Роль наноматериалов и нанотехнологий в очистке сточных вод:библиометрический анализ

Фон

С тех пор, как были выдвинуты термины «наноматериал» и «нанотехнология», они были в центре внимания научной области как внутри, так и между дисциплинами. Возможно, из-за постоянного финансирования исследований и научных достижений в области нанометров, новые сети NN способствуют развитию таких областей, как химия [1] и материаловедение, медицина и фармакология [2], электроника и фотоника, окружающая среда и энергия [3]. Более того, NN также играют жизненно важную роль в очистке сточных вод из-за их большой площади поверхности и высокой реакционной способности [4, 5].

В связи с постоянно растущим повышением уровня жизни населения во всем мире, массивные сточные воды будут создавать серьезные проблемы и бремя для нашего общества [6]. Система очистки сточных вод - это точка соединения сточных вод и естественных источников воды, таких как реки, озера, водохранилища и грунтовые воды. Следовательно, эффективность системы очистки сточных вод будет иметь большое влияние на оборот воды. Во многих случаях надлежащая очистка сточных вод гарантирует безопасность питьевой воды [7] и восстановление ресурсов [8]. Поэтому не будет преувеличением сделать технологические инновации ведущей целью в очистке сточных вод. К счастью, сети NN предоставляют нам больше возможностей. Система очистки сточных вод и водоснабжения следующего поколения, основанная на NN, может быть высокоэффективной [9], экологически чистой, без побочных продуктов [10], а также экономически целесообразной [11]. НС обеспечивают высокую эффективность очистки сточных вод с основным применением адсорбции [12], мембран и мембранного процесса [13], фотокатализатора, дезинфекции и микробиологического контроля, зондирования и мониторинга [14]. Принимая во внимание тот факт, что увеличивающееся количество наночастиц промышленного производства в конечном итоге найдет путь в очистные сооружения, некоторые исследователи выразили озабоченность по поводу возможного влияния на процесс утилизации [15]. Для лучшего понимания того, какую роль НС играют в очистке сточных вод, требуется количественная и качественная оценка в соответствии с научными рекомендациями.

В последние годы библиометрический метод был определен как новая стратегия для быстрого и точного определения полезных моментов на основе массивной информации. Его можно использовать для математической оценки развития предметной области в течение определенного периода. Zyoud et al. [16] предложили руководство для будущих исследований токсичности лития, изучив соответствующие публикации за почти столетие с помощью библиометрического метода. Zhang et al. [17] провели библиометрический анализ водного следа и обнаружили, что такие факторы, как взаимосвязь воды, пищи и энергии и движущий механизм изменения водного следа, способствовали развитию этой области. Ятаганбаба и др. [18] представили библиометрические измерения в материалах фазового перехода и объектах инкапсуляции и предоставили информацию для будущих исследований. CiteSpace разработан как программное обеспечение для визуализации предметной области [19]. И центральными концепциями этого инструмента являются обнаружение пакетов, центральность промежуточности и гетерогенные сети [20]. Кроме того, он может представлять результаты в удобном для понимания визуальном формате с помощью диаграмм [21]. По указанным выше причинам CiteSpace становится все более популярным среди научных сотрудников [22, 23].

Учитывая экспоненциальный рост значимости и количества публикаций, критический анализ его прошлых, текущих и будущих исследований является актуальным. В данной статье делается попытка изучить развитие НС в научных исследованиях, связанных с очисткой сточных вод, с 1997 по 2016 год с использованием комбинированной библиометрической методики и метода CiteSpace.

Методы

Источники данных

Web of Science Core Collection охватывает большинство важных журналов и широко применяется в различных областях науки [24, 25]. Чтобы получить квалифицированную информацию по теме NN в очистке сточных вод, наш источник данных был взят из базы данных Science Citation Index Expanded (SCI). Чтобы получить надежные и точные записи, в качестве стратегии поиска использовались «нано *» и «очистка сточных вод», или «очистка сточных вод», или «удаление сточных вод», или «удаление сточных вод». Поиск проводился 30 июня 2017 года, и публикации были отобраны за период с 1997 по 2016 годы. Затем было собрано 2604 записи.

