烟气中NOx 的主要组成是NO（占95%），NO 难溶于水，而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2 和 HNO3，溶解能力大大提高。作为一种清洁的强氧化剂，在典型烟气温度下，臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO 氧化成可溶于水生成HNO2 和 HNO3 的NO2、N2O3、N2O5 等高价态氮氧化物。

臭氧对NO 的氧化效率可达84%以上，结合碱吸收法，脱硫率近100%，脱硝效率也在O3/NO 摩尔比为0.9 时达到86.27%。将臭氧通入烟气中对NO 进行氧化，然后采用碱液进行吸收，终将NOx 转化为硝酸盐和N2，NOx 的去除率高达95%，SO2 去除率约为100%。
通过实验将O3注入烟气进行脱除SO2、NOx 的研究，然后采用碱吸收塔对烟气进行洗涤，结果表明NOX 的脱除率与O3的注入量有关，当O3加入量为200ppm时， NOX 的脱除效率可达到85%，此工艺对NOX 和SO2的脱除率可分别达到97%和100%。
采用此技术可得到较高的NOX 脱除率，典型的脱除范围为70%～90%，甚至可达到95%，并且可在不同的NOX 浓度和NO/NO2的比例下保持高效率。也不存在类似SCR 中NH3 的泄漏问题。该技术应用中 SO2 和CO 的存在不影响NOX 的去除，也不影响其他污染物控制技术。
采用臭氧的氧化技术不仅对NOX 具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染物，比如重金属汞也有一定的去除能力。
脱硝技术是利用现有烟气脱硫除尘工艺中原有设备作为脱硝反应器，将氧/臭氧混合气注入烟道，将NOX氧化成高价态且易溶于水的N2O3和N2O5，然后通过洗涤形成HNO3。
该技术广泛应用于用于石油精炼厂中加热器、锅炉等的废气治理。
主要的反应如下：
NO+O3→NO2+O2
2NO2+O3→N2O5+O2
N2O5+H2O→2HNO3

 脱硝技术烟气处理流程见下图：

采用氧化技术可得到较高的NOX脱除率，典型的脱除范围为70%～90%，甚至可达到95%，并且可在不同的NOX浓度和NO、NO2的比例下保持高效率；因为未与NOX反应的O3会在洗涤器内被除去，所以不存在类似SCR中氨气的泄漏问题；除以上优点外，该技术应用中SO2和CO的存在不影响NOX的去除，而该技术也不影响其他污染物控制技术。
科润环保公司将自己研发的技术与洗涤系统结合形成一体化的脱硝系统，经氧化后生成的N2O5通过洗涤器很容易与烟气中水分发生反应生成HNO3，然后再同洗涤剂生成盐类，通过洗涤清理排出系统外。
具体的化学反应如下：
N2O5+H2O→2HNO3
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O
脱硝技术可使NOx排放减少到10μg/g以下，可满足严格的减排要求。并且不会使SO2转化为SO3，此外，烟气中的颗粒物和硫化物对O3消耗或NOX脱除效率的影响并不明显，该系统不仅可以高效去除氮氧化物，而且对二氧化硫和粉尘等颗粒物也有明显的去除效果。此外，它不存在堵塞、氨泄漏等问题，是一种应用前景广阔的脱硫脱硝技术。
根据MARAMA2007评估数据报告，在保证NOX脱除率为80%～95%的情况下，运行费用为1700～1950美元/吨NOX，比SCR的运行费用2364～2458美元/吨NOX 要低。目前该技术已有应用实例，如某石油精炼厂采用该技术进行NOX的脱除，某地区的1台25MW燃煤锅炉采用该技术进行了工程示范，NOX去除率可达85%～90%；在某地区，利用该技术的熔铅炉可去除80%的NOX。