三相催化氧化是指在催化剂的催化作用下，加入废水中的氧化剂催化生成氧化能力极强的自由基，如·OH羟基自由基。·OH羟基自由基是仅次于氟的强氧化剂，可以对范围很广的有机物进行无选择氧化，在必要的条件下将会使有机污染物转化成二氧化碳和水，还可以使无机物氧化或转换。
三相催化氧化的主要机理为：
1）、污染物质被催化剂吸附，与活性组分以活化络合物形式结合，使吸附量大大提高,污染物在催化剂表面具有很高浓度。
2）、催化剂对氧化剂的强烈吸附作用,使氧化剂在催化剂表面也具有很高浓度。
3）、经表面改性后的催化剂表面存在着大量含氧基团,受氧化剂的激发产生多种氧化能力极强的自由基,如·OH，促进氧化反应的进行。这样在催化剂表面强氧化剂与有机物的浓度很高，反应条件得到改善，效率大大提高。此外有机物与氧化剂在催化剂表面的不断吸附、消耗、脱附的动态过程也大大提高了催化剂的寿命。
三相催化氧化技术系列根据选择的氧化剂不同可以分为双氧水催化氧化、二氧化氯催化氧化、臭氧催化氧化、亚氯酸钠催化氧化等多个系列。
一、双氧水催化氧化
双氧水催化氧化有机物的反应，是过氧化氢在催化剂催化作用下生成·OH羟基自由基，同时引发更多的自由基，如·OH2、·O2-等，这些自由基与有机物发生作用：
R-H+·OH→R·+ H2O X-+·OH→·X+ OH-生成的R·和·X进一步与自由基反应，使有机物矿化或转化为易于降解的小分子物质，从而去除部分有机物，并提高可生化性。
二、二氧化氯催化氧化
二氧化氯催化氧化法的基本原理是在催化剂存在的条件下,利用二氧化氯的强氧化性,在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物质。二氧化氯遇水迅速分解,生成多种强氧化剂——HCLO、HCLO2,CL2,等,并能产生多种氧化能力极强的活性基团(即自由基),这些自由基能激发有机物分子中活泼氢,通过脱氢反应生成Ｒ·白由基,成为进一步氧化的诱发剂;还能通过逐基取代反应将芳烃上的-ＳＯ2Ｈ、-ＮＯ2等基团取代下来,生成不稳定的逐基取代中间体,此羧基取代中间体易于发生开环裂解,直至完全分解为无机物;此外ＣｌＯ2还能将还原性物质如Ｓ-2等氧化。
三、臭氧催化氧化
臭氧氧化能力极强，在较高的pH调节下，在催化剂的作用下，臭氧可生成氧化性更高的·OH羟基自由基。臭氧和·OH羟基自由基协同作用，攻击有机物的内键，导致不饱和的有机分子的破裂，并使大分子，杂环类的有机物开环裂解，直至完全分解为无机物。
四、亚氯酸钠催化氧化
在废水pH较低的情况下，可利用亚氯酸钠和废水中的酸产生二氧化氯，二氧化氯溶解于水，生成多种强氧化剂——HCLO、HCLO2,CL2,等,在催化剂作用下，能产生多种氧化能力极强的活性基团(即自由基),这些自由基能激发有机物分子中活泼氢,通过脱氢反应生成Ｒ·白由基,成为进一步氧化的诱发剂;还能通过逐基取代反应将芳烃上的-ＳＯ2Ｈ、-ＮＯ2等基团取代下来,生成不稳定的逐基取代中间体,此羧基取代中间体易于发生开环裂解,直至完全分解为无机物。
三相催化氧化工艺对CODcr去除，脱色以及提高废水的可生化性有着显著的效果。如在印染废水处理中，其脱色效率高达75%-95%之间，同时可以去除50%-80%的CODcr，提高B/C比至0.45以上。在对农药废水处理中三相催化氧化工艺也体现了极高的效率，其CODcr去除率可达90%以上，且废水性状发生很大的变化，。
三相催化氧化工艺中的催化氧化材料具有高稳定性，所以使用周期可达五年以上，并且安装操作简单，运行经济可靠。该工艺一大优点是可以附加于任何传统处理工艺，因此对高浓度废水原处理工艺的改造有着其他工艺无法比拟的独特优势。
适用范围
主要适用于：硝基苯、硝基酚、硝基甲苯、苯酚、苯胺类污水、苯甲醚污水；分散染料、阳离子染料、弱酸性染料类污水；合成医药、农药类污水；兽药类污水；精细化工类污水，合成树脂类污水；含氰污水；含氟污水；含蒽污水；焦化污水和电镀污水等。
