應用於工業廢水處理中的高級氧化技術包括臭氧氧化法、芬頓法、超聲氧化法、超臨界水氧化法、電化學法和微波輔助氧化法。
1、臭氧氧化法
臭氧本身就會和不同的催化劑產生反應，在反應途中會產生羥基，羥基具有較強的氧化能力，應用在工業廢水處理中，具有較明顯的脫色和除臭功效，處理過工業廢水後的臭氧也易分解，不會對環境造成二次汙染。當前，許多造紙廠都會使用臭氧氧化法，用量僅需14g/min，30min左右會有較明顯效果，氧化效果會因臭氧用量和反應時間的增多而增強。
2、芬頓法
芬頓法是當下國際高級氧化技術的研究熱點，技術原理是經由二價鐵等金屬離子產生的羥基自由基破壞汙染物的有機結構，繼而使汙染物分解為水或CO2等無害、無毒物質，達到工業廢水處理無害化的效果。
3、超聲氧化法
超聲波本身具有較高能量和較高的頻率，也有著極好的速射性，繼而能夠非常快速的降解汙染物，特別是有機物，應用較為廣泛。使用超聲氧化法時，超聲波的頻率範圍一般為16kHz~1kMHz，其在溶液中會產生高溫高壓，繼而產生高濃度氧化性物質，也可形成超臨界水。使用超聲氧化法降解化學物質時有三種方式，包括自由基氧化、超臨界水氧化和高溫熱解氧化，通過這幾種方式能夠將工業廢水中的有害物質轉化成無毒無害的CO2、水等物質，具有效率高、無汙染、可操作性高的特點，較為環保，應用前景非常光明。另一方麵，超聲氧化法不僅能夠單獨使用，也可聯合電化學法共同使用，比如與臭氧結合使用，可以使臭氧分解的更為快速，充分。但因超聲氧化法目前技術尚未成熟，還有超聲反應器的設計和超聲空化效果化等問題存在，尚待進一步研究。
4、超臨界水氧化法
超臨界水氧化法比之其他的高級氧化技術，在應用時間上較短，但卻是極為先進的汙水處理方式。超臨界水氧化法原理是工業廢水中的有機汙染物能夠直接溶於被視為氧化有機物介質的超臨界水，繼而形成便於有機物氧化反應的環境，使得有機物反應後直接轉化為水和CO2。更進一步，超臨界水氧化法還能夠降解工業廢水中的有機化合物，更高效的消除其中的有毒有害物質，且不會產生二次汙染問題。
5、電化學法
電化學法的原理是通過催化活性的電極材料在電極反應中產生的OH•分解汙染物。氧化機理的不同也使電化學法分成三種形式，包括陰極氧化、陽極氧化和陰陽兩極協同作用氧化，陰極氧化是經由適當的電極電位通過還原作用產生H2O2或Fe2,結合外加試劑間接降解有機物，效率較低;陽極氧化是在電化學反應器中使用含活性的陽極材料直接使汙染物發生氧化還原反應和電化學反應;陰陽兩極協同作用氧化即在聯合兩種工藝的基礎上，設計更合理的化學反應器，提高處理效率。
6、微波輔助氧化法
微博電磁場能夠讓分子高速度碰撞繼而產生熱效應，改變熱力學函數，降低活化能，加上磁性物質本身就有較強的吸附能力，會在微波輻射反應後的表麵熱點中作為化學反應的誘導催化劑。但這種技術成本較高，目前未廣泛投入使用。