Библиометрический анализ

Библиометрия - это комплексный метод, связанный с математическими и статистическими методами, для количественного определения распределения, вариативности и взаимосвязей публикаций на основе общедоступных баз данных [26]. После разделения достоверной информации станет возможным дальнейший анализ литературных характеристик и лежащих в основе знаний.

Анализ социальных сетей - полезный инструмент для представления и анализа реляционных данных [27]. Он обеспечивает метод количественного измерения множественных отношений между разными социальными ролями. Geph - это распространенное программное обеспечение для анализа социальных сетей [28]. И в этом исследовании он будет применяться для отображения сетей сотрудничества между ведущими производительными странами / территориями и институтами.

Анализ визуализации

Визуализационный анализ относится к представлению большого количества данных на карте с помощью различных инструментов сетевого моделирования [23]. В следующем исследовании CiteSpace будет использоваться для изучения совпадающих ключевых слов. И ArcGIS будет использоваться, чтобы проиллюстрировать распределение организаций по всему миру.

Результаты и обсуждение

Характеристики исследовательских публикаций

Из 2604 записей о НС в очистке сточных вод, «Статья» составляла 91,90% (2393 записи), в то время как Обзорный и Рабочий документ составлял около 7,45% (194 записи) и 5,45% (142 записи), соответственно. Записи других типов составили менее 1%, включая тезисы собрания, главы книги, новости, редакционные материалы и исправления. В этой статье доработана только статья.

Статьи, напечатанные на английском языке, составили 98,96% от общего числа записей, затем на китайском - 0,71%. Доля всех остальных пяти языков, включая французский, немецкий, малайский, польский и испанский, была менее 0,4%. Учитывая, что многие китайские авторы участвовали в исследовании НС в очистке сточных вод, рассматриваются как английские, так и китайские статьи.

Как видно на рис. 1, гистограмма показывает вариации статей, связанных с NN при очистке сточных вод, в период с 1997 по 2016 год. Первый пятилетний период характеризовался низким уровнем публикаций, в среднем 5 в год. В период с 2002 по 2006 год среднее количество публикаций составило около 25, что всего в пять раз больше, чем за предыдущий период. После неуклонного роста с 48 в 2007 году до 74 в 2009 году годовой рекорд публикации превысил 100 и достиг 138 в 2011 году. В течение следующих 5 лет темпы публикации росли быстро и существенно. Таким образом, это показывает, что эта тема привлекает все больший интерес в научной сфере. Подгоночные кривые на рис. 1 дают представление об экспоненциальном росте в этой области. И точное соотношение между годом (x) и номером публикации (y) было указано в математической форме. Это гарантирует, что исследования NN в очистке сточных вод останутся актуальной темой в ближайшие годы.

Число ежегодных публикаций шести ведущих продуктивных стран за 1997–2016 годы. TP:общее количество публикаций. Число после страны - это общее количество публикаций этой страны в этом поле за период времени

График на рис. 1 показывает годовые показатели выпуска публикаций в шести наиболее продуктивных странах. Несмотря на низкий уровень издательского дела, США в целом сыграли роль пионера в этой области в течение первого десятилетия. После этого количество публикаций в Китае в течение следующего десятилетия продолжало устойчиво расти и заняло лидирующую позицию с 962 статьями. Это связано с Национальным планом среднесрочного и долгосрочного плана развития науки и технологий (2006–2020 гг.), В котором экологические наноматериалы и нанотехнологии стали стратегически важными. Тенденция роста наблюдалась и в США, но в гораздо более мягкой форме. К концу 2016 года в США было всего 324 публикации. Однако количество работ по НС в очистке сточных вод в Иране (140), Индии (105), Южной Корее (104) и Испании (101) не увеличивалось. демонстрируют явный рост до последних 5 лет. Между ними и двумя ведущими странами наблюдался явный разрыв. В результате можно проиллюстрировать, что высокопроизводительные страны внесли свой вклад в общее развитие этой области.

