1.工业节水的重要性
水是人类生存和工农业生产领域中极其宝贵的资源。目前，随着世界工农业生产的尹速发展，工业用水量日益增多;城市人口高度集中，淡水供不应求。因此，积极寻找与开发淡水资源，合理利用工业水，大力开展节约用水，是世界各国当务之急。
世界各国每年需要工业用水量已超过l万亿吨，工业用水占总用水量的80%左右，而冷却水又占工业用水80%以上。许多工业部门需要的工业冷却水数量很大，如冶炼一吨钢用水量为200吨;一吨合成氨需480吨水;一吨人造纤维需l200～1800吨水;一吨合成橡胶需2750吨水嘲。如果将直流冷却水改为循环冷却水，提高水的浓度倍数，就可以大量节约用水量。
循环冷却水，由于水中的矿物质不断增加，往往混入一些二氧化硫、硫化氢等腐蚀介质及菌、藻类、泥沙等杂质，因而锅炉、凉水塔、换热器、贮槽及管道等，经常结成硬垢、软垢、淤泥和苔藓等杂质。为了减少金属腐蚀，提高设备利用率，节约能源、水源，防止环境污染，达到文明生产目的，在循环冷却水中，需要添加各种优良的水处理剂。工业用水的处理方法，可分为物理处理，化学处理和生物处理法。为了满足工业用水，城市用水和废水处理的需要，水处理剂的产量、品种及产值将有迅速增长。
2.水处理剂的主要品种
针对不同对象(不同用户)、不同要求，而选择适宜的药剂或复配药剂，组成最佳水处理的配方，这种药剂称其为水处理剂，其相应的配套处理的技术对水质进行处理，使水质达到符合要求的标准，这一过程即称为水处理技术。
水处理剂是精细化工产品中的一个主要门类，具有很强的专用性。例如，城市给水处理是以除去水中的悬浮物为主要对象，使用的药剂主要是絮凝剂，.锅炉给水处理主要解决结垢腐蚀阿题，使用药剂为阻垢剂、缓蚀剂、除氧剂;冷却水处理主要解决腐蚀、结垢和菌类滋生，采用的药剂为阻垢剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂;污水处理主要是除去有害物质，尤其是重金属离子，除去水中的悬浮体和脱除颜色，所使用的药剂主要为絮凝剂、螯合剂等。
水处理剂及其应用技术对保证工业生产的高效、安全和周期运行;对增加产量，提高质量;对节水、节能、降耗及环保等方面都具有重大现实意义。
3.水处理剂和表面活性剂的关系
水处理剂和表面活性剂同属于新领域精细化学品，两者关系十分密切。许多表面活性剂在水处理中直接作为主剂，如用作缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂;另一类作为水处理剂助剂，表面活性剂更是不可缺少的成分，如用于配制复合配方的清洗剂、消泡剂等;某些水溶性聚合物在水处理剂中属于重要品种，其分子结构和功能表现与表面活性剂有许多相同或类似之处，如分子双亲结构，其分散、凝聚、螯合、吸附等功能是水处理剂发挥最终功效(如缓蚀、阻垢、杀菌等)的关键所在。
在水处理剂中用量最大的是表面活性剂，其中用得最多的是高分子表面活性剂，并将当前水处理用的水溶性聚合物直接归类于高分子表面活性剂。主要用作循环水的絮凝剂和阻垢分散剂。
4.各种水处理剂在工业节水与废水资源化开发中的应用
4.1高分子絮凝剂(SAA品种)
絮凝剂沉淀法是目前国内外普遍采用的既经济又简便的水处理方法之一，其原理是利用净水剂使溶液中的溶质、胶质或悬浮颗粒产生絮状沉淀而使污水达到净化的方法。从来源上看，有机净水剂可分为合成有机高分子净水剂，天然有机高分子净水剂和微生物净水剂三类。与无机净水剂相比，有机高分予净水剂对无机物和有机物净化效果好，具有用量少、成本低、絮凝速度快，毒性小，受盐类和体系pH及温度影响小。产生污泥量少且容易处理等优点，成为净水剂研究和开发的重点。合成高分子净水剂有阳离子、阴离子和非离子型三种。目前应用于水处理中的高分子絮凝剂，大多数是高聚合度的水溶性有机高分子聚合物或共聚物，如用作絮凝剂的高分子SAA品种。其分子中含有许多能与胶粒和细微悬浮物表面上某些点位发生作用的活性基团，相对分子质量在数十万至数百万。为充分发挥絮凝剂的吸附连接作用，应使它的长链伸展到最大限度，同时让可离解的基团达到最大的离解度且得到充分的暴露，以便产生更多的带电部位，并与微粒有更多的碰撞机会。
