Trong dung dịch chứa muối nhôm tồn tại là: Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+ , AL(OH)3, Al(OH)4
-
và nhiều loại polymer có hàm lượng đáng kể là Al(OH)34 5+
, Al7(OH)174+ , Al3(OH)45+ …
Trong nước có chứa chất huyền phù và các cấu tử hình thành từ muối nhôm trên sẽ xảy ra các quá trình sau:
Nếu pH cuả nước thấp hơn điểm đẳng điện của hạt huyền phù (giả sử là 5,5) thì các hạt huyền phù và tất cả các cấu tử của nhôm đều tích điện dương, chúng không có khả năng tương tác với nhau. Quá trình keo tụ không xảy ra vì các thành phần mang điện tích cùng dấu không trung hòa được với nhau, khả năng hấp phụ của các hạt huyền phù đối với hợp chất nhôm rất kém. Trong điều kiện pH thấp cũng không xảy ra hoặc ít xảy ra hình thành Al(OH)3 kết tủa để lôi cuốn các hạt huyền phù.
Trong vùng pH cao (trên 8) dạng tồn tại của nhôm chủ yếu là aluminat, cũng mang dấu âm, cùng dấu với điện tích hạt huyền phù nên quá trình keo tụ không xảy ra. Trong một số trường hợp, pH của nước khá cao song vẫn có thể xảy ra
keo tụ khi dùng một lượng phèn lớn. Hiện tượng đó là do khi thủy phân muối nhôm hình thành H+ , nó giảm pH của nước.
Trong vùng pH từ 5,8 đến 8 cấu tử Al(OH)3 chiếm ưu thế tuyệt đối và Al3+ có nồng độ thấp do tích số tan của Al(OH)3 là 2,0.10-32 ở 180C và 1,9.10-33 ở 250C. Nồng độ Al3+ ở 250C chỉ là 0,23.10-3 mg/l. Các cấu tử khác tích điện dương khác cũng có nồng độ thấp tương tự. Trong quá trình hình thành và kết tủa Al(OH)3 tồn tại các polymer nhôm trung gian mang điện tich dương (phức chất hydroxo) có độ dài của mạch khác nhau, chúng bị hấp phụ lên bề mặt hạt huyền phù để trung hòa điện tích, so với Al3+ khả năng hấp phụ của các cấu tử cao hơn nhiều do tương tác hóa học lớn hơn (Al3+ là ion đơn độc, polyme chứa nhiều nguyên tử Al, O, H, lực hấp phụ mang tính cộng hợp).
Nếu lượng keo tụ đưa vào dư so với liều lượng cần thiết để trung hòa thì do lực tương tác hóa học (không phải tĩnh điện) giữa hạt huyền phù và các polyme mạnh, lượng polyme đã hấp phụ thừa điện tích để trung hòa điện tích hạt keo và khi đó dấu hạt keo thay đổi từ âm qua điểm không và về dương, cùng dấu với điện tích của polyme và hệ huyền phù bền trở lại.
Khi hệ huyền phù bền trở lại, nếu tiếp tục đưa thêm chất keo tụ vào thì hiện tượng keo tụ tiếp tục xảy ra nhưng khi đó không phải do cơ chế hấp phụ trung hòa như đã trình bày mà do sự kết tủa hydroxit nhôm mạnh (siêu bão hòa), chúng kết tủa và lôi cuốn, quét các hạt huyền phù chìm theo.