Hóa chất xử lý nước rất đa dạng và có thể được phân loại rộng rãi dựa trên đặc điểm chức năng của chúng. Đầu tiên, có chất keo tụ và chất keo tụ. Những hóa chất này làm cho các hạt lơ lửng nhỏ và các chất keo trong nước kết tụ lại, tạo thành các khối lớn hơn, do đó đẩy nhanh quá trình lắng hoặc tuyển nổi và đạt được sự phân tách chất lỏng-rắn. Các chất keo tụ thông thường bao gồm polyalumin clorua, nhôm sunfat và polyferric sunfat, được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước và loại bỏ hiệu quả chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ và một số ion kim loại nặng. Ví dụ, khi xử lý nước thải sinh hoạt, polyalumin clorua thường được thêm vào với liều lượng 10-50 mg/L, có thể làm giảm đáng kể độ đục của nước thải và cải thiện đáng kể chất lượng nước thải. Thứ hai, có chất khử trùng, dùng để diệt vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật khác trong nước, đảm bảo an toàn cho nước. Các chất khử trùng phổ biến bao gồm clo, clo dioxide, ozone và natri hypochlorite.
Clo là chất khử trùng truyền thống có giá thành tương đối thấp nhưng nó tạo ra một số sản phẩm phụ khử trùng trong quá trình sử dụng, tiềm ẩn những nguy cơ nhất định đối với sức khỏe con người. Clo dioxide có đặc tính oxy hóa mạnh, tác dụng khử trùng tuyệt vời và không tạo ra hydrocarbon halogen hóa gây ung thư, dẫn đến việc sử dụng ngày càng rộng rãi trong những năm gần đây. Khử trùng bằng ozone mang lại những ưu điểm như hiệu quả cao, tốc độ và không có cặn, nhưng chi phí đầu tư thiết bị và vận hành cao hơn. Tiếp theo là chất ức chế cặn và chất ức chế ăn mòn. Trong xử lý nước tuần hoàn công nghiệp, các ion canxi và magie trong nước dễ hình thành cặn bám trên bề mặt thiết bị, ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt và tuổi thọ sử dụng, đồng thời gây ăn mòn thiết bị kim loại. Chất ức chế cặn ngăn ngừa sự hình thành cặn, trong khi chất ức chế ăn mòn làm chậm tốc độ ăn mòn của thiết bị kim loại. Các chất ức chế cặn phổ biến bao gồm organophosphate và axit polycarboxylic, trong khi các chất ức chế ăn mòn bao gồm cromat và muối kẽm (mặc dù cromat đang dần được sử dụng ít hơn do độc tính cao).
Ngoài ra còn có bộ điều chỉnh độ pH để điều chỉnh độ axit hoặc độ kiềm của nước đến khoảng xử lý phù hợp; và các chất khử để loại bỏ các chất oxy hóa khỏi nước. Khi lựa chọn hóa chất xử lý nước cần xem xét toàn diện các yếu tố như đặc điểm chất lượng nước, yêu cầu về quy trình xử lý, chi phí và yêu cầu bảo vệ môi trường. Ví dụ, đối với nước có độ cứng cao, nên chọn chất ức chế cặn hiệu quả cao; đối với nước uống có yêu cầu nghiêm ngặt về chỉ tiêu vi sinh, nên lựa chọn chất khử trùng an toàn và đáng tin cậy. Trong khi đó, với yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, các hóa chất xử lý nước xanh, thân thiện với môi trường và hiệu quả sẽ trở thành xu hướng phát triển trong tương lai.
