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所謂的“物理化學法”主要依托于物理、化學等反應原理，用來處理煤化工廢水內部的雜質、污染物等，主要的反應包括：吸附、抽離、沉淀、萃取等，這些反應都有自身的過程和原理。
1萃取法：所謂的萃取法就是憑借和水無法相溶，以及很少相溶的溶劑，和煤化工廢水有效融合，從而確保溶解在廢水內部的有害物質、雜質等再次分解、分配，并逐漸傳輸至溶劑中，在此基礎上使溶劑和所祛除的污染物煤化工廢水分開，這樣就實現了廢水清潔化，也能對污染物加以回收、再利用。萃取法實際應用中有著多重優勢，體現在：大量處理水、設備結構簡明，方便進行自動化調控，而且能夠操作，降低成本。
2吸附法：吸附法主要借助氣體流動的性質同多孔的物質之間接觸，從而讓流動狀態下的污染物能夠有選擇性地分離。對于煤化工廢水處理來說，一般采用以下吸附劑：硅藻泥、樹脂、炭纖維、礦渣等，常見的吸附劑為：活性炭，可以通過吸附法來對應有效處理廢水，這樣一方面可以除掉煤化工廢水內部的污染物，另一方面也能還原水體顏色，排除其中的不良顏色、雜質等。
3膜分離法：主要借助于半透膜來將廢水隔離開來，并將內部的污染物向外滲透的方法。主要的膜分離法包括：微濾法、反滲透法、滲析法等。
4化學沉淀法：借助容易溶解的化學性藥劑，將其添加到煤化工廢水內部，經過化學沉淀終形成一些沉淀物，例如：氫氧化物、鹽等。現代研究者多將Na2HPO4以及硫酸鎂充當沉淀劑，從而對一系列污染物，例如：硫酸銨等進行沉淀處理，從而達到脫氮的目標。化學沉淀法是一種優良的廢水處理方法，能對污染物加以處理，終生成無法溶解的鹽以及其他物質，從而達到煤化工廢水凈化的目標。
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