水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。目前，随着人类社会生产力的迅猛发展、城市人口不断增加和人民生活水平的提高，人类用水量以每年接近5%的速度递增，按当前增速，每15年用水总量就翻一番。中国的水资源分布不均匀，水污染和水土流失更使情况恶化，按现有模式发展，工业、农业和人民生活将得不到足够水资源供应，因供水不足而造成的工业经济损失每年达数千亿元，大大地影响了人民生活、工农业生产及整个国民经济的发展。
水处理剂解决工业循环冷却水污染
为节约水资源，人们开发了一系列的水处理技术，其中水处理剂在水处理技术中占有十分重要的地位。水处理剂是一类用于水处理的化学药剂的总称，常容易被片面地理解为用于污水处理的化学药剂。事实上，水处理剂包括污水处理、冷却水和锅炉水的处理、海水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂，如缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂、离子交换树脂、净化剂、清洗剂、预膜剂、辅助药剂等。水处理剂广泛应用于化工、石油、石化、电力、采矿、轻工、日化、纺织、印染、陶瓷、造纸、涂料、建筑、冶金、机械、医药卫生、交通、城乡环保、农业、食品加工、电子清洗等行业，以达到节约用水、防止水源污染和确保加工制造有效运行的目的。
据统计，工业冷却水用量占工业用水的80%，因此，节约工业冷却水的用量是工业节水的关键环节，我国主要通过循环冷却水，提高其利用率和浓缩倍数的方法来解决。随着浓缩倍数的提高，补充水、排污水的量将大幅度降低，但是以循环水取代直流水后，水中离子浓度成倍增加，而且从冷却塔中带入大量尘土、孢子、溶解氧和细菌，造成水质变坏，给整个冷却水系统带来了严重的腐蚀、结垢、菌藻和粘泥等问题。工业循环冷却水处理剂是解决该问题的关键措施，常见的药剂主要有有机膦酸(盐)、聚合物(及其盐类)、全有机配方类等。
工业循环冷却水处理剂产品
有机膦酸（盐）
有机膦酸(盐)系列产品是一类既可以控制碳酸钙、硫酸钙等垢又能减缓碳钢及不锈钢表面腐蚀的新型磷系化合物。有机膦分子结构中至少含有一个与碳相连的磷酸基，具有C-P键结构，相对于无机磷酸盐（如聚磷酸盐）有较好的稳定性和耐水解性。例如，氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)是目前使用最普遍的两种缓蚀阻垢剂，但这两款药剂也有各自的缺点。如ATMP的缺点是对氧化性杀生剂很敏感，易分解成正磷酸盐；有可能加速有色金属的腐蚀。HEDP分子上的羟基易受卤素攻击，也可能被氧化剂所分解；在高的钙离子浓度下会生成微溶性的HEDP-Ca盐。除了这些药剂，还有2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)等产品，经过一代又一代的发展，它们在阻垢、缓蚀、复配增效等方面的效果均有明显的提高，逐渐在高碱度、高硬度、强氧化性环境下也能起到良好的阻垢缓蚀效果。
聚合物酸（盐）
聚合物可通过晶核畸变和分散作用来抑制结垢。在结垢过程中，聚合物中的官能团与金属离子发生螯合作用，使晶核在形成过程中发生畸变；当水中已有晶核存在时，聚合物通过吸附在成垢颗粒表面使其带电，相互排斥，不能聚集在晶核表面，以此防止垢的沉积。
20世纪50年代，低分子量的聚丙烯酸作为阻垢分散剂进入水处理领域，其对碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙、磷酸镁、有机磷酸钙以及硅酸盐等均有抑制作用，而且能稳定并分散氢氧化锌、氢氧化铁、锰的氧化物以及生物粘泥等。用于冷却水中的聚合物从均聚物（如聚丙烯酸、聚马来酸）发展到共聚物，从二元发展到三元、四元，各种具有不同官能团的单体被大量引入，后来进一步发展出像聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)等可生物降解的聚合物。
全有机配方
全有机配方是由有机膦化合物以及聚合物分散剂复合而成。该类型配方于20世纪60年代后逐步占据了主导地位。它大致经历了以下几个阶段：第一阶段是单独使用聚磷酸盐；第二阶段是由无机磷、锌盐复合；第三阶段是有机磷、无机磷、低分子量聚合物复合；第四阶段是有机膦、共聚物复合的全有机配方。前三种磷系配方都存在着磷酸盐水解产生磷酸钙垢的问题，最后一种配方是近些年出现的新型配方，复配了高性能共聚物阻垢分散剂，扩大了磷系配方的使用范围。全有机配方中的有机膦分子含有碳原子直接相连的膦酸基，磷原子直接与碳原子形成的C-P键键能较高，不易水解成正磷酸盐。有机膦酸是阴极型缓蚀剂，良好的螯合性能大大降低了碳钢及不锈钢的腐蚀速率。而聚合物分散剂大都含有羧基(-COOH)、羟基(-OH)、磺酸基(-SO3H)、酰胺基(-CONH2)、酯基(-COO-)等起阻垢分散效果的官能团，各官能团通过分散螯合作用，发挥各自的功能。这两大类产品作为复配水处理剂的组分，有很好的协同作用。
环境友好阻缓剂
目前，含磷化合物排放到地表水中导致水系统富营养化、以及聚合物分散阻垢剂的生物降解性能差等现象日益受到关注。有机膦酸盐和磷酸酯作为阻垢剂已广泛地使用，但许多药剂对环境的毒性较大，正被一些既有良好阻垢效果又几乎不污染环境的水溶性高分子聚合物所替代。其中，以PASP和PESA为代表的无毒、无污染、可生物降解的绿色阻垢剂使用较为广泛。这两种阻垢剂在循环水中使用量小，在高碱度、高硬度的水中阻垢率高，兼有缓蚀协同作用。
水处理剂行业面临的机遇和挑战
我国水处理剂行业技术参差不齐，企业规模大小不一，生产能力分散，行业竞争激烈，严重制约了行业的整体发展。随着国家对安全环保要求的提高，水处理产品需求企业为追求节水和环保，水处理剂市场需求增加；生产企业为满足生产安全和环保需求，也在进行整合和技术升级。开发无磷、低毒、易生物降解的阻垢缓蚀剂，以满足环境和经济的目标，是水处理行业未来的发展方向。行业未来必然会经历较大的整合，更加规模化、专业化和安全环保化，淘汰掉一部分产能低下、污染严重和具有安全风险的作坊式生产企业，使得市场竞争更加公平，行业发展更加有序。