物理和化学吸附剂一般具有多孔结构和较大的比表面积，表面活性较强，具较强的吸附能力。含油废水的吸附剂吸附处理就是利用吸附剂较强的吸附性能，使水中污染物分子得以吸附聚集，从而实现油水分离和污染物吸附去除。因此，吸附剂的优劣是影响含油废水吸附处理效果的重要因素。如A.L.Ahmad等对比研究了壳聚糖、活性炭和沸石对含油废水的处理效果，研究发现壳聚糖对废水中油的吸附去除率可达到99%，悬浮固体颗粒由500mg/L去除至25mg/L，与其它两种吸附剂相比，去除效果最佳。因此，依据含油废水的特点，合理选择吸附剂对提高含油废水的处理效率有重要意义。
在吸附剂的选择中，具有较大比表面积和较强孔隙性的吸附剂为工程应用的首选吸附剂，如林鑫选用高比表面积的复合矿物为吸附剂，对含油废水中的油分去除率达至77.83%，COD去除率在90%以上。然而吸附剂原料的购置、加工成本和环保性能也是影响吸附剂工程化应用的重要影响因素，含油废水吸附处理中，对廉价、高效、环保吸附剂的研究已成为其工程化吸附处理的重要研究方向，其中，固体废弃物是含油废水吸附剂的重要原料来源，如S.Ibrahim利用农业固体废弃物大麦秆作为吸附剂吸附处理含油废水，研究发现大麦秆的SBET约为140m2/g，物理组织多孔，对含油废水有较好的处理效果;陶梅等利用以工业固体废弃物油泥为基础的吸附剂吸附处理含油废水，研究发现，吸附剂比表面积达至316m2/g，对水中油类污染物质去除率达到94.61%。这既有利于含油废水的净化，保护环境，又有利于废弃物资源的综合利用，实现以废治废，降低污染物处理成本。改善吸附剂的吸附能力是提高含油废水吸附处理效率的重要途径，因此，吸附剂改性研究是含油废水深化处理的重要研究内容，如S.Ibrahim等利用表面活性剂CPC改性农业固体废弃物大麦秆，并用改性后吸附剂处理含油废水，研究发现，改性后大麦秆比表面积和孔容积大幅增加，表面活性基团增多，对油的吸附去除率由原来的3.3%提高到90.7%。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
目前，含油废水吸附剂的改性方法多样，有物理改性(机械研磨法、微波法、超声波法等)、化学改性(酸/碱改性法、表面活性剂法等)，但是不同改性方法对吸附剂的改性效果不同，如邵红等分别利用壳聚糖和聚二甲基二烯丙基氯化(PDMDAAC)改性钠基膨润土，研究发现，改性后的两种吸附剂虽然对含油废水中含油污染物的最大去除率均达到85%以上，但是PDMDAAC改性膨润土对其中污染物的吸附速率(15.144)是壳聚糖改性膨润土(8.435)的2倍，因此，PDMDAAC改性膨润土更适用于含油废水的快速处理;秦兰兰等分别用酸、碱改性粉煤灰处理含油废水，研究发现酸改性粉煤灰对采油废水中油分去除率达97.15%，优于碱改性粉煤灰，符合国家含油废水一级排放标准，同时操作简单，可实施性强，有着较强的工程应用前景。吸附剂的复合改性能发挥不同改性剂的改性优势，实现其吸附能力的更大程度提高，因此吸附剂复合改性是含油废水吸附处理研究的热点内容。如李婧利用改性剂乙二醇和微波法复合改性氧化镁，研究发现，改性氧化镁的SBET达43.98m2/g，比未改性的轻烧氧化镁大2倍，比单法改性的氧化镁大1倍，处理后的出水已达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》中石油类排放标准的三级标准。吸附剂的复合改性是含油废水深化吸附处理的研究趋势。然而，在基于吸附剂吸附技术的工程化应用中，吸附剂吸附技术与其它技术联用，不仅可充分发挥吸附技术的吸附能力，实现不同技术之间的优势互补，而且可形成高效含油废水处理工艺，对处理高浓度含油废水有重要意义。
如罗松柏等采用“隔油+气浮+过滤+吸附”工艺处理机械工业含油废水，研究发现该工艺对废水中石油类物质和COD的去除率分别达至99%和81%，处理后出水可用于冲刷地面和景观用水等，而浮油得到了回收利用，因此，此工艺有着显著的经济效益、环境效益和社会效益。含油废水吸附剂的再生研究不仅能够实现废油的回收，而且还可实现吸附剂的循环多次利用，因此，吸附剂再生研究对资源的综合利用和废水处理成本的降低有重要意义，如滕厚开等在含油废水处理中，使用耐高温高效石油烃降解菌群对饱和吸附剂进行再生，研究发现此生物再生技术可使吸附剂循环50次后再生效率在70%以上，再生吸附剂对含油废水的处理效果始终保持在<1mg/L，CODcr<20mg/L，同时处理成本比传统成本降低60%以上，因此，该工艺有利于含油废水吸附技术的工程化推广应用。吸附剂再生研究已是含油废水吸附处理技术研究的热点方向。