将两种或两种以上的絮凝剂经过改性或在特定条件下进行一系列化学反应后合成新的絮凝剂即复合絮凝剂。不同絮凝剂经复合后优缺点互补，克服了单一絮凝剂适用范围较窄的缺点，从而提高了絮凝效果，扩大了使用范围。目前复合絮凝剂主要有无机高分子复合絮凝剂、有机复合絮凝剂和无机-有机复合絮凝剂。其中对无机-有机复合絮凝剂的报道较多，是复合絮凝剂的研究与应用重点。
无机-有机复合絮凝剂具有无机絮凝剂的电中和以及有机絮凝剂的吸附架桥能力，絮凝效果大幅增加，而且可制备出在特定条件下使用的絮凝剂。虽然复合絮凝剂也存在难降解、污染环境的问题，但其适用水质范围广、效率高，且投加量大量减少，有机成分含量降低，仍不失为一种优良的絮凝剂。邵颖等将一定质量比的壳聚糖(CTS)和聚合铝(PAC)用强磁力搅拌微热熟化1d，制成复合絮凝剂。结果表明：处理初始质量浓度分别为56、53mg/L的含Zn2+、Cu2+炼钢废水时，分别投加n(CTS)∶n(PAC)为0.1和0.2的复合絮凝剂，加入3.5mg/L的复合絮凝剂就能达到投加6.0mg/LPAC的去除效果;在pH为5.5、n(CTS)∶n(PAC)为0.2、投药量为3.5mg/L时，PAC-CTS复合絮凝剂絮凝效果最佳。可见以PAC为主的复合絮凝剂既能降低成本，又弥补了单独使用CTS或PAC的缺陷。尹大伟等用PAC-CTS复合絮凝剂处理60mg/L含Pb2+和Cu2+的合成废水，pH=8、投加量为4mg/L时，Cu2+去除率为84%;投加量为5mg/L时Pb2+去除率为72%。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
PACCTS可发挥无机-有机絮凝剂的协同作用，使絮凝效果提高、投药量降低。JieCao制成HPAM-CTS有机复合絮凝剂颗粒，该颗粒平均粒径为1mm，含大量—COO-、—NH3、—OH、—CONH2和—NH2基团。研究发现：该复合絮凝剂对Cu2+、Pb2+、Hg2+的去除率随絮凝剂用量的增加而增加;当pH从2.2增加到4.2时对3种金属离子的去除率显著增加，pH从4.2增加到5.5时，对Cu2+和Hg2+的去除率已达到最大，对Pb2+的去除率还在增加，且选择顺序为Cu2+>Pb2+>Hg2+。复合絮凝剂在一定程度上改善了絮凝性能，但在应用中还存在一些问题。如有机复合絮凝剂使用成本高，产物难降解且污染环境等。因此复合絮凝剂的复合因素以及复合机理、有效成分的配比和筛选，制备工艺流程的设计和处理重金属废水的可行性等方面尚需探索。