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催化氧化技术指在常温常压下，利用催化剂将臭氧分解成氧化能力更强的羟基自由基（OH.），进而氧化分解水中的有机污染物的过程。其中，催化剂主要由活性组分、载体组成，活性组分主要为过渡金属氧化物、化合物及单质，比如MnO2、TiO2、NiO、Fe2O3、Cu等；载体包括活性炭、氧化铝、黏土等。
羟基自由基由于具有强氧化性，因此适用于多种高浓度难降解有机废水的处理，该技术可以应用于预处理单元提高有机废水的可生化性、深度处理单元二次提高生化性、三级处理或直接处理达到排放要求。可适用领域如下：
