化学法是通过使用化学药剂或是一些化学手段，对废水进行处理的一种方法。对于染料工业污水处理设备的化学方法主要有化学混凝法、化学氧化法、湿式催化氧化法、光催化氧化法、内电解法等。
化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂，使污染物形成胶粒，通过混凝沉淀或气浮，从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主，对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果，但是对于水溶性染料中分子量较小的，混凝效果则比较差。无机高分子聚合物是一种高效且低腐蚀的无机混凝剂，主要有聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁等。其中以聚铁的混凝剂具有很好的沉降性能，絮体大，但是聚铁类具有氧化性，腐蚀设备，处理后的水带有一定的色度。有机高分子混凝剂分子量大，溶入水中后分散为巨大数量的线性分子，对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定，生长快，残渣少，对pH值要求较宽，其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺。混凝法操作简便，处理成本低，适应性强，处理效果好，且各种新型混凝剂的开发一直都是相关领域的研究热点。
化学氧化法主要是利用氧化剂，如H2O2、KMnOa、臭氧、氯等，将染料的发色基团（主要是染料分子结构）破坏，从而达到脱色的目的。臭氧氧化法具有反应完全、速度快、氧化能力强、无二次污染等优点，具有很好的应用前景，但是制备臭氧电能消耗大，且臭氧与系统接触效率低，使得臭氧氧化在染料废水治理中的应用受到限制。氯在处理废水时会生成含氯的有机化合物导致二次污染。
由于现代染料工业的发展使含有高浓度难生化降解的有机染料废水日益增多，传统的化学氧化法以及氧化剂，很难氧化废水中的有机物，无法达到废水排放标准。因此，随着研究的深入，高级氧化技术（AOPs）应运而生，且在实际工业污水处理设备使用中已经获得很显着的效果。
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