化学除油法就是向污水中加入一定量的化学药剂，使乳化液破乳，微小油滴颗粒发生凝聚，油滴变大，上浮速度加快，以达到或加快油水分离的速度和提高油水分离的程度，化学除油法的优点是能够很好地处理污水系统中难以被分离的乳化液（主要是水包油型乳化液），根据处理设备和处理要求的不同，用于污水处理的化学药剂可以分为油系统清水剂（反相破乳剂）、水系统清水剂、浮选剂、絮凝剂等不同种类，从广义上讲，可以将所有达到清水目的的化学药剂通称为清水剂，其主要通过破乳性、絮凝性、浮选性、凝聚性形成微小絮团达到除油目的，这类清水剂按照化学组成分为无机清水剂、有机清水剂和微生物清水剂三类。
（1）无机清水剂
    无机清水剂主要是铁盐、铝盐及其水解产物等低分子盐类以及无机高分子等聚合物，按分子量大小分为低分子和高分子清水剂，无机低分子清水剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其优点是比较经济、用法简单，缺点是用量大、清水效果较差，而且絮渣量大，现常用的是无机高分子清水剂主要分为聚合铝类、聚合铁类、活性硅酸类和复合型四大类，如聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFC）是使用较多的无机浮选剂，其作用机理通常有中和与架桥作用，类似于有机高分子聚合物，能够降低水中黏土、油分等胶体所带电荷，成为继明矾、硫酸铝之后混凝性能较好，使用范围较广的无机高分子混凝剂，在我国大部分炼油厂中应用广泛。
（2）有机清水剂
    有机清水剂主要分为天然高分子和合成高分子两大类，天然高分子清水剂大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳素衍生物、植物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等，这类化合物中含有羟基、酚羟基等多种活性基团，通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性，其活性基团大大增加，对悬浮颗粒有更强的捕捉作用，改性天然高分子清水剂具有无毒、廉价等优点，合成高分子清水剂包括聚丙烯酰胺、聚铵盐等，其中聚丙烯酰胺（PAM）应用广泛，占我国高分子絮凝剂合成量的86%，分子量在800万到2000万之间，根据所带电荷不同可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型四种。
①阳离子型
    阳离子型清水剂指分子链上带有氨基、亚氨基或季铵基，无论在酸性、碱性和中性环境下都能保持带正电的性质，同种电荷的排斥作用使得分子链舒展，有利于分子的吸附及架桥作用，常用的阳离子型清水剂如阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMA）。
②阴离子型
    阴离子型清水剂的结构中带有COONa基团或SO3H基团，如阴离子型水解聚丙烯酰胺（PHP），其分子量在7×106左右，由于分子结构上存在带负电的强亲水基团，因此可通过中和及吸附作用去除表面带正电的胶体颗粒。
③非离子型
    非离子型清水剂本身不带电，在水溶液中凭借质子化作用产生暂时性的电荷，可通过去水化和架桥作用将悬浮物除去，其相对分子量在50万～600万之间，如聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）等。
④两性离子型
    两性离子絮凝剂是在同一聚合物链上同时含有正电荷和负电荷两种官能团，兼具阴、阳离子的特点，不仅通过带电荷表现出中和及吸附架桥作用，而且具有分子结构的“缠绕”作用，适用于强酸、强碱介质中。
    人工合成高分子，由于可根据污水特性选择单体种类和结构，调节产品的分子量及分布，具有用量少、效率高等优点，已经广泛应用在油田污水处理中。
（3）微生物清水剂
    微生物清水剂按物质组成可分为微生物细胞、微生物细胞提取物、代谢物和克隆技术产生的絮凝物三类，其结构主要含糖蛋白、蛋白质、多糖、纤维素、DNA以及有絮凝活性的菌体等，微生物清水剂除油机理与高分子絮凝剂相似，主要包括桥连、中和及卷扫作用，微生物清水剂是一种可降解、使用范围广的清水剂。
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