Thermische Oxidationsmittel werden als Verfahren zur Schadstoffbegrenzung für Prozessluft verwendet, die kleine Partikel brennbarer Feststoffe oder Flüssigkeiten enthält. Die Abluft in Industrieumgebungen kann stark belastet sein, und es ist sinnvoll, so viel wie möglich davon zu oxidieren (zu verbrennen), damit die Abgase aus wenig, aber ungiftigem Kohlenstoff (Ruß) bestehen. Thermische Oxidationsmittel werden manchmal in Nicht-Flammen-Oxidationsmittel, die langsames Erhitzen verwenden, um Schadstoffe zu verbrennen, und direkte Flammen-Thermaloxidationsmittel, die Flammenfahnen verwenden, unterteilt. Thermische Oxidationsmittel können auch ein Verfahren umfassen, das als katalytische Oxidation bezeichnet wird. Bei der katalytischen Oxidation passieren organische Verbindungen ein mit einem Katalysator beschichtetes Trägermaterial, üblicherweise ein Edelmetall wie Platin oder Rhodium, das die Verbrennung der Schadstoffe in der Luft fördert. Katalytische Oxidationsmittel können Schadstoffe bei viel niedrigeren Temperaturen abbauen als thermische Oxidationsmittel ohne katalytische Wirkung.
Der wichtigste Unterschied zwischen den Arten von thermischen Oxidationsmitteln besteht darin, ob sie regenerativ oder rekuperativ sind. Regenerative thermische Oxidationsanlagen verwenden keramische Wärmeübertragungsbetten, um so viel Energie wie möglich aus dem Oxidationsprozess zurückzugewinnen – oft sogar 90 bis 95 %. Diese Wärmeübertragungsbetten wirken als Wärmetauscher, die mit einer Rückhaltekammer verbunden sind, in der die organischen Stoffe oxidiert werden. Ein rekuperativer thermischer Oxidator verwendet einen Wärmetauscher in Form einer Platte, eines Mantels oder eines Rohres, um die Ansaugluft mit der thermischen Energie aus dem Oxidationsprozess zu erhitzen. Diese Systeme sind weniger effizient als regenerative thermische Oxidationsanlagen, da sie nur etwa 50 bis 75 % der erzeugten Wärme zurückgewinnen.
Eine Technologie, die verwendet wird, um die Effizienz von thermischen Oxidationsmitteln zu erhöhen, ist die von Rotorkonzentratoren. Rotorkonzentratoren reduzieren die Gesamtluftmenge, die durch das System strömt, und erhöhen die Konzentration der organischen Stoffe im Oxidationsstrom. Die einströmende verschmutzte Luft strömt durch ein sich ständig drehendes Rad, das mit einem Adsorptionsmittel bedeckt ist. Saubere Luft strömt in die Atmosphäre. Das Rad wird gereinigt, indem es einem Desorptionsgas ausgesetzt wird, wodurch ein kleiner, hochkonzentrierter Strom organischer Stoffe entsteht, der dann effizient oxidiert werden kann.
Der wichtigste Parameter für thermische Oxidationsmittel und katalytische Oxidationsmittel ist ihre Zerstörungseffizienz, die üblicherweise zwischen 90 % und 99 % liegt. Je höher die Zerstörungseffizienz, desto weniger Schadstoffe werden in die Atmosphäre abgegeben. Die übliche Einheit zur Angabe der Zerstörungseffizienz ist Milligramm pro Kubikmeter flüchtiger organischer Verbindungen. Um diese Zerstörungseffizienzen zu erreichen, arbeiten katalytische Oxidationsmittel bei 400 bis 600 °F (etwa 204–316 °C), thermische Oxidationsmittel bei 1000 bis 1800 °F (etwa 538–982 °C).