由于原油、油层水及所含天然乳化剂组成的复杂性，对油水界面上产生的物理化学过程的研讨又非常麻烦，因此对化学破乳剂的破乳过程和破乳机理仍处于研讨之中，但破乳剂和乳化剂都是表面活性物质，二者的作用却截然相反。现将各种破乳剂的破乳机理概括如下：
(1)表面活性作用。破乳剂都拥有高效能的表面活性物质，破乳剂较乳化剂有更高的活性，有文献以为破乳剂活性应比乳化剂大100～1000倍，使破乳剂能快速地穿过乳状液外相分布到油水界面上，更换或中和乳化剂，降低乳化水点的界面张力和界面膜强度，使造成W/O型乳状液变得很不安稳。界面膜在外力作用下极易分裂，从而使乳状液微粒内相的水冲破界面膜进入外相，从而使油水阔别。这不仅不妨毁坏依然造成的原油乳状液，还不妨预防油水夹杂物进一步乳化，起到降低油水夹杂物黏度和加速油水阔别的作用。但践诺表明，不存在破乳剂活性越高，破乳实力越强的纪律。
(2)反相乳化作用。原油乳状液是在原油中憎水的乳化剂作用下造成的，俗称W/O型乳状液，如环烷酸、沥青质等。选用亲水型的破乳剂不妨将乳状液转化为O/W型乳状液，借乳化过程的转换和O/W型乳状液的不安稳性而使油水阔别。当破乳剂促使油包水转相造成水包油型乳状液时，此时水在外边很简易碰撞召集成大水点沉降走出。
(3)“润湿”和“渗透”作用。破乳剂不妨溶解吸附在油水界面的胶质、沥青质、固体粉末等天然乳化剂，预防天然乳化剂组成的界面膜阻挡水点聚结。如黏土、硫化铁、钻井泥浆等固体颗粒拥有亲水性，破乳剂能把这些固体乳化剂从油水界面拉入水点内;沥青质和高熔点蜡晶等拥有亲油性，破乳剂能让其脱离油水界面进入原油内。如此，有利于水点碰撞时的合并，抵达水点下沉的目标。
(4)反离子作用。由于原油乳状液中呈分布相的水点老是带负电荷，并在自身的表面上吸附了一部分正离子，使分布相往往带有正电，因为所带电荷相同，分布相的水点之间互相排斥，水点难于合并。假如在原油中加入离子型的破乳剂，极性相反的离子被吸附在水点表面并将正电荷中和，使水点问的静电斥力减弱，毁坏受同性电保护的界面膜，使水点合并从油中沉降下来。
只管破乳剂的破乳机理尚不改善，但从长期践诺中概括出两点论断：①破乳剂的分子量大于天然乳化剂的分子量才能有用破乳;②若把破乳剂用作油水夹杂物的乳化剂，则生成反相乳状液，即O/W型乳状液。
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