首先氯气溶于水，会形成氯水，有很强的氧化性（其起主要作用的是次氯酸），可以消毒杀菌；其次次氯酸可以把硫酸亚铁氧化为硫酸铁，硫酸铁水解生成氢氧化铁，会形成胶体，可以吸附水中的悬浮杂志。这就是基本的原理。
在污水处理中有用的是Fe2+和ClO2-离子次氯酸跟把2价铁离子氧化到3价铁离子，三价铁离子在水中水解成fe（oh）3，而氢氧化铁是能絮状沉淀，能吸附水中杂质，而未反应完的次氯酸跟具有的强氧化性能杀菌，后，石灰的作用是调节水中的酸碱平衡，因为硫酸亚铁是酸性的，次氯酸钠是弱碱性的。
水处理应用中硫酸亚铁的化学反应原理：6FeSO4+KClO3+3H2O==2Fe2(SO4)3+KCl+2Fe(OH)3 生成的Fe(OH)3是胶状物质，能吸附水中的杂质悬浮物，起到净水作用。合适用量可调节碱性水中的 PH 值,与水中悬浮物有机结合,并加速沉淀,主要 应用于水质净化和工业废水处理,同时具有杀菌作用.