聚合氯化铝广泛应用于废水、饮用水处理中用作水处理絮凝剂。有关铝盐凝聚絮凝作用机理的研究成果大多都是来自于水处理混凝领域，在总结长期以来许多研究者所提出的混凝作用机理后，认为混凝过程中主要存在以下四种作用机理。
一、双电层压缩理论认为胶体颗粒间的相互作用力主要来自于范德华引力和静电斥力，当溶液中含有与胶体电荷相反的电解质时，胶体颗粒表面双电层中的扩散层因反离子(与胶体颗粒电性相反)作用而被压缩，电位降低。当水中电解质浓度增加到某一数值时，胶体颗粒相互靠近，体系发生快速凝聚絮凝作用，使胶体颗粒发生凝聚所需的低电解质浓度称为临界凝聚浓度。双电层压缩理论忽视了水中反离子水解形态的专属化学吸附作用，认为导致凝聚作用的主要是一些如 Al3+、Fe3+离子等高价金属离子压缩双电层作用的结果。
二、电中和/吸附理论强调胶体微粒与絮凝剂水解产物之间存在某种专属化学作用，即形成某种离子化合态，吸附在胶体颗粒表面并中和其负电荷，使胶体颗粒脱稳而随即发生絮凝作用。电中和/吸附理论可以解释物理理论所不能解释的现象，并已广泛用于解释各种水解金属盐凝聚剂对胶体颗粒产生的凝聚脱稳作用。该理论认为，胶体颗粒发生凝聚脱稳作用，除静电作用力外，重要的是其专属化学作用，如表面络合、离子交换吸附、共价键合等等。
三、吸附架桥理论是在电中和/吸附理论的基础上提出的，主要用于解释有机高分子聚合物对胶体颗粒产生的凝聚絮凝作用。该理论着重强调了同种电荷的高分子絮凝剂与胶体颗粒的化学吸附架桥作用，其作用原理是伸展在溶液中的长链状聚合物分子的各活性基团可同时占据胶体表面一个或多个吸附位，或同时占据两个或更多个胶粒，通过胶体颗粒间的"架桥"方式将多个颗粒随意地束缚在聚合物分子活性链节、尾端各活性基团上，从而形成桥联状的粗大絮状物。在高分子絮凝剂对胶体的絮凝过程中，阳离子型絮凝剂对带负电荷胶粒的絮凝可看作为电中和/吸附凝聚与架桥絮凝的综合作用结果，其两者间作用的强弱明显取决于分子量及其所含离子官能团的种类及数量。
四、卷扫絮凝理论认为当金属盐絮凝剂，如铝盐或铁盐的剂量超过其溶度积时，产生氢氧化物沉淀，由于初生的絮状金属氢氧化物拥有很大的表面积且仍带有一定的正电荷量，故具有一定的静电粘附能力，因此在沉淀物形成过程中，胶体颗粒可以同时粘附、卷扫在沉淀物中迅速沉淀。该理论主要是用于解释在高 pH 值时的各种水解金属盐沉淀絮体与胶体颗粒间产生的异相凝聚絮凝作用，它实际是凝聚脱稳及絮凝沉淀综合作用的结果。
以上所述聚合氯化铝产品的四种絮凝机理各自解释了凝聚絮凝过程中絮凝剂聚合氯化铝与胶体颗粒相互作用的机理。实际上，四种作用机理是有机联系的，无论是作为絮凝剂还是作为施胶沉淀剂、助留助滤剂，往往是几种机理综合作用或在某种环境中以某种机理为主，因此其使用效果不仅取决于所使用絮凝剂的物化特性，也与处理对象的化学环境有密切的关系。
