با کاهش سایز (ابعاد) ذرات نسبت سطح به
حجم آنها بالا می‌رود. از اینرو برهمکنش شیمیایی و فیزیکی این مواد با سایر
مواد بیشتر می‌شود. این خاصیت موجب رشد روز افزون استفاده از نانوذرات
برای پاکسازی آلودگی‌های آب شده است. مواد نانومتری خاص قادرند فلزات سمی و
سنگین، ترکیبات آلی و معدنی و حتی فلزات رادیواکترویسته را جذب و از آب
جدا کنند. جالب آن است که با تمیزسازی این این مواد، از نانوذرات بارها
می‌توان استفاده کرد.
یکی از روش‌های جداسازی ذرات معلق و مواد آلی محلول در آب که به طور وسیعی استفاده می‌شود، افزودن مواد جذب کننده به آب است. با توجه به افزایش خواص سطحی به حجمی مواد با کاهش سایز، استفاده از نانومواد در این روش راهکاری موثر است. برای مثال به نمونه‌ّای زیر توجه فرمایید:
۱. جذب فلزات سنگین مانند Pb، Cu،Cd و ... به کمک نانو لولههای کربنی تک دیواره
۲. جذب As به کمک ترکیب نانو لولههای کربنی و نانو ذرات اکسید سدیم
۳. جذب As و Cr با نانو ذرات اکسید آهن
۴. جذب Cr و Ni و Zn و Cu و Cd به کمک نانو زئولیت‌ها و نانوذرات اکسید آهن
۵. جذب مواد آلی فرار، رنگ‌های آلی و سایر ترکیبات آلی با نانو ذرات گرافیتی و نانوذرات آهن
۶. جذب نفتالین به کمک فولِرِن‌ها
۷. جذب نیترات به کمک ترکیبات پلادیم-مس
۸. گندردایی آب با نانو ذرات نقره