臭氧催化氧化技術屬于氧化水處理技術中的一個重要分支，主要通過直接反應和間接反應兩種途徑得以實現，將大分子、難以生物降解的有機物氧化成低毒或***的小分子物質，臭氧對有機物色度，臭味，濁度，都有很好的去除效果，更為重要的是其可以大幅提高廢水的可生化性，有利于后續的生化處理，從而保障廢水達標外排
其主要原理為：臭氧分子在高效催化劑的催化作用下產生大量的羥基自由基團（?OH），該自由基團相對于臭氧具有更高的氧化能力（氧化還原電位E0 =2.85 V，臭氧E0 =2.07 V，反應速率常數大，羥基自由基與大多數有機物反應的速率常數在106～1010 mol-1.s-1），而且其幾乎可以無選擇性的對有機物進行氧化分解。該技術的關鍵點在于如何提高臭氧的吸收效率及轉化效率。有機污染物的礦化程度較低是限制臭氧氧化應用的局限性之一 ，往臭氧氧化反應體系中加入少量的催化劑是解決這個問題的有效途徑。根據催化劑與反應溶液的接觸方式不同，可以將催化臭氧化分為均相催化臭氧氧化反應和非均相催化臭氧氧化反應。在反應體系中，隨著臭氧投加量的增大，溶液中臭氧濃度逐漸升高，此時溶液中會產生更多的氧化活性組分（如 ?OH ），使有機物的降解速率逐漸提高。但是，由于臭氧在水中的溶解度較小，當投加的臭氧量過大時，臭氧會溢出反應體系而降低臭氧的利用效率，使臭氧處理成本升高。所以在設計臭氧氧化反應器時，需要考慮增大臭氧溶解度，常將反應器設計為高徑比比較大的柱狀或塔狀，進而增加臭氧在反應器中的停留時間，提高臭氧的綜合利用率。此外，由于臭氧氧化有機物的局限性，其不能完全礦化有機物，有時也不需要完全礦化有機物，而常與其他技術聯用，因此應實際工程應用過程還是需要根據處理目標選擇合適的臭氧用量。
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