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化学结构差异
阳离子聚丙烯酰胺：分子链上带有正电荷的官能团，是通过引入季铵盐等阳离子化试剂获得的。例如，常见的阳离子聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺和阳离子单体（如二甲基二烯丙基氯化铵）共聚而成，其分子链上含有季铵盐基团（-NR₃⁺），这些正电荷基团使它能够与带负电荷的物质相互吸引。
阴离子聚丙烯酰胺：分子链上带有负电荷的基团，主要是羧基（-COOH）或磺酸基（-SO₃H）。它一般是在丙烯酰胺聚合过程中或者聚合后通过化学改性引入这些阴离子基团。在水溶液中，羧基或磺酸基会电离出氢离子，使分子链带有负电荷。
电荷性质导致的功能差异
絮凝作用对象
阳离子聚丙烯酰胺：主要用于处理带负电荷的悬浮颗粒或胶体。比如在造纸工业废水处理中，纸张生产过程中产生的细小纤维和填料颗粒表面带有负电荷，阳离子聚丙烯酰胺能够与这些颗粒相互作用。通过电荷中和，使颗粒失去电荷排斥力，进而聚集形成絮体，便于沉淀分离。
阴离子聚丙烯酰胺：适合处理带正电荷的悬浮颗粒。例如在矿业废水处理中，金属氢氧化物胶体颗粒往往带有正电荷，阴离子聚丙烯酰胺可以和这些颗粒发生静电吸引，进行电荷中和和架桥吸附，将小颗粒聚集成大的絮体，达到絮凝沉淀的目的。
絮凝效果的强弱因素
阳离子聚丙烯酰胺：其絮凝效果除了与分子量有关外，还与离子度密切相关。离子度越高，分子链上的正电荷密度越大，对带负电荷颗粒的中和能力越强。但离子度过高会导致电荷过剩，使颗粒重新稳定而不利于絮凝。
阴离子聚丙烯酰胺：絮凝效果主要受分子量和阴离子基团含量的影响。分子量越大，分子链越长，能够在颗粒之间更好地架桥，增强絮凝作用。同时，阴离子基团含量越高，电荷密度越大，与带正电荷颗粒的相互作用也越强。
物理性质差异
溶解性
阳离子聚丙烯酰胺：在酸性至弱碱性环境下溶解性较好。这是因为在酸性环境中，其分子链上的正电荷官能团的电荷性质稳定，分子链之间的排斥力使得聚合物更容易在水中分散。但在强碱性环境下，会发生电荷屏蔽等现象，影响其溶解性。
阴离子聚丙烯酰胺：一般在碱性环境下溶解性增强。在碱性溶液中，阴离子基团（如羧基）的电离程度增大，分子链上的负电荷增多，分子链之间的排斥作用使聚合物更容易溶解。而在酸性环境中，部分阴离子基团会被质子化，降低其溶解性。
黏度特性
阳离子聚丙烯酰胺：在相同分子量和浓度条件下，阳离子聚丙烯酰胺溶液的黏度相对较低。这是因为其分子链上的正电荷会在一定程度上抑制分子链的伸展，使得溶液中的分子链缠结程度相对较小。
阴离子聚丙烯酰胺：由于分子链上的负电荷相互排斥，阴离子聚丙烯酰胺分子链更容易伸展，在相同分子量和浓度下，溶液的黏度比阳离子聚丙烯酰胺高。这种高黏度特性在一些需要增稠的应用场景（如涂料、胶水等）中具有优势。
应用领域的不同侧重
水处理领域
阳离子聚丙烯酰胺：广泛应用于城市污水和工业废水的深度处理，特别是在处理含有大量阴离子污染物（如阴离子洗涤剂、有机酸等）的污水，以及污泥脱水过程中。它可以有效改善污泥的沉降性能和脱水性能，降低污泥的含水率。
阴离子聚丙烯酰胺：常用于给水处理和工业废水的初步处理，对于去除水中的悬浮固体、胶体等杂质效果显著。例如在河水净化、矿业废水处理等方面应用较多。
石油开采领域
阳离子聚丙烯酰胺：在一些特殊的油藏条件下，如含有较多带负电荷的黏土矿物的油藏，阳离子聚丙烯酰胺可以用于提高石油采收率。它可以吸附在油藏岩石表面，改变岩石表面的电荷性质，减少原油与岩石的吸附力，从而使原油更容易被驱替出来。
阴离子聚丙烯酰胺：主要用于钻井泥浆的处理，通过絮凝作用去除泥浆中的有害固体颗粒，提高泥浆的性能。同时，在一些三次采油过程中，阴离子聚丙烯酰胺也可以作为驱油剂，增加注入水的黏度，改善油水流度比。
造纸工业领域
阳离子聚丙烯酰胺：在造纸的湿部，用于纸张的助留助滤和增强。它可以吸附在纸张纤维和填料表面，提高细小纤维和填料的留着率，同时增强纸张的强度，如抗张强度、撕裂强度等。
阴离子聚丙烯酰胺：主要用于造纸废水的处理，絮凝废水中的纤维、填料和其他杂质，使废水达到排放标准或回用标准。