聚合氯化鋁廣泛應用于廢水、飲用水處理中用作水處理絮凝劑。有關鋁鹽凝聚絮凝作用機理的研究成果大多都是來自于水處理混凝領域，在總結長期以來許多研究者所提出的混凝作用機理后，認為混凝過程中主要存在以下四種作用機理。
一、雙電層壓縮理論認為膠體顆粒間的相互作用力主要來自于范德華引力和靜電斥力，當溶液中含有與膠體電荷相反的電解質時，膠體顆粒表面雙電層中的擴散層因反離子(與膠體顆粒電性相反)作用而被壓縮，電位降低。當水中電解質濃度增加到某一數值時，膠體顆粒相互靠近，體系發生快速凝聚絮凝作用，使膠體顆粒發生凝聚所需的低電解質濃度稱為臨界凝聚濃度。雙電層壓縮理論忽視了水中反離子水解形態的專屬化學吸附作用，認為導致凝聚作用的主要是一些如 Al3+、Fe3+離子等高價金屬離子壓縮雙電層作用的結果。
二、電中和/吸附理論強調膠體微粒與絮凝劑水解產物之間存在某種專屬化學作用，即形成某種離子化合態，吸附在膠體顆粒表面并中和其負電荷，使膠體顆粒脫穩而隨即發生絮凝作用。電中和/吸附理論可以解釋物理理論所不能解釋的現象，并已廣泛用于解釋各種水解金屬鹽凝聚劑對膠體顆粒產生的凝聚脫穩作用。該理論認為，膠體顆粒發生凝聚脫穩作用，除靜電作用力外，重要的是其專屬化學作用，如表面絡合、離子交換吸附、共價鍵合等等。
三、吸附架橋理論是在電中和/吸附理論的基礎上提出的，主要用于解釋有機高分子聚合物對膠體顆粒產生的凝聚絮凝作用。該理論著重強調了同種電荷的高分子絮凝劑與膠體顆粒的化學吸附架橋作用，其作用原理是伸展在溶液中的長鏈狀聚合物分子的各活性基團可同時占據膠體表面一個或多個吸附位，或同時占據兩個或更多個膠粒，通過膠體顆粒間的"架橋"方式將多個顆粒隨意地束縛在聚合物分子活性鏈節、尾端各活性基團上，從而形成橋聯狀的粗大絮狀物。在高分子絮凝劑對膠體的絮凝過程中，陽離子型絮凝劑對帶負電荷膠粒的絮凝可看作為電中和/吸附凝聚與架橋絮凝的綜合作用結果，其兩者間作用的強弱明顯取決于分子量及其所含離子官能團的種類及數量。
四、卷掃絮凝理論認為當金屬鹽絮凝劑，如鋁鹽或鐵鹽的劑量超過其溶度積時，產生氫氧化物沉淀，由于初生的絮狀金屬氫氧化物擁有很大的表面積且仍帶有一定的正電荷量，故具有一定的靜電粘附能力，因此在沉淀物形成過程中，膠體顆粒可以同時粘附、卷掃在沉淀物中迅速沉淀。該理論主要是用于解釋在高 pH 值時的各種水解金屬鹽沉淀絮體與膠體顆粒間產生的異相凝聚絮凝作用，它實際是凝聚脫穩及絮凝沉淀綜合作用的結果。
以上所述聚合氯化鋁產品的四種絮凝機理各自解釋了凝聚絮凝過程中絮凝劑聚合氯化鋁與膠體顆粒相互作用的機理。實際上，四種作用機理是有機聯系的，無論是作為絮凝劑還是作為施膠沉淀劑、助留助濾劑，往往是幾種機理綜合作用或在某種環境中以某種機理為主，因此其使用效果不僅取決于所使用絮凝劑的物化特性，也與處理對象的化學環境有密切的關系。
