甲殼素(chitin)又名甲殼質、殼蛋白、幾丁、幾丁質，廣泛存在于昆蟲和甲殼動物(蝦、蟹等)的甲殼中，少數真菌和綠藻等低等植物的細胞壁中也含有甲殼素。在天然高分子中，其數量僅次于纖維素。甲殼素是由N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖經由β-1,4糖苷鍵聚合而成的線型高分子，分子量100萬以上。甲殼素和殼聚糖有不同的化學結構，甲殼素分子鏈上存在羥基和乙酰基，殼聚糖分子鏈上還含有游離的氨基可以通過各種化學改性，獲得多種功能和用途。甲殼素和殼聚糖可以與一氯乙酸、環氧乙烷、丙烯腈等醚化劑進行羧甲基化、羥乙基化、氰乙基化反應，生成相應的離子型醚和非離子型醚。例如，在堿性(NaOH)條件下，以異丙醇為溶劑，加入一氯乙酸與甲殼素或殼聚糖反應，經中和、洗滌、干燥得到羧甲基甲殼素或羧甲基殼聚糖，是一類水溶性離子型醚。
甲殼素、殼聚糖及其多種多樣的化學改性產品具有種種功能，在紡織、印染、造紙、生化、食品、醫療、日用化工、農業和環境保護等方面都得到了廣泛應用。殼聚糖是一種陽離子聚電解質，對固體懸浮物有很好的凝聚作用，殼聚糖本身無毒性，所以可作為絮凝劑應用。例如：用于水質凈化和飲料(果汁、果酒)的除濁澄清；儀器工業下腳廢水處理及對淀粉、蛋白質的回收；活性污泥的凝集及脫水；印染廢水染料的凝集等。根據美國商業部估計，目前全世界甲殼素的工業用量每年約15萬噸，主要用作環保處理劑及凈水劑、約占50％。它涉及的行業有食品業、屠宰業、染整業、電鍍業。甲殼素本身是天然材料，在發達國家環保管理機構均鼓勵業界優先考慮使用，因對于其凝集之沉淀物不需考慮“二次污染”問題。以甲殼素為主的濾材目前已使用于游泳池及其他大型水池除污及飲水凈化。甲殼素和殼聚糖及其衍生物在農業、紡織、造紙、生化、化學分析、重金屬富集回收等方面還有多種用途。
甲殼素及其衍生物由于分子中羥基、氨基及其他基團的存在，對許多金屬離子具有螯合作用，所以能有效地吸附或捕集溶液中的重金屬離子，但不吸附水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等離子，因而不影響天然水的本底濃度。用殼聚糖回收工業廢水中的銅已經工業化。殼聚糖還能吸附有機汞化合物，富集海水中微量鈾等元素，還能吸附富集放射性核素钚等，用作放射性廢液的去污劑。殼聚糖分子中的胺基極易形成胺正離子，對許多過渡金屬有良好的螯合作用，可用于去除廢水中的銅、鎘、汞、鋅、鉻等重金屬離子。張廷安等用殼聚糖絮凝劑去除水中汞的情況，當pH為7時，對于不大于200mg/L的含汞水樣，對汞的去除率大于99.8％，并考察了酸度、汞離子濃度、殼聚糖用量和絮凝時間對去除率的影響。楊潤昌等研制了含殼聚糖的三元復合固體絮凝劑，用來處理Cu2+、Zn2+中的廢水，對含Zn2+、Cu2+的混合廢水進行處理后均能達到排放標準。其中Cu2+的去除率大于98％，Zn2+的去除率大于95％，每噸水處理費用僅為0.2元。方忻蘭將殼聚糖絮凝劑用于電鍍廢水的處理，結果對Cr2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的去除率均大于99％，且可回收重金屬離子。研究發現，鹵代殼聚糖能使水溶液中的許多金屬離子在一定的條件下形成不溶于水的物質，從而從水中分離出去，這些金屬離子包括V、Cr、Co、Zr、Pd、Sb、Os、Pt、Au、Hg、Pb、Th和U的離子，使用殼聚糖的量根據金屬離子的種類和數量不等，為金屬離子質量的0.1～5倍。殼聚糖絮凝劑處理水中的重金屬離子，主要是通過改性殼聚糖高分子與重金屬離子發生反應，形成絮體或者是由殼聚糖絮體吸附、螯合水中的重金屬離子，有時兩種作用兼而有之。張秋華等采用研制的羧甲基殼聚糖絮凝劑處理毛巾廠的印染廢水，實驗結果顯示，羧甲基殼聚糖絮凝劑在廢水的脫色及COD的去除率的方面，都優于常用的其他高分子絮凝劑。蔣挺大等人對殼聚糖的絮凝劑特征進行了研究，并與日本強陽離子和弱陽離子合成C109P、C809P及國產陰離子聚丙烯酰胺PAM做了對比，殼聚糖具有很好操作穩定性。徐洪峰等人報道了用殼聚糖在電解質存在下螯合絮凝除銅的方法。對Cu2+濃度為20～60mg/L的水樣，除銅率為99.5％。
綜上所述，甲殼素、殼聚糖及其衍生物在水處理中具有很大潛力和應用前景。但是，目前由于脫乙酰基費用過高，其推廣應用受到了一定的限制。盡管如此，日本現在每年用于水處理的殼聚糖也有500噸之多，到20世紀末，甲殼素和殼聚糖在世界上每年的銷售額將達2億美元，其中用于水處理的約1400萬美元。由此可見，甲殼素、殼聚糖及其衍生物在水處理方面的確大有作為。
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