用此法处理废水有离子交换、电渗析、反渗透、气浮分离、汽提、吹脱、吸附、萃取等方法。物理化学法主要用于分离废水中的溶解物质，回收有用的物质成分，使废水得到深度处理。
①离子交换法。离子交换法是利用离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换，而除去废水中的有害离子的方法。离子交换法的特点主要是吸附离子化的物质，并进行等当量的离子交换。采用离子交换来处理废水，广泛用于回收废水中的金属离子，如金、银、铂、汞、铬、镉、锌、铜等。除此之外，在净化放射性废水方面也有应用。
②吸附法。固体表面分子、原子或离子同液体表面一样，表面存在剩余的表面自由能，同样具有自动降低这种能量的趋势。固体表面会自动降低自由能的趋势往往表现为对气体或液体中某种物质的吸附作用。固体表面也就是由固体和气体或固体与液体组成的，在此相同界面上常会出现气体组分或溶质组分浓度升高的现象，这就是固体表面的吸附作用。利用吸附剂(活性炭、活化煤、腐植酸、硅藻土、白陶土、硅胶、活性铝、分子筛等)可除去废水中的酚、染料、农y、有机物、各种重金属离子等，还可吸附废气中的有害毒物，吸附法在三废治理中是一种很有前途的处理方法。
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