Вклад стран / территорий

Адрес и принадлежность к каждой записи могут рассматриваться как эффективная информация для оценки стран / территорий и институтов. Поскольку адреса авторов отсутствуют, всего 2391 статья была применена к анализу в этом разделе. За два десятилетия в 83 странах / территориях были опубликованы записи о ННС в очистке сточных вод. На 20 ведущих стран / территорий пришлось 83,95% от общего числа публикаций.

В таблице 1 20 наиболее продуктивных стран / территорий были ранжированы в соответствии с их публикациями, количеством и процентом публикаций без международного сотрудничества и в рамках международного сотрудничества, количеством публикаций, опубликованных первым автором и корреспондентом, а также информацией о h-индексе. По всем параметрам Китай продемонстрировал преимущество перед США, второй производительной страной в списке. Примечательно, что США добились значительного сотрудничества и производительности по индексу Хирша, при этом Китай опубликовал лишь одну треть по количеству публикаций. Учитывая, что индекс Хирша можно использовать в качестве индикатора для измерения как воздействия, так и количества публикаций, он указывает на то, что в США, возможно, больше доля высококачественных публикаций, чем в Китае. По сравнению с США Иран заметно отставал по всем параметрам. Что касается ранга сотрудничества и индекса Хирша, то Иран занял только двадцатое и одиннадцатое места соответственно. Помимо Китая и США, Австралия, занимающая седьмое место по общему количеству публикаций, представила больше всего мероприятий, чем любые другие страны. Несмотря на отсутствие превосходства по общему количеству публикаций, Австралия, Сингапур, Германия и Канада получили относительно более высокие позиции по индексу Хирша.

Затем был применен анализ социальных сетей для анализа отношений соавторов среди 30 ведущих продуктивных стран / территорий. И результаты показаны на рис. 2. Примечательно, что США и Китай работали наиболее тесно среди всех стран / территорий. Они выпустили 66 публикаций в соавторстве. Кроме того, примечательным было сотрудничество между Китаем и Гонконгом, Саудовской Аравией и Великобританией. В отличие от Китая, который наладил относительно интенсивное сотрудничество с определенными странами / территориями, США поддерживали связь с большим числом стран / территорий, хотя и с меньшей плотностью.

Сеть сотрудничества 30 ведущих стран / территорий

Вклад и распространение институтов

По информации адресов авторов, 1871 учреждение проявляет интерес к НС по очистке сточных вод. И Дополнительный файл 1:На рисунке S1 показаны все найденные учреждения по всему миру. Районы с высокой плотностью распределения в основном происходят из трех основных экономических регионов, а именно из Европы, Восточной Азии и Северной Америки. Больше всего учреждений было в Европе, за ней следуют Восточная Азия и Северная Америка соответственно.

Как указано в таблице 2, около двух третей из 30 ведущих институтов были из Китая, два из Сингапура, один из Ирана, Малайзии и США. Китайская академия наук предоставила наибольшее количество публикаций в этой области (149), за ней следуют Университет Тунцзи (49) и Харбинский технологический институт (40). Более половины всех статей (54,75%) касались сотрудничества между учреждениями. Ранг номера публикации по институту первого автора, корреспонденту и институту автора в целом соответствовал общему количеству публикаций. Примечательно, что Чжэцзянский университет и Государственный университет Аризоны, не достигнув значительных результатов по общему количеству публикаций, заняли восьмое и девятое места в стране первого автора и страны автора-корреспондента, соответственно. По индексу Хирша первое место сохранила Академия наук Китая. Тем не менее, Национальный университет Сингапура, Университет Тонжи, Шанхайский университет Цзяо Тонг и Технологический университет Наньян с разными рангами имели одинаковый индекс Хирша (16 или 17).

