臭氧是一种强氧化剂，氧化能力要大大高于氯和二氧化氯。随着社会的不断发展，对于水资源的要求也是越来越高，在一些发达国家已经开始使用臭氧等一些氧化技术进行污水处理，从而能够更好地确保水的质量。

目前臭氧化过程主要包括两个方面：一直接进行臭氧反应。二间接进行催化反应。

在直接进行臭氧氧化反应的过程中主要采用两种方式，即偶极加成反应以及亲电取代反应。对于偶极加成反应主要是因为臭氧的具有偶极结构，因此在发生反应的过程中会和含不饱和键的有机物进行加成反应，从而达到要求。对于亲电取代反应主要是因为带有吸电子基团的芳香族类化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基团，他们和臭氧很难进行反应，因此在发生该类反应的时候会具有一定的选择性。通常情况下，臭氧直接氧化有机物最好是在酸性的条件下发生，其虽然反应非常慢，但是具有很好的选择功能，氧化产物也为有机酸类，再次发生氧化比较困难，同时每一个有机物的反应速度也相差很大。

虽然臭氧的氧化性非常强，但是因为具有很高的选择性，因此在发生反应的过程中很难进行污水的去除。随着科学技术的不断发展，对于这方面的研究也是越来越多，在进行臭氧水处理方面也不断地进行完善，目前会使用均相催化和非均相催化臭氧来达到有机物降解的目的。

间接催化反应主要是臭氧能够直接或者是通过触发反应、增殖反应以及终结反应产生的自由基氧化许多种化合物，对于每一种反应都会有不同的自由基产生。自由基和水中有机物反应的速度非常快，同时不需要进行选择，在其中非常关键部分是羟基自由基。羟基自由基是最为常见的一种氧化剂，其氧化电极电位只小于氯，其优点是能够快速的和有机物发生反应，并且不需要进行选择，容易和气不同位置的有机物进行反应，产生易氧化的中间产物。对于这些自由基因为速度反应速度非常快，目前反应的速率已经达到了106～109L/mol•s，因此每一种有机物的催化臭氧反应速度都差不多，因此也就造成了自由基型反应选择性低。