不同的液体有着不同的表面张力，而液体流过小孔时，表面张力越小，所通过的速率就越快，当不同的混合液体流入分离器后，首先进入聚结滤芯，聚结滤芯具有多层过滤介质，其孔径逐层递增。由于表面张力的差异，油液快速通过滤层，而水却缓慢的多；又由于聚结滤芯采用亲水性材料，微小的水滴更是吸附在滤层表面从而造成水滴的聚结。受动能的作用，小液滴竞相通过开孔，逐渐汇成大的液滴，并在重力作用下沉降而与油液分离，通过聚结滤芯后的油液，仍有尺寸较小的水珠在惯性作用下向前至分离滤芯处。分离滤芯由特殊的疏水材料制成，在油液通过分离滤芯时，水珠被挡在分离滤芯的外面，而油液则通过分离滤芯，并从出口排出。
聚结脱水滤油机中的聚结分离内部安装有两种不同功能的滤芯---聚结滤芯和分离滤芯。聚结脱水滤油机当油液流经聚结分离器时，在其内部经历过滤、聚结、沉降、分离四个过程阶段，实现滤除颗粒污染物、脱出水分的功能。
油液首先从内向外流经聚结滤芯，聚结滤芯是由特殊玻璃纤维及其他合成材料进行适当的组合，专门针对油液脱水配制而成，具有良好亲水性。聚结滤心具有过滤颗粒污染物、聚结水分的双重功能。最内层的高精度滤材首先滤除油液中的颗粒污染物；外面的破乳聚结层将油液中的微小水滴聚结成水珠。尺寸较大的水珠会依靠自身的重力沉降到积水槽，尺寸较小的水珠来不及沉降就会被油液挟带着流向分离滤心。分离滤心是由经过特殊处理的不锈钢网制成，具有良好的憎水性，当油液从外向内流经分离滤芯时，小水珠被有效的拦截在滤芯外面，只让油液通过，不让水分通过，从而进一步分离水分。
