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運用納米技術進行水處理，是近幾十年出現的高新技術。以納米技術處理原水，可以獲得深度凈化的純凈水；以納米技術處理污水，可使之成為符合標準的能夠回收利用的中水。因此，納米技術成為水處理領域深受人們青睞的一支生力軍。目前，運用于水處理的納米技術主要有三種：

一是使用納米材料吸附水中的有害物質。這方面有代表性的是碳納米管。碳納米管自從1991年被首次發現以來，一直是國內外研究的熱點。在水處理中，用作吸附材料的碳納米管均以粉末狀投入水中，由于其巨大的表面效應，能夠強力吸附水中的污染物，能夠實現對污染物的高效去除。這種方法主要適用于對低濃度污染的清除。

二是使用納濾膜對水進行過濾。納濾膜技術是進行大規模污水處理的一種重要手段。

上世紀八十年代初期，美國科學家發明了一種薄層復合膜，由于這種膜在滲透過程中截留率大于95%的分子約為1納米，因而它被命名為“納濾膜”。它在飲用水軟化、有機物脫除、受污染地下水處理、含金屬廢水處理和造紙廢水處理中都能夠發揮巨大作用。使用納濾膜需要的能源相對較少。上世紀90年代以來，有了商品納濾膜的生產，其應用日益廣泛。

三是納米光催化技術。這是近年來環保領域中研究最多、最具發展前景的高新技術之一。

光催化技術以納米二氧化鈦（TiO2）作為光催化劑，在光照下，使水中的有機物發生氧化還原反應，逐步降解，最終完全氧化為環境友好的CO2、H2O和無毒的無機物，從而改善水質或使污水達到排放標準。美國德克薩斯大學曾將納米TiO2涂于漂浮玻璃球表面，用于陽光照射消除海面石油污染的實驗，效果良好。

與傳統技術相比，光催化技術具有三個最顯著的特征：第一，光催化是低溫深度反應技術。光催化氧化可在室溫下將水中的有機污染物完全分解掉，而傳統的高溫焚燒技術則需要在極高溫度下才可將污染物摧毀。第二，光催化技術可將污染物完全氧化成無毒的二氧化碳和水等無害產物，而目前廣泛采用的活性炭吸附法只是將污染物轉移，而吸附劑的飽和通常不可避免地帶來凈化效率顯著下降、吸附劑需后處理、二次污染等問題。第三，光催化可利用太陽光作為光源來活化光催化劑，驅動氧化—還原反應，達到凈化目的。從能源角度，這一特征使得光催化技術更具魅力。

研究表明，納米TiO2能處理多種有毒化合物，迄今為止，已經發現有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線的照射下通過納米TiO2迅速降解，特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法很難降解時，這種技術有著明顯的優勢。