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臭氧是一種強氧化劑，氧化能力要大大高于氯和二氧化氯。隨著社會的不斷發展，對于水資源的要求也是越來越高，在一些發達國家已經開始使用臭氧等一些氧化技術進行污水處理，從而能夠更好地確保水的質量。

目前臭氧化過程主要包括兩個方面：一直接進行臭氧反應。二間接進行催化反應。

在直接進行臭氧氧化反應的過程中主要采用兩種方式，即偶極加成反應以及親電取代反應。對于偶極加成反應主要是因為臭氧的具有偶極結構，因此在發生反應的過程中會和含不飽和鍵的有機物進行加成反應，從而達到要求。對于親電取代反應主要是因為帶有吸電子基團的芳香族類化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基團，他們和臭氧很難進行反應，因此在發生該類反應的時候會具有一定的選擇性。通常情況下，臭氧直接氧化有機物最好是在酸性的條件下發生，其雖然反應非常慢，但是具有很好的選擇功能，氧化產物也為有機酸類，再次發生氧化比較困難，同時每一個有機物的反應速度也相差很大。

雖然臭氧的氧化性非常強，但是因為具有很高的選擇性，因此在發生反應的過程中很難進行污水的去除。隨著科學技術的不斷發展，對于這方面的研究也是越來越多，在進行臭氧水處理方面也不斷地進行完善，目前會使用均相催化和非均相催化臭氧來達到有機物降解的目的。

間接催化反應主要是臭氧能夠直接或者是通過觸發反應、增殖反應以及終結反應產生的自由基氧化許多種化合物，對于每一種反應都會有不同的自由基產生。自由基和水中有機物反應的速度非常快，同時不需要進行選擇，在其中非常關鍵部分是羥基自由基。羥基自由基是最為常見的一種氧化劑，其氧化電極電位只小于氯，其優點是能夠快速的和有機物發生反應，并且不需要進行選擇，容易和氣不同位置的有機物進行反應，產生易氧化的中間產物。對于這些自由基因為速度反應速度非常快，目前反應的速率已經達到了106～109L/mol?s，因此每一種有機物的催化臭氧反應速度都差不多，因此也就造成了自由基型反應選擇性低。