Как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S2, Китайская академия наук, Китай и Университет науки и технологий Китая поддерживают тесные отношения сотрудничества. Стоит отметить, что большая часть сотрудничества была между китайскими учреждениями. В качестве центра сети Китайская академия наук поддерживала партнерские отношения почти со всеми отечественными учреждениями, но ограничивала связь с зарубежными странами. Кроме того, Харбинский технологический институт (Китай) также хорошо сотрудничал с шестью другими институтами. Кроме того, ETH, Швейцария и Государственный университет Аризоны, Исламский университет Азад и Университет Текнол Малайзия продемонстрировали сотрудничество только друг с другом, но потеряли связь со всей сетью сотрудничества. Необходимо отметить, что Университет Дьюка из США не показан на рис. 3. Это означает, что он не сотрудничал с остальными из 30 ведущих учебных заведений.

Сеть сотрудничества 30 ведущих производственных институтов

Ежегодная публикация пяти ведущих производственных институтов за два десятилетия, показанная в Дополнительном файле 1:Рисунок S2. До 2005 года среди этих пяти ведущих институтов почти не было публикаций. С тех пор количество публикаций быстро росло, несмотря на очевидные колебания в некоторые годы. В 2011 году Китайская академия наук сделала гигантский шаг вперед и обогнала другие четыре института. После этого он сохранил более высокие темпы роста и занял первое место в течение последних 5 лет. Тенденция развития этих пяти наиболее продуктивных институтов свидетельствует о том, что эта область все чаще становится центром внимания исследователей во всем мире.

Распределение тематических категорий и журналов

Все найденные статьи разделены на 44 тематические категории. Как указано в таблице 3, инженерия заняла первое место с 1069 записями, затем химия с 757 записями, а также науки об окружающей среде и экология с 702 записями соответственно. Как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S3, число шести наиболее продуктивных категорий предметов неуклонно росло после того, как за первые 5 лет они почти не росли. До 2015 года инженерия росла относительно высокими темпами и постоянно занимала лидирующие позиции. Тем не менее, химия продемонстрировала ошеломляющий рост после 2011 года и получила преимущество перед науками об окружающей среде, экологией и инженерией в 2014 и 2016 годах соответственно. Возможная причина заключалась в том, что исследователи осознали важность химического механизма поведения NN при очистке сточных вод. Последовательный рост экологических наук и экологии, а также водных ресурсов подразумевает важное и потенциальное влияние НС на окружающую среду. Процветание инженерии, материаловедения, науки и технологий - другие темы, возможно, связаны с появлением новых сетей.

2393 статьи разделены на 449 журналов. И, как указано в Таблице 4, вклад 20 ведущих журналов во все публикации составил 47,20%. Rsc Advances, всеобъемлющий журнал для химических наук, был самым продуктивным журналом с 108 записями, за которыми следуют «Опреснение» и «Опреснение и очистка воды» с 97 и 96 записями соответственно. Обладая очень высокой репутацией в области охраны окружающей среды во всем мире, Экологическая наука и технологии заняли седьмое место с 76 записями. Это подразумевало, что НС все больше волнуют экологические проблемы. Кроме того, было очевидно, что большинство журналов, перечисленных в таблице 4, имеют высокое значение импакт-фактора (IF), 65% которого находится в диапазоне от 4,2 до 9,5. В целом, IF считается эффективным индикатором качества журнала [29]. Следовательно, это свидетельствовало о распространенности данной темы среди выдающихся ученых.

Дополнительный файл 1 На рисунке S4 показаны показатели публикации пяти ведущих журналов. Очевидно, что последние 2 и 3 года были отмечены стремительными тенденциями в области RSC Advances, опреснения и водоочистки. Однако опреснение резко упало в 2012 году и впоследствии оставалось на еще более низком уровне, чем в период с 2005 по 2010 год. Более того, колебания в других четырех журналах увеличивались в течение всего периода времени. Он продемонстрировал, что исследование НС в очистке сточных вод широко переросло в перекрестное исследование.

Основные области исследований

Ключевые слова статьи могут предложить важные моменты, связанные с ее основными идеями. Обнаружение всплесков в CiteSpace может извлекать ключевые слова из всплесков как признаки новых тенденций в отношении сетевых сетей в очистке сточных вод [30]. В этом разделе было проанализировано только 2386 записей, потому что еще 7 записей оказались недействительными с неполной информацией.

