多路要走 ，但是基于石墨烯可以进行水的传输 ，我们别无选择。也许未来我们可以转变思路 ，找到其他解决日益严重水�；拇胧�。