当接枝型高分子表面活性剂的相对分子质量较高时，具有絮凝作用，分子中极性基团吸附于许多固体粒子上，在粒子间产生架桥作用，从而形成絮凝物。聚合物相对分子质量愈大，极性基团愈多，絮凝能力就愈强。为了提高絮凝效果，还必须根据废水中胶体和细微悬浮物的性质和浓度，正确地控制絮凝过程中的工艺条件，使絮凝效果能提高数倍。
聚丙烯酰胺(PAM)是非高分子型高分子表面活性剂，国产高分子净水剂仍以非离子和阴离子型聚丙烯酰胺为主。用作絮凝剂的PAM的相对分子质量为300万～500万。水处理剂的3/4是絮凝/凝聚剂，其中PAM占一半，年用量约为6万t。生产丙烯酰胺(AM)的原料是丙烯腈(AN)，生产方法有两种，目前国内主要用化学法，即丙烯腈在骨架铜催化下，水合成生成AM，效率88%;另一种是生化催化法，丙烯腈通过生物酶催化生成AM，效率94.5%，现已进入千吨级生产运行，技术已达到国际水平，世界上只有日本、俄罗斯和中国有这种技术，日本、俄罗斯已具备超万t级装置。
阳离子型聚丙烯酰胺是目前世界上发展最迅速的水处理剂之一。它不仅可以通过电荷中和与吸附架桥作用使悬浮胶粒絮凝，而且还可与带电荷的溶解物作用，生成难溶性盐，不论相对分子质量大小，均有较好的絮凝作用，因此该类有机高分子净水剂的应用越来越广，新品种的开发势头不减。
胺甲基化聚丙烯酰胺是发展较早的阳离子品种，但是目前大多数高相对分子质量的阴离子絮凝剂都是由一些阳离子单体与丙烯酰胺共聚而成的，甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐与丙烯酰胺共聚(DMC--AM)，在日本、美国就进行了大量生产。共聚型阳离子聚丙烯酰胺被认为是固体阳离子型聚丙烯酰胺的发展方向。国外这类阳离子型聚丙烯酰胺已占全部聚丙烯酰胺类絮凝剂的60%。我国将该产品逐步形成系列化、规模化。
4.2天然改性有机高分子化合物
在水处理中大量使用天然高分予改性阳离子型絮凝剂。由于天然高分子物质具有相对分子质量分布广、活性基团多、结构多样化等优点，易于制成性能优良的絮凝剂。同时，还由于其原料来源广、价廉、可以再生且无毒，所以这类絮凝剂的开发前景广阔，国外已有不少商品化产品。
我国科研人员蒋文新等[4]研究人员以稻壳为原料，经过预处理，与阳离子醚化剂十八烷基三甲基氯化铵反应，制备高效天然改性阳离子絮凝剂，对其进行改性，使其阳离子化，在分子结构中引入季铵基团，制备出一种效果较好的季铵盐絮凝剂RHNF，并对实际废水进行处理，证明它是一种实用的絮凝剂。该产品的制备工艺简单，且无毒，可生物降解。在我国，稻壳作为天然高分子资源，来源极为广泛。易得且价格低。同时该天然改性阳离子絮凝剂具有无毒、价廉、高效、适用范围广和易生物降解等优点。该絮凝剂用于实际废水处理具有很好的絮凝效果，通过对处理生活废水和脱墨废水的考察，发现经它处理后的絮团增大，沉速快，污泥量小，其透光率分别为90.5%、99.5%;当pH=6时，浊度去除率分别可达98.8%，99.7%。
甲壳素与壳聚糖是很好的阳离子絮凝剂，能特别有效地除去水中的有害物质，如对汞、铅、锌、铜、铬、钚、铀等金属离子的脱除能力已得到证实，主要用于城市下水、工业废水的活性污泥处理。如用壳聚糖作为高分子絮凝剂处理食品加工废水时，投加量很少(约2～20mg/L)，即可进行废水的有效处理，处理后水的BOD可减少80%～85%。研究表明，壳聚糖对各种食品加工废水处理特别有效。
但由于壳聚糖分子内和分子间氢键的作用使它不能溶于一般的有机溶剂和水中，这在某些方面限制了它的推广应用。壳聚糖具有复杂的双螺旋结构，分子结构中有-OH、一NH2基团，均具有较强的反应活性，在适当条件下可进行多种化学改性，利用壳聚糖在碱性条件下与乙酸反应生成羧甲基壳聚糖，不仅可以增加壳聚糖的水溶性，而且在印染废水的脱色处理中也取得了很好效果。安忠军纠[5]研究了在催化剂条件下，使壳聚糖与双氰胺发生反应，合成了一种新的有机高分子脱色剂，对模拟混合染料废水取得了较好的脱色效果。该脱色剂对染料废水的脱色率要远远高于壳聚糖与硫酸铝的复配溶液。对上虞污水厂废水的处理效果，其COD去除率比使用PAC提高20%以上。处理成本约0.45元/t。
我国天然高分子资源极为丰富，应大力开发甲壳素与壳聚糖在水处理及其他方面的应用。