Сеть, визуализированная на временной шкале на основе ключевых слов, показана на рис. 4. Цвет круга и линии в сети соответствовал годам подряд в верхней части самого рисунка. Каждая точка представляла узел в сети. А узлы - это ключевые слова. Линии между узлами предполагают одновременные связи. Следует подчеркнуть, что выделенные узлы со значительными областями исследования выделены фиолетовой полосой. А более толстые фиолетовые полосы предполагают более высокую частоту совпадения [31]. В частности, адсорбция (430), деградация (306), нанофильтрация (264), обратный осмос (132), мембрана (130), TiO ₂ (183), фотокатализ (124), ультрафильтрация (114), r emoval (461) и нанокомпозит (157) были часто встречающимися ключевыми словами, появившимися на более ранней стадии. Например, углеродные нанотрубки (120), сорбция (96), TiO ₂ нанотрубка (72), фотокаталитическое разложение (71), фотокатализатор (55), наночастица серебра (103), составной (139), гидротермальный синтез (34), оксид графена (60), графен (43), осадок сточных вод (37), преобразование (34) и магнитная наночастица (33) были часто используемыми ключевыми словами в последнее время. Это продемонстрировало, что они были центром исследований НС по очистке сточных вод.

Просмотр временной шкалы сети, связанной с совпадающими ключевыми словами

Взрыв ключевых слов является эффективным индикатором горячих точек исследования в обсуждаемой области [22]. Пакет ключевых слов предполагает, что конкретное ключевое слово находится в контакте с растущим числом других ключевых слов и привлекает большое внимание в научной области. В таблице 5 перечислены 20 ключевых слов с наибольшим всплеском в период с 1997 по 2016 год. Год в последнем столбце представляет собой определенный период всплеска ключевых слов. С 1998 г. начало появляться большое количество ключевых слов. И в тройку самых сильных - нанофильтрация . , r обратный осмос и ультрафильтрация с длительным периодом исчезновения 14, 10 и 13 лет соответственно. Принятие нанофильтрации , например, всплеск начался в 1998 году и закончился в 2011 году. Это означало нанофильтрацию привлекала особое внимание и использовалась для исследования в период с 1998 по 2011 год. Как правило, период всплеска ключевых слов соответствовал результатам на рис. 4. Подобно высокочастотным ключевым словам, большинство всплесков ключевых слов касались основные нанотехнологии очистки воды и применение НС. Кроме того, самые последние всплески ключевых слов были составными . , графен , и осадок сточных вод . Это может означать, что композитные наноматериалы и графен являются новой тенденцией. Между тем, объем исследований НС распространяется на исследования осадка сточных вод.

Самые цитируемые статьи

Наиболее цитируемые публикации также являются полезным указателем, демонстрирующим исследовательский интерес и горячую точку в научной области [32]. 10 наиболее цитируемых публикаций за указанный промежуток времени, а также 3 наиболее цитируемых за каждые 3 года почти все были перечислены в таблице 6. Экологическая наука и технологии, а также исследования водных ресурсов были наиболее распространенными журналами для 10 наиболее цитируемых статей. по 5 и 3 штуки соответственно. Наибольший вклад во все перечисленные цитаты внесли США, на втором месте - Китай.

Анализируя цитаты, было обнаружено, что использование различных NN для удаления загрязняющих веществ из сточных вод неизменно остается актуальной. Разработка и применение новых наноматериалов были популярными темами среди всех упомянутых статей. В целом горячие точки, найденные в соответствии с широко цитируемыми публикациями, показали аналогичную тенденцию, что и в части 3.5. И это особенно заметно на примере высокоцитируемых статей за последние 3 года. Из девяти статей четыре исследования были основаны на графене . использование в очистке сточных вод. Кроме того, магнитная наночастица , углеродные нанотрубки , и s другие наночастицы также были указаны в пяти листах слева. Кроме того, следует отметить, что негативное воздействие наноматериалов как на человека, так и на окружающую среду также привлекло внимание исследователей. Было высказано предположение, что исследователи рассматривают наноматериалы рационально, несмотря на эволюцию, которую они привносят в наше общество.

