化学氧化法是通过氧化剂的氧化作用，使难降解的有机物转化为易降解有机物，或将有机物彻底氧化为ＣＯ２和Ｈ２Ｏ的方法。目前，应用于化工废水深度处理的化学氧化技术主要有氯氧化、芬顿氧化（Ｆｅｎｔｏｎ氧化）、臭氧氧化和电化学氧化等。
１ 氯氧化：氯氧化技术是指向废水中加入氯氧化剂，降解废水中有机物，使其转化为易降解或无毒物质的技术。氯氧化法具有氧化效率高、操作简单、脱色效果好等优点，但也存在腐蚀性强、废水中Ｃｌ－含量升高、中间产物毒性较大等不足。氯氧化法处理废水时常用的药剂有漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯和液氯等。二氧化氯因具有强氧化性、安全、高效等优点被广泛应用于工业废水的处理，对含氰废水、含酚废水和含苯胺废水的处理都有良好的效果。目前对二氧化氯氧化法研究的热点是将其与高效催化剂组成两相催化氧化体系，对废水进行催化氧化处理，研究表明，二氧化氯催化氧化体系可有效提高氯氧化的处理效果。
２ Ｆｅｎｔｏｎ氧化：Ｆｅｎｔｏｎ试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，当ｐＨ（ｐＨ＝３左右）较低时，在Ｆｅ２＋ 的催化作用下过氧化氢分解产生·ＯＨ，从而引发链式反应。另外，Ｆｅｎｔｏｎ试剂中的亚铁离子与Ｈ２Ｏ２反应产生铁水络合物，具有絮凝作用。
近年来，对Ｆｅｎｔｏｎ氧化工艺的研究主要集中在以下方面：①影响因素的研究及工艺的优化。Ｆｅｎｔｏｎ氧化处理废水的主要影响因素包括：ｐＨ、Ｈ２Ｏ２投加量、Ｈ２Ｏ２／Ｆｅ２＋ 比值、试剂投加方式、反应时间等；②类Ｆｅｎｔｏｎ氧化法的研究开发。类Ｆｅｎｔｏｎ氧化法是在传统Ｆｅｎｔｏｎ试剂的基础上改变催化剂的种类或同别的方法结合而形成的，包括Ｈ２Ｏ２／Ｆｅ３＋ 氧化、Ｈ２Ｏ２／Ｏ３氧化、电－Ｆｅｎｔｏｎ 氧
化、光－Ｆｅｎｔｏｎ氧化和超声波－Ｆｅｎｔｏｎ氧化等。紫外光（ＵＶ）／Ｈ２Ｏ２氧化技术在处理难降解、有毒有害物质方面比其他方法更有优势，已成为研究的热点。近年来，国内外学者在ＵＶ／Ｈ２Ｏ２法处理难降解有机物方面进行了很多研究。