絮凝剂（flocculant）是能够吸附水中的 溶质 、 胶体 或悬浮颗粒，使其聚集形成较大的絮状物或絮状 沉淀物 的 水处理 药剂 。 根据化学成分的不同，絮凝剂的种类可分为 无机化合物 、有机和 微生物絮凝剂 。 无机絮凝剂 主要有铁系和铝系两大类 ，按照分子量大小又可分为低分子体系和 有机高分子化合物 体系两类。 有机絮凝剂 可分为人工合成 高分子絮凝剂 和 天然高分子絮凝剂 。 微生物 絮凝 剂 是一种由微生物或其分泌物产生的具有絮凝活性的特殊 代谢产物 ，主要有三类。 同一物质可因用量不同，起 絮凝 作用或者起 反絮凝剂 作用，也就是说既可作絮凝剂亦可作反絮凝剂。
絮凝过程的作用机理主要包括 双电层 压缩理论、 吸附 电中和作用、沉淀网捕作用和吸附 架桥 作用。絮凝过程的作用机理在 水处理 过程中并不是单独孤立的， 往往是同时并存且相互影响的，在一定情况下以某种作用机理为主。 絮凝过程是一个复杂的物理和 化学过程 ，除了絮凝剂本身的种类、性质、结构和投加量影响絮凝作用外，溶液的温度、pH值、搅拌强度和时间都对絮凝效果产生影响。
絮凝 剂因自身絮凝能力可广泛用于印染 废水 、含油废水等各种不同类型的工业废水。 另外，絮凝剂可用于药用水的预处理、超细微药物制备的 分散剂 等药用辅料。 但是，传统的絮凝剂如 铝盐 、 铁盐 等会对人体和环境产生危害。
分类
无机絮凝剂
按照金属盐的分类，无机絮凝剂主要分为铁系和铝系两大类 ，并可根据分子大小又可分为低分子体系和 有机高分子化合物 体系两类。铁系 无机化合物 低分子絮凝剂主要包括FeCl 3 、Fe 2 (SO 4 ) 3 ；铝系无机低分子絮凝剂则包括AlCl 3 、Al 2 (SO 4 ) 3 等。 无机聚合物 絮凝剂是由普通的无机铁盐和铝盐与聚合剂反应而成的高分子 配位化合物 ，如 聚合硫酸铝 、 聚合氯化铝 、 聚合硫酸铁 、 聚合氯化铁 等。
有机絮凝剂
根据化学成分的不同，有机高分子絮凝剂可分为两大类：人工合成高分子絮凝剂和 天然高分子絮凝剂 。 前者多为水溶性的聚合物，按其所带的电荷不同，又可分为 阳离子 型、 阴离子 型、非离子型和两性絮凝剂。阳离子型有机絮凝剂是带正电荷的聚合物，包括 PAM （Polyacrylamide，PAM）及其 衍生物 等； 聚丙烯酸钠 、 丙烯酰胺 与丙烯酸钠 共聚物 、 聚苯乙烯磺酸钠 等都属于阴离子型有机 有机高分子化合物 絮凝剂。非离子型有机高分子絮凝剂包括非离子型PAM、聚乙烯醇、 PEO 等；两性高分子絮凝剂同时具有阳离子和阴离子功能的 基团 ，常见有PAM类两性高分子絮凝剂。
天然高分子絮凝剂 分为 糖类 类和 甲壳质 类两大类。前者在植物中常见，包括淀粉、 纤维素 、 木质素 、 单宁 等。甲壳素是 甲壳亚门 和昆虫外骨骼的主要成分，将甲壳素脱 乙酰化 得到另一种绿色絮凝剂 壳聚糖 。
微生物絮凝剂
微生物絮凝剂 （Microbial flocculants，MBF）是由微生物或其分泌物产生的具有絮凝活性的特殊 代谢产物 ，主要成分由具有两性多 聚 电解质 特性的 糖蛋白 、 多糖 、 蛋白质 和 脱氧核糖核酸 等生物高分子化合物组成，可利用多种 生物技术 通过微生物的发酵、抽提和精制而得到，被称为第三代絮凝剂。
微生物絮凝剂主要分为三类，一类是将微生物细胞作为絮凝剂；二是以微生物细胞的代谢产物为絮凝剂，主要是细菌的 荚膜 和粘液质，主要成分为多糖及少量的 多肽 、蛋白质、 脂类 及其 复合物 ；三是以微生物 细胞壁 的提取物为絮凝剂，例如 藻类 和 霉菌 的细胞壁提取物等。
作用机制
双电层压缩机理
絮凝 分离是一种处理水中 胶体 和悬浮颗粒的方法。絮凝剂中的 有效成分 会与水中的胶体颗粒表面上的异号电荷发生反应，将其中和掉一部分电荷，胶体的双电层就会受到压缩，降低相互斥力，增强胶体颗粒之间的 引力 ，促使他们聚集，胶体颗粒得以絮凝 沉降 。
吸附电中和作用
胶粒表面的电荷会与异号离子、异号胶粒或链状 有机高分子化合物 带异号电荷的部分进行相互作用，形成吸附层。吸附层的生成减少了胶粒表面电荷的数量，减少了 静电 斥力；同时胶粒之间也会发生相互作用，引起引力增加，形成稳定的絮体，从而聚集、脱稳并最终沉降下来。
吸附架桥作用
溶液中 胶体 和悬浮物颗粒在静电引力、 分子间作用力 和 氢键 等力作用下，与有机或 无机 高分子絮凝剂 的活性部位进行吸附作用，形成胶粒—絮凝剂—胶粒结构的絮体，从而在溶液中沉淀下来。
沉淀网捕作用
