臭氧是一种强氧化剂，在水中仍具有较高的氧化还原电位，且不易引起二次污染，制备简单，管理使用方便。臭氧可以氧化分解水中的有毒有害和高稳定性有机物，有效去除嗅味和色度。催化氧化是根据污水中的污染物质组成，采用多元协同催化技术，在不同的反应条件及操作参数控制下，充分利用不同氧化基团(如羟基自由基、氧自由基)的氧化特点，实现对不同类型污染物质的梯级氧化降解。
在反应的部分阶段，通过工艺调控，避免了羟基自由基(·OH)氧化对污水中目标污染物选择性差的问题，同时规避了氧化剂间的竞争问题，有效提高了氧化反应的效率。在氧化反应的另一阶段，则充分利用了羟基自由基(·OH)氧化电位高的特点，使其与污水中的有机物发生反应。反应中生成的有机自由由基的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，可以继续参加羟基进一步发生氧化分解反应，直至降解为终产物CO2和H2O。通过上述梯级氧化过程，实现了催化氧化分解不同目标污染物的目的。
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