絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果，被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。絮凝剂主要是有机非离子型和阴离子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羧乙基纤维素等。随着工业的发展，水污染的情况日益严重，水的净化处理显得越来越重要。水的净化处理方法有许多种，如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等，但“絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。随着科学技术的发展，絮凝剂的种类也日益丰富，根据化学成分的不同，可分为无机、有机和微生物絮凝剂。
1、絮凝剂的作用机理
（1）使胶体凝聚的方法
① 加入带相反电荷的胶体，此时水中原有胶体和加入胶体发生电中和，使两种胶体的负电位都减少。
② 添加和胶粒电荷符号相反的高价离子，从而降低胶粒的负电位，因为高价反离子较易由扩散层进入到吸附层。
（2）水质在净化过程中的三种反应机理
① 凝结作用。微细粒子的表面电荷经中和后，利用粒子与粒子之间彼此微弱的吸引力而形成凝集作用，这种力量非常薄弱，容易受到机械力的破坏。凝结作用可借助化学药剂的加入而完成，所使用的聚合铝型净水剂就是依靠中和粒子上的电荷而凝聚的。
② 架桥作用。在两个或多个固体细微粒子间，利用絮凝剂起架桥作用，使细微粒子聚集较大的颗粒的絮体，有机絮凝剂则主要依靠架桥作用使粒子沉降。
③ 沉降作用。絮体一旦形成，便需在静止状态下借重力而沉降，由絮体沉降的快慢可测知形成絮体的大小。如果絮体具有足够的沉降速度，能于较短时间在沉降区完全沉淀下来，则可得非常清澈的水质。
2、无机絮凝剂分类
无机絮凝剂是最早使用的第一代絮凝剂，它应用范围非常广泛。按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类；按阴离子成分又可分为盐酸盐系和硫酸盐系两类；按分子量的大小可分为低分子系和高分子系两类。
无机高分子絮凝剂的研制与开发已经由单纯的聚合铝、聚合铁发展到在聚合铝、聚合铁中引入硅酸离子，或者在聚合铝、聚合铁或聚硅酸中引入单种金属离子Al、Fe，或同时引入这两种金属离子或多种金属离子Al、Fe、Ca等。开发的产品已经发展到与有机高分子复合。
（1）聚铝类无机高分子絮凝剂
一般认为聚铝是一种高效的无机高分子，是指Al3 盐到Al（OH）3间的一系列准稳态物质，即二铝到十三铝的羟基络合物。它的研究开发对整个无机高分子絮凝剂的发展产生着极大的影响。聚铝是一系列的准稳态物，环境条件的变化会使它发生脱稳现象，脱稳即絮凝。通常，聚合铝的盐基度越高，絮凝效果越强，但过高时将失去稳定而生成难溶解的氢氧化铝沉淀，导致絮凝效果降低。盐基度以75%~85%为最佳。
（2）聚铁类无机高分子絮凝剂
我国聚合铁研制始于20世纪80年代初，首先研制出聚合硫酸铁（PFS）。PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后所形成的一种无机高分子絮凝剂，可有效去处水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及金属离子，具有除臭、破乳及污泥脱水等功能，对浮游微生物也有较好的去除效果。PFS处理含油污水效果远比硫酸亚铁显著，且对金属设备的腐蚀性也大大降低，其不足之处是产生的污泥量较多、出水带色。
（3）硅酸盐类无机高分子絮凝剂
聚合硅酸和活化硅酸属阴离子型絮凝剂，其作用机理是靠分子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范得华力、氢键作用而引起的吸附架桥作用，而不具有电中和作用。聚硅酸絮凝剂是一种应用较早的絮凝剂。聚硅酸是用中和法即由硅酸钠在加酸条件下水解、聚合反应到一定程度的中间产物。由于硅酸溶胶具有强烈的缩聚作用，随缩聚反应的进行，分子量不断增大，最终转化为高分子凝胶，失去其混凝活性。因而活性硅酸不能长期存放，必须现场配置使用，从而降低其实用性。不稳定性和阴离子性等特性在一定程度上制约了活性硅酸在废水处理中的应用。于是，人们研制出聚硅酸盐絮凝剂，聚硅酸盐是一类新型无机高分子絮凝剂，是在聚硅酸（即活化硅酸）和传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基本上发展起来的聚硅铝酸与金属铝铁盐的复合产物。
3、有机絮凝剂
有机高分子絮凝剂与无机絮凝剂相比，具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质pH及环境温度的影响小，生成污泥量少，脱色性好等优点。但缺点是有些有机高分子絮凝剂的水解、降解产物有毒，生产成本较高。所以，现多以有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂配合使用，或者添加无机盐与污染物电荷中和，来促进有机高分子絮凝剂的作用。依据化学成分，有机絮凝剂可分为合成有机高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂两大类。
（1）合成有机高分子絮凝剂
合成有机高分子絮凝剂多为水溶性的聚合物，具有相对分子质量大、分子链官能团多的结构特点，按其所带的电荷不同，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性絮凝剂，在水处理中，使用较多的是阳离子、阴离子和非离子型聚合物；主要有聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等系列，其中以聚丙烯酰胺系列应用最为广泛，在市场上占有绝对优势。
（2）天然有机高分子絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂有纯天然的，但大多数还是经化学改性而成。此类絮凝剂原料来源广泛，价格便宜，无毒，易于降解和再生，具有巨大的开发潜能。在20世纪80年代以来，国外学者就开始了对天然有机高分子改性絮凝剂的研发。此类絮凝剂的产量约占高分子絮凝剂产量的20%。他们的研究开发为天然资源的利用以及生产无毒絮凝剂开辟了新途径。按其原料来源不同，一般可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多聚糖类及蛋白质类改性产物等，其中最具发展潜力的是水溶性淀粉衍生物和多聚糖改性絮凝剂。