水溶液 中的 铁盐 或者 铝盐 会在水中形成带有较高正电荷的水合金属 氢氧化物 ，这些氢氧化物会 吸附 捕获带负电荷的胶粒，从而形成絮状沉淀沉积在水底。
影响因素
絮凝剂
絮凝 剂的种类、性质、结构和投加量都是影响絮凝作用的重要因素。只有通过选择合适的絮凝剂并调节投加量，才可以有效地从水体中去除悬浮物、 胶体 颗粒和溶解物，提高 水质净化 效果。 在絮凝剂选型适宜的情况下，絮凝剂的相对分子质量越高，吸附位点就越多，携带的电荷就越多，絮凝性能也就越好。 另外，确保使用适当的投加剂量是获得良好 絮凝 效果的关键。絮凝剂的最佳用量是固体颗粒表面 吸附 大分子化合物 达到饱和时一半的吸附量。
温度
过高和过低的水温皆不利于 絮凝 作用，使用中应根据实际情况选择合适的温度。水温低时，会降低絮状物的的生成速度，会增大胶粒的运动阻力，会较少胶粒的碰撞机会，因此过低的水温会影响絮凝效果。水温过高时， 水解 速度过快，絮体大而轻， 沉降 速度慢，絮凝效果也会明显下降。
pH值
溶液的pH值会影响 胶体 颗粒表面和絮凝剂链上的电性和电荷密度。 一般情况下，在碱性和中性的环境下可选择使用 铝盐 和铁盐等无机絮凝剂和 阴离子 型的有机 有机高分子化合物 絮凝剂 ； 阳离子 型的有机高分子絮凝剂适合于酸性和中性的环境，；而非离子型的有机高分子絮凝剂适合于从酸性到碱性的环境下使用。
搅拌和时间
在絮凝剂的溶解阶段，强烈搅拌可以增加溶解剂与絮凝剂的接触面积，从而加速溶解过程和均匀分散。在絮体的成长阶段，需要缓慢搅拌。这是因为过快的搅拌可能会破坏已形成的较大絮体，使其碎裂并变小。结果，本来可以沉淀下来的颗粒可能被再次分散到溶液中，导致无法有效去除悬浮物。另外，搅拌时间也要保持适宜，不能过长或过短。
应用
废水处理
絮凝剂可用于处理印染废水、含油废水等各种不同类型的工业废水。由于印染废水中含有大量悬浮物、 纤维素 等，导致印染废水 有机化合物 含量多，成分复杂，且产量巨大，难以处理。 微生物絮凝剂 可与水中的悬浮物和色素分子结合，形成 团块 ，达到除去悬浮物和脱色的目的。另外，这种方法对人体和环境都非常安全。 含油废水是指在采油、炼油等工业生产过程中产生的含有油类物质的水体，含油废水成分复杂，直接回注会造成 地层 堵塞和管线腐蚀，直接外排会造成环境污染，因此絮凝剂可用于含油废水的处理。 另外，絮凝剂也可以处理 造纸 废水 、洗涤废水和生活废水等各种废水。
药用辅料
絮凝剂可广泛应用于药用辅料。 铝盐 等 絮凝 剂可与水中的固体杂质和热原发生反应，使其在水中形成沉淀，进而聚结、絮凝，故可用在药用水的处理中。壳聚糖通过与中药提取液中的杂质 蛋白质 、 酸、果胶等大分子物质发生 吸附 作用，使其沉淀和分离，有效帮助中药药液进行 提纯 和精制。另外，絮凝剂也可用于处理 药厂 的污水污泥、吸附重金属离子、分散混悬液等。
食品领域
絮凝剂可用于食品领域。壳聚糖既能和酸以及多酚类物质进行反应，有助于调节食品的酸碱度和稳定性；又能吸附微粒杂质并形成絮团，澄清液体食品，且对食品的营养成分和风味没有影响，所以可以放心使用。 壳聚糖 也可制成薄膜，抑制多种食物中的有毒细菌和真菌，且有保鲜效果，故可作为一 种新型绿色 包装膜 。 除此之外， 微生物絮凝剂 在发酵制品生产过程中起到重要的固液分离和去除残余菌体的作用。
存在问题
无机絮凝剂主要是 铝盐 和 铁盐 化合物，过量使用两者，会在活性污泥中造成金属的积累，进而增加后续处理的难度。 铝盐 絮凝 法产生的污泥对土壤和人体都有一定的影响。铝是土壤中的常见元素，但当铝含量升高时，植物会吸收过多，从而影响其正常生长，甚至死亡； 同时通过进食这些农作物，铝进入人体，亦会影响到人体的健康，会导致早老性痴呆、 骨软化症 、神经系统疾病、 小细胞性贫血 等疾病的发生。 铁盐 对金属有较强的腐蚀作用 ，如果管道或设备内部是由金属构成，使用含铁盐的絮凝剂会腐蚀设备。 铁盐 也可使处理水中带有颜色，对后续去除颜色增加难度，且高浓度的铁对人体健康和 生态环境 都有不利影响。
有机 有机高分子化合物 类絮凝剂 聚丙烯酰胺 虽本身无毒，但其 水解 产物 单体 丙烯 胺 具有强烈的神经毒性和强烈的致癌性，在使用过程中不仅对家畜和人会产生致突变、致癌、致畸效应，而且易导致环境二次污染。 美国 和 英国 对于聚丙烯酰胺的使用作出了限制和监管。在美国，对于聚丙烯酰胺Separun Nplo，最大允许浓度为1mg/dm 3 ；在英国，聚丙烯酰胺的投加量平均不得超过0.5m/dm 3 ，最大投加量不得超过1mg/dm 3 ，此类规定限制了此类絮凝剂的应用。