Текущее и возможное применение NN при очистке сточных вод

Адсорбция, мембранная фильтрация, зондирование и обнаружение были четырьмя фокусами в 3.4–3.6 на основе библиометрического анализа. Он был основан на основных функциях НС по очистке сточных вод. Хотя загрязнение воды увеличивалось и появлялось из множества источников, механизмы, к которым мы обращались для устранения проблем, мало менялись. Таким образом, мы критически рассмотрели настоящее и будущее НС из четырех категорий, упомянутых выше. Потенциальный риск сетевых сетей здесь не подробно описывался для выхода за пределы области приложений.

Адсорбция

Адсорбция была предпочтительнее других водных стратегий из-за ее простоты в эксплуатации и универсальности для обычных органических и неорганических загрязнителей [33]. Наноструктуры, зависящие от размера, гарантировали присущие наноматериалам преимущества в сопоставимой удельной площади поверхности или активных центрах, которые были давними узкими местами для обычных адсорбентов. Наноадсорбенты на основе углерода, обычно углеродные аэрогели [34], углеродные нанотрубки (УНТ) [35], графен [36] и их состояния гибридизации [37], были многообещающими для очистки сточных вод, а их отличные характеристики для тяжелых металлов и органических удаление загрязняющих веществ продемонстрировали в целом. Из-за гидрофобности своей графитовой поверхности наноадсорбенты на основе углерода образовывали рыхлые агрегаты, которые уменьшали эффективную площадь поверхности и увеличивали энергию адсорбции. Хотя функциональные группы или наночастицы оксидов металлов были введены для устранения этого недостатка, их полное извлечение из воды после процесса адсорбции оставалось эксплуатационными затратами [38]. Регенерация и повторное использование наноразмерных адсорбентов на основе углерода может быть достигнуто за счет снижения водного pH [39]. Адсорбционная способность после регенерации была относительно стабильной. Несмотря на то, что за последние годы был достигнут впечатляющий прогресс, на этапах производства и очистки часто появляются загрязняющие вещества и примеси, и даже происходит деградация структуры. Кроме того, синтез углеродных наночастиц с желаемой или однородной пористой сеткой по-прежнему остается основной проблемой для всех исследований в этой области.

В форме порошка наноадсорбенты легко интегрируются в существующие процессы обработки в любых суспензионных реакторах, относящихся к процессу смешивания. В то время как для разделения и извлечения наноадсорбентов требуется согласованная технология разделения. Некоторые улучшения были сделаны для фиксации наночастиц в гранулах / шариках с образованием нанонагруженной системы. Дальнейший процесс разделения может быть пропущен в данных обстоятельствах, однако могут возникнуть проблемы, связанные с ограничениями массопереноса и потерей напора.

Мембранная фильтрация

Как общий компонент системы очистки воды и сточных вод, мембранные процессы были разделены на микрофильтрацию (MF), ультрафильтрацию (UF) и нанофильтрацию (NF) в зависимости от их размера [40]. Поскольку ключевой частью мембранных процессов был фильтрующий материал, НС вносили свой вклад в более эффективные процессы фильтрации воды (нановолоконные мембраны, нанокомпозитные мембраны, тонкопленочные нанокомпозитные (ТФН) мембраны) [40]. Высокое потребление энергии, сокращение срока службы и нарушение фильтрации из-за засорения мембраны были основными проблемами мембранных процессов. Модифицированные мембраны с функциональными наноматериалами рассматривались как многообещающая возможность решить эту дилемму. За счет декорирования неорганическими наночастицами, такими как оксид алюминия [41], кремний [42], цеолит и TiO [43], гидрофильность мембраны [44] была увеличена, чтобы избежать загрязнения. Мембрана TFN, новая концепция исследовательской группы Хука, была инициирована внедрением наночастиц цеолита NaA в слой полиамида с образованием композитной мембраны [45]. И было достигнуто значительное увеличение потока через мембрану по сравнению с обычной мембраной TFC ​​[45]. Однако в этой области ожидалось значимое исследование того, как наноматериалы улучшают характеристики полиамидного слоя мембраны TFN. Кроме того, нано-Ag был добавлен на полимерные мембраны для предотвращения образования биопленок [46] и уничтожения вирусов [47] на поверхности мембраны. TiO ₂ наноматериалы на основе наноматериалов и наночастицы металлических / биметаллических катализаторов, такие как наночастицы нуль-валентного железа (nZVI), были обычным катализатором деградации загрязняющих веществ, поэтому их включение в мембраны могло бы эффективно уменьшить удержание остатков.

