臭氧在常溫下大約30分鐘就會自行分解變成氧氣， 因而沒有任何殘留和二次污染。 臭氧極易溶解于水， 而生成臭氧水。 臭氧水濃度在0.1-0.2mg/L時即可殺菌， 達到0.4mg/L時可殺滅病毒。 滅菌速度比氯及其他滅菌劑高600-3000倍。
臭氧作用于水中污染物有兩種途徑， 一種是直接氧化， 即臭氧分子和水中的污染物直接作用。 這個過程臭氧能氧化水中的一些大分子天然有機物， 如腐殖酸、富裡酸等， 同時也能氧化一些揮發性有機污染物和一些無機污染物， 如鐵、錳離子。 直接氧化作用緩慢， 且具有一定的選擇性， 即臭氧分子只能和水中含有不飽和鍵的有機污染物或金屬離子作用。 另一種途徑是間接氧化， 臭氧部分分解產生羥基自由基和水中有機物作用， 間接氧化反應相當快， 具有非選擇性， 能夠和多種污染物反應。
臭氧可將水中的Mn2+氧化成高價錳， 使其變成沉澱物， 在沉澱或過濾過程中去除。 反應機理見下式：
Mn+03+H20-÷Mn+02+20H
Mn +40H一Mn（OH）4-->Mn02 ↓， 十2H20
錳化合物如過量的臭氧化會生產易溶的高錳酸鹽離子， 使水呈現粉紅色
Mn+4o3一>MnO4+402
水經過量臭氧氧化後再由活性炭吸附， 可進一步反應， 達到去除Mn2+的效果。
機理如下：
Mn04+有機物àMn02↓+氧化的有機物
臭氧的強氧化性決定其與水中的污染物作用後可獲得不同的處理效果， 因此使
用臭氧預氧化的目的依水質而異， 也與使用情況有關。
影響因素
研究表明， 臭氧預氧化對水質的綜合作用結果取決於臭氧投量、氧化條件、原水的pH值和鹼度以及水中共存有機物與無機物種類和濃度等一系列影響因素。
原水經臭氧氧化後再由活性炭過濾處理， 水中的大分子有機物被氧化分解為小分子有機物， 很容易被活性炭吸收， 提高了對原水有機物的出率效果；此外， 臭氧氧化水中的Mn2+， 使其生成Mn02吸附於活性炭的表面而被除去， 因而使原水的處理效果較好。 ACF的表面官能團及孔隙結構較OAC發達， 對有機物和Mn弘的吸附
