煙氣中NOx 的主要組成是NO（占95%），NO 難溶于水，而高價態的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2 和 HNO3，溶解能力大大提高。作為一種清潔的強氧化劑，在典型煙氣溫度下，臭氧脫硝的原理在于臭氧可以將難溶于水的NO 氧化成可溶于水生成HNO2 和 HNO3 的NO2、N2O3、N2O5 等高價態氮氧化物。

臭氧對NO 的氧化效率可達84%以上，結合堿吸收法，脫硫率近100%，脫硝效率也在O3/NO 摩爾比為0.9 時達到86.27%。將臭氧通入煙氣中對NO 進行氧化，然后采用堿液進行吸收，終將NOx 轉化為硝酸鹽和N2，NOx 的去除率高達95%，SO2 去除率約為100%。
通過實驗將O3注入煙氣進行脫除SO2、NOx 的研究，然后采用堿吸收塔對煙氣進行洗滌，結果表明NOX 的脫除率與O3的注入量有關，當O3加入量為200ppm時， NOX 的脫除效率可達到85%，此工藝對NOX 和SO2的脫除率可分別達到97%和100%。
采用此技術可得到較高的NOX 脫除率，典型的脫除范圍為70%～90%，甚至可達到95%，并且可在不同的NOX 濃度和NO/NO2的比例下保持高效率。也不存在類似SCR 中NH3 的泄漏問題。該技術應用中 SO2 和CO 的存在不影響NOX 的去除，也不影響其他污染物控制技術。
采用臭氧的氧化技術不僅對NOX 具有良好的脫除效果，而且對煙氣中的其他有害污染物，比如重金屬汞也有一定的去除能力。
脫硝技術是利用現有煙氣脫硫除塵工藝中原有設備作為脫硝反應器，將氧/臭氧混合氣注入煙道，將NOX氧化成高價態且易溶于水的N2O3和N2O5，然后通過洗滌形成HNO3。
該技術廣泛應用于用于石油精煉廠中加熱器、鍋爐等的廢氣治理。
主要的反應如下：
NO+O3→NO2+O2
2NO2+O3→N2O5+O2
N2O5+H2O→2HNO3

 脫硝技術煙氣處理流程見下圖：

采用氧化技術可得到較高的NOX脫除率，典型的脫除范圍為70%～90%，甚至可達到95%，并且可在不同的NOX濃度和NO、NO2的比例下保持高效率；因為未與NOX反應的O3會在洗滌器內被除去，所以不存在類似SCR中氨氣的泄漏問題；除以上優點外，該技術應用中SO2和CO的存在不影響NOX的去除，而該技術也不影響其他污染物控制技術。
科潤環保公司將自己研發的技術與洗滌系統結合形成一體化的脫硝系統，經氧化后生成的N2O5通過洗滌器很容易與煙氣中水分發生反應生成HNO3，然后再同洗滌劑生成鹽類，通過洗滌清理排出系統外。
具體的化學反應如下：
N2O5+H2O→2HNO3
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O
脫硝技術可使NOx排放減少到10μg/g以下，可滿足嚴格的減排要求。并且不會使SO2轉化為SO3，此外，煙氣中的顆粒物和硫化物對O3消耗或NOX脫除效率的影響并不明顯，該系統不僅可以高效去除氮氧化物，而且對二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果。此外，它不存在堵塞、氨泄漏等問題，是一種應用前景廣闊的脫硫脫硝技術。
根據MARAMA2007評估數據報告，在保證NOX脫除率為80%～95%的情況下，運行費用為1700～1950美元/噸NOX，比SCR的運行費用2364～2458美元/噸NOX 要低。目前該技術已有應用實例，如某石油精煉廠采用該技術進行NOX的脫除，某地區的1臺25MW燃煤鍋爐采用該技術進行了工程示范，NOX去除率可達85%～90%；在某地區，利用該技術的熔鉛爐可去除80%的NOX。