Датчик и обнаружение

Огромное количество синтетических органических соединений, таких как ПАУ, ПХБ и ПБДЭ, вызывало загрязнение воды в чрезвычайно низкой концентрации. Основная проблема очистки сточных вод заключалась в их быстром и точном обнаружении. Для многих наноматериалы были отличными адсорбентами; они концентрировали загрязнение, чтобы соответствовать порогу обнаружения. УНТ использовались в реальных пробах воды для обнаружения органических соединений [48]. Au-TiO ₂ Нанокомпозит показал хорошую линейность по отношению к инсектицидам на основе следовых органических фосфатов (ФО) при уровне 1,0 нг / мл [49]. Многофункциональный массив нанотрубок на основе TiO ₂ был использован для обнаружения гербицида 4-хлорфенола (4-CP), дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D) и метилпаратиона (MP) [50]. Патоген и вирус также рассматриваются как долгосрочная угроза в сточных водах. Благодаря большому соотношению поверхность / объем в наноразмерных устройствах, нанобиосенсоры, зависящие от NN, были быстрыми и своевременными в диагностике некоторых патогенов и вирусов. Квантовые точки [51], углеродные нанотрубки [52], оксид графена [53], кремнезем [54] и металлические наночастицы [55, 56] были прочной основой для сенсорных и детекторных технологий. Настоящие задачи направлены на устранение ложного обнаружения патогенов и вирусов в сложной пробе сточных вод. Кроме того, творческим делом станут исследования и разработки портативных и многоразовых детекторов.

Выводы

Библиометрический метод был применен для исследования развития НС в очистке сточных вод. Количество публикаций за рассматриваемые два десятилетия росло в геометрической прогрессии. Китай был самой производительной страной и составил 40,22% (962) от общего количества статей с самым высоким индексом Хирша (62). Однако США, на долю которых приходится лишь треть публикаций Китая, достигли приблизительного индекса Хирша (55). In addition, both China and USA also took overwhelming advantages over other countries/territories in international collaboration. And strongest cooperation relationships were observed between them. Chinese Academy of Science had strongest collaborative ability, but it showed limited communication with overseas institutions.

Graphene, nanotube, magnetic nanoparticle, and silver nanoparticle are hotpots in recent years. And NNs is developing toward a more detailed and sophisticated classification in spatial structure. Different from traditional NNs, nanocomposites with multicomponent or multi-element emerged with optimization and precise control of processing. Researchers are trying to design nanomaterials rather than to prepare them. However, when it comes to practical application, wider commercialization of NNs is urgently needed. Nanoparticles with hazardous and toxic bring risk to environmental safety and public health. Synchronous recovery technology is urgently needed to eliminate its negative effects and realize resources recycle. Though some NNs have been widely applied in water and wastewater treatment, we are far from making the most of them commercially.

Сокращения

CP:

The number of internationally collaborative publications

FP:

The number of publications as first author’s country

NNs:

Nanomaterials and nanotechnologies

R (%):

The rank (the ratio of the number) of a certain item

R(h-index):

The rank (the value of h-index) of a certain item’s

RP:

The number of publications as corresponding author’s country

SP:

The number of single country publications

TP:

The number of total publications