臭氧能去除水中的有機物，提高有機廢水的可生化性，降低出水中的COD、色度和紫外線吸收有機物。
臭氧不僅能氧化水中的無機物，如CN-、NH3等，而且能氧化難以生物降解的有機物，如芳烴化合物等。臭氧氧化反應有二種，一是通過親電或親核直接參與反應；另一種是，堿性環境中的羥基自由基反應。臭氧可能許多官能團發生反應，如：雙健、叁健，芳烴、雜環化合物、環烷烴、=N-N、=S、C≡N、C-N、C-SI、-OH、-SH、-NH2、-CHO等。檢測表明臭氧化產物主要是一元醛、二元醛、一元羧酸、二元酸酸類有機物小分子。
對濕法爐黑在流化床內的流動性能進行了研究, 以考察氣流速度對濕法爐黑均勻流化狀態的影響, 從而選擇適宜的濕法爐黑臭氧氧化操作氣速范圍。在此基礎上, 進行了熱態工藝條件實驗。結果表明: 適宜臭氧氧化的氣速為0.37m/s左右,在室溫下臭氧氣就能與濕法爐黑進行化學反應, 生成表面酸性官能團,使濕法爐黑顯酸性, pH<=3.5。同時,達到一定的pH值時,反應時間隨靜床高的增加而成比例地增加。
對石油類污染物嚴重污染的某市水源地地下水進行了臭氧凈化技術的靜態試驗研究。通過臭氧對石油類污染物的氧化作用，結合紫外分光光度測定油的吸收峰曲線和色質聯機結果的分析，初步研究了臭氧氧化水中石油類污染物的過程和途徑。結果表明：石油類污染物中占多數組分的萘及其衍生物主要是通過直接臭氧化反應去除；萘系物則被臭氧的直接反應和自由基型反應同步去除；少量的烴只能被沒有選擇性的OH氧化去除。
