H₂O₂/O₃双氧化体系是一种典型的臭氧高级氧化技术，它是在常规的臭氧处理技术中加入双氧水，通过产生·OH来降解有机物。与单一臭氧氧化过程相比，降解速度可显著提高，反应条件温和，是污水处理中应用较为广泛的高级氧化技术。

日本在20世纪70年代末开始研究H₂O₂/O₃体系处理高浓度的有机废水，美国在20世纪80年代将其用于处理城市污水中挥发性有机物。 

一、双氧化体系反应机理

H₂O₂/O₃体系是一种臭氧高级氧化系统，这一方法不是利用O₃直接与有机物反应， 而是利用O₃分解产生的·OH来氧化有机物。在O₃水溶液中加入H₂O₂会加速臭氧分解产生·OH。 

依据H₂O₂与O₃相互作用产生·OH得出，臭氧与双氧水反应的总的方程式见式。从下面方程式中可以看出，在臭氧与双氧水的反应中，2个臭氧分子能够产生2个·OH。 

2O₃+H₂O₂+2·OH+3O₂ 

在H₂O₂/O₃这种高级氧化过程中，H₂O₂以阴离子HO₂^-的形式与O₃反应，H₂O₂/O₃体系的反应速率取决于两种氧化剂的初始浓度。对比臭氧与HO₂^-和OH-的引发反应可以发现，在H₂O₂/O₃体系中，OH-的引发步骤可以忽略不计。当H₂O₂浓度高于10^-7mol/L， 且pH<12时，HO₂^-对水中臭氧分解速率的影响要大于OH-。

在对H₂O₂/O₃氧化去除氨基硝基甲苯过程中的动力学和氧化路径进行了研究，研究认为在H₂O₂/O₃氧化体系中，·OH和O₃都是重要的氧化剂，氨基硝基甲苯同时迅速地与·OH和O₃反应。

以间苯二酚和硝基苯乙酮作为竞争性动力学的参考物分别测定氨基硝基甲苯与·OH和O₃的反应速率常数，尽管·OH氧化比O₃氧化高四个数量级，但在O₃/H₂O₂氧化工艺中O₃还是起主要作用的氧化剂。 

二、双氧化体系影响因素

1.初始pH值的影响

水体的pH值是影响有机物高级氧化过程的一个重要因素，在不同的pH值下同一种有机物的氧化有时会遵循不同的反应机制；酸性时(pH=3),反应是直接O3氧化机制，当溶液pH值增大到4-7后，氧化反应是直接O3氧化机制与自由基氧化相结合，当溶液pH值为碱性(pH=9-11),反应则为自由基控制机制。

2.H202投加量的影响

在O3投加量到一定的条件下，有机物的去除效果并不随着H2O2的投加量的增加而提高，反而当H2O2投加量提高，有机物的去除率呈下降趋势。从O3/H2O2的氧化机制中可以看出，H2O2能促进臭氧分解产生·OH，从而加速硝基苯的氧化去除，但H2O2本身也能被水体中的·OH消耗，因此当H2O2增加到一定量将使有机物的去除率降低。另一方面，在H2O2引发O3，分解产生·OH,·OH与有机物反应过程中将产生一些中间物，这些中间物可能与臭氧直接发生反应，又可以产生H2O2,因此即使是很少量的H2O2存在下，也能使有机物去除率明显升高。 

三、双氧化催化体系

对于非均相催化臭氧氧化反应过程，因为存在固、气、液三相反应，因此其机制的研究工作比较困难。大部分研究结论均是通过相应的实验结果进行假设，之后设计相应实验对假设进行验证。因此非均相催化臭氧氧化的催化机制，大体来说可能有以下三种：

1、臭氧分子被化学吸附到催化剂表面并形成活性基团，这些活性基团可以和不能进行化学吸附的有机污染物反应；

2、有机污染物分子被化学吸附到催化剂表面，并进一步和气相或者溶液中的臭氧作用；

3、臭氧和有机污染物分子被化学吸附到催化剂表面，并进一步和有化学吸附能力的基团相互作用。

臭氧与AC组合工艺的早期工艺研究和应用过程中，AC一般是作为吸附剂或微生物的载体，其后的研制又发现在水溶液中，AC是一个很好的加速臭氧分解生成羟基自由基的促进剂，随后越来越多的研究，将AC应用到催化臭氧氧化系统中。 

经研发数据，对AC和几种金属氧化物催化剂催化臭氧氧化去除苯酚能力进行了比较研究，根据TOC的去除率得到的催化剂的活性顺序为:Co₃O₄/Al₂0₃>Fe₂O₃/Al₂O₃≈ TiO₂/Al₂0₃≈AC。

通过对最佳投加量和反应的最佳pH值进行了优化，结果表明，AC不论是在酸性还是在碱性条件下均有很好的催化活性。单独O3、AC吸附及H₂O₂/O₃/AC催化氧化三个过程，无论是目标污染物的降解还是TOC的去除，AC催化氧化过程都是效果最好的，而且能消除有机物的遗传毒性作用和提高臭氧利用效率。

H₂O₂/O₃/AC的组合催化工艺不仅可以作为独立的单元进行有机物的降解，还可以作为生物处理的前处理工艺提高出水的可生化性，从而有利于后续生物处理过程的进行。

通过对H₂O₂/O₃/AC-BAF和O₃-BAF 两种工艺处理二级出水的对比研究，结果表明，与单独臭氧氧化作为预处理工艺相比，AC催化臭氧氧化预处理工艺不仅能提高臭氧的利用率和二级出水的可生化性，而且更多的有机物被进一步地氧化分解为小分子的有机化合物，从而能更有效地被后续的BAF工艺去除。