壳聚糖是甲壳素经脱乙酰基得到的一种天然阳离子多糖。壳聚糖分子中带有游离氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。壳聚糖具有天然、无毒、可生物降解等特性，其制备原料甲壳素在自然界广泛存在。壳聚糖及其衍生物作为环境友好型材料可用作絮凝剂、吸附剂、螯合剂、阻垢剂和污泥调理剂等，特别是作为絮凝剂在水处理方面得到了广泛应用。
传统无机絮凝剂多为铝系或铁系化合物，虽然价格便宜，但在实际应用中存在受pH变化影响大、生成的絮体易碎、处理后水中金属离子含量过高等问题。有机高分子絮凝剂在一定程度上克服了无机絮凝剂的缺点，但其本身或残余单体通常有毒，导致其应用领域有限。絮凝剂发展的总趋势是廉价实用、无毒高效。壳聚糖是一种典型的阳离子絮凝剂，因其独特的分子结构，对许多类型的染料、有机物具有极高的亲合力，既可凝聚废水中的有机物、染料，又不产生二次污染，是一种性能优良、无毒、可生物降解的水处理材料，因而具有广阔的应用前景。
以壳聚糖及其衍生物作为絮凝剂进行废水处理时，其主要的絮凝机理目前研究得还不是很透彻，综合前人的研究结果，本节主要对电性中和作用、吸附架桥作用和基团反应作用做简要介绍。
电性中和作用:在稀酸溶液的作用下，壳聚糖分子上的氨基质子化为NH ，使壳聚糖表面带正电，当靠近水中带负电荷的胶体微粒时，会中和其表面部分电荷从而降低其Zeta电位，同时压缩了胶体微粒扩散层，使胶体微粒凝聚脱稳进而沉降。测试了壳聚糖对高浓度膨润土悬
浮液的絮凝效果，发现壳聚糖的有效浓度远低于完全中和膨润土微粒表面负电荷所需浓度，由此认为该絮凝过程中电中和所占的比重较小。
吸附架桥作用；壳聚糖在絮凝过程中还通过吸附架桥起作用。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端吸附另一胶粒，形成“胶粒-高分子-胶粒”的絮凝体，使颗粒粘结成网状结构。壳聚糖为阳离子型聚合物，具有电性中和与吸附架桥双重作用。一般认为，吸附架桥在壳聚糖絮凝中起主要作用。这种絮凝需要絮凝剂的浓度在一定范围内才能发生，投加量过少不足以使胶粒通过架桥连接，投加量过多又会产生胶体保护作用。壳聚糖架桥的能力与壳聚糖的黏度相关，而黏度受相对分子质量的影响较大。研究了不同相对分子质量的壳聚糖对阴离子染料RB5的絮凝效果，发现随壳聚糖相对分子质量的增大脱色效率不增反降。该絮凝过程中架桥作用并不是主要的，而是电中和作用占主导。通常架桥作用随相对分子质量的增大而提高，但此处的架桥作用却不够补偿可用氨基的减少。
基团反应作用：絮凝剂分子中的某些活性基团与污染物中相应的基团发生反应凝聚进而沉淀下来，分子中的氨基、羟基还可与金属离子形成稳定的螯合物。壳聚糖上的氨基和羟基与铅、铬、铜等重金属离子形成稳定的五环状螯合物，使直链的壳聚糖成为交联的高聚物。此外，汞离子也可与壳聚糖上的氨基和羟基螯合，形成稳定的内络盐