由于硫酸根自由基带有极强的标准电极电势，几乎与羟自由基(Eo=2.7V-2.8V)有着等同的氧化能力，更强于臭氧(Eo=2.07V)，仅略低于氟(Eo_3.06V)的标准氧化还原电位，因此硫酸根自由基被认为在理想的条件下可以氧化绝大多数的有机物，使其分解。而且硫酸根自由基在溶液中的适用范围较为广泛，在pH=2-7的条件下，硫酸根自由基能在水中较稳定的存在，而当pH>8以上的碱性环境下，一部分硫酸根自由基开始与水中羟基自由基反应生成羟自由基，此时溶液内部硫酸根自由基与羟自由基共同存在，当溶液在pH超过10的强碱性条件下，大部分硫酸根自由基被氢氧根离子转化生成羟基自由基。

有研究表明硫酸根自由基产生后能持续更长的时间存在，这可加长与有机物持续接触并提升降解的效果，可以使氧化进行时间延长，理论上同样情况下照比羟自由基的降解程度会提高，并且硫酸根自由基还会处理部分羟自由基自身无法氧化的有机物，去除能力更广。

加热活化产生硫酸自由基的方法是各种活化中最常用的方式，其基本原理是：当加热量大于140.2kJ/mol时，过硫酸盐内的氧一氧键断裂，生成2个分子量的硫酸根自由基，生成自由基的效率和处理降解有机物的效率也受到溶液中pH的，含过硫酸盐浓度，温度的影响，pH在大于2的酸性条件，并适当提高过硫酸盐量与温度，均对产生硫酸根自由基和处理率的升高有促进的作用。

类似于Fenton法活化产生·OH的方式，利用不同过渡金属离子(A矿，C02+，Cu2+，Fe2+，Mn2+，ce2+等)也可以催化过硫酸盐(过一硫酸盐，过二硫酸盐)产生硫酸根自由基，该方法与其他活化方式相比不用在高温加热或是光照紫外下进行，在一般常温条件下即可产生硫酸根自由基，较比其它方法简便易行，在实验室条件下更容易实现，并且节约能源，被公认为是产生硫酸根自由基利用最普遍的方法也是最良好的方法。

紫外光(UV)活化过硫酸盐生成硫酸根自由基的研究始于20世纪中叶，由于过氧酸根中的氧一氧键在波长小于270nm的紫外光照射下产生断裂反应，溶液中可生成2个单位量的硫酸根自由基。

Fe0活化过硫酸盐法产生硫酸根自由基是近些年新兴起硫酸根自由基活化的方向中热门的研究领域。有学者提出零价铁的活化原理是：Feo中的电子可能会直接转移到过硫酸盐中产生了硫酸根自由基，或是在铁的表面有被氧化的FeO存在，其中的Fe2+发生活化反应。

活性炭(AC)法也是可以催化产生硫酸根自由基的方式之一，活性炭以其表面的多孔结构和超大的表面积比已经成为良好的吸附剂，有研究表明它还能够催化过硫酸盐等物质，可以在体系中生成氧化强度极高的自由基，进而消除水中有机物污染物。

夺氢作用是硫酸根自由基与烷烃类，醇类，有机酸，醚类，脂类等有机物的主要反应过程。Khusan S．L．等计算出硫酸根自由基与不同有机物反应夺氢时所需的不同的活化能，可以证明出硫酸根自由基与上述有机物作用的主要方式是氢的夺取过程。

硫酸根自由基与含有苯环类，芳香类的有机物反应主要进行是电子的转移作用。储高升等1481研究酪氨酸与硫酸根自由基的作用过程的原理，并用了不同辐射方式和激光的光解，共同验证出，自由基进攻芳香性物质开环的方式主要是经历了硫酸根自由基利用强氧化性夺取芳香类有机物上的电子，破坏了原有的成对电子，使得结构上发生电子的转移。

对于不饱和的烯烃，炔烃类有机物或含有C=C双键的化合物，硫酸根自由基被普遍认为与其反应的主要过程是加成反应，其中硫酸根自由基的成单电子可以主动进攻不饱和键，使其断裂，断键后有机物与硫酸根离子产生加成反应，硫酸根自由基电子与断裂电子形成电子对。

采用硫酸根自由基消除难处理有机物的工艺已经渐渐运用到工业或生活水处理当中，根据处理中的现象与反应情况，可以概括硫酸根自由基用在水处理中的特点：首先，硫酸根自由基以及可生成硫酸根自由基的多种过硫酸盐，均具有极强的氧化性，在一般环境下，都可以使普通生化法难降解处理的高分子长链有机物质分解，作用效果较为显著。其次，过硫酸盐更易溶于水溶液中，便于产生的硫酸根自由基快速与水中的有机接触并产生氧化作用，混溶性良好，使分解速率更高。然后，所产生硫酸根自由基的氧化剂PS的性质稳定，与同样是氧化剂的03和过氧化氢相比，各类过硫酸盐更加便于存放，在储藏的过程中不容易改变性质，能长时间保持性状。第四，有研究证明出，硫酸根自由基可适应的pH范围较广(pH=2-10)，这增大可以处理废水的范围，不论酸性、碱性废水，都对硫酸根自由基的反应活性影响不大，但是在pH为中性的废水中处理效率最高。第五，过硫酸盐不挥发或不产生气体，照比03和H202，PS在活化步骤中不会产生挥发性气体，不会导致浓度因为挥发降低硫酸根自由基的产量。最后，硫酸根自由基能在水溶液中存在更长时间，一般情况存活时间可达到约4s左右的半衰期，较长的持续时长为其更多的降解有机污染物赢得了时间。

现阶段硫酸根自由基高级氧化法在水处理中的应用也同时存在一些不足和需要深入探究与完善之处：硫酸根自由基与多种有机物的作用机理还需进一步探索，目前只停留在三种最基本的作用方式上，对于水中存在多种类复杂形式的有机物时，硫酸根自由基的降解机理顺序，影响降解的程度，去除过程方面有待研究。②有些活化产生硫酸根自由基方式能耗高，需探寻不同有机物更有针对性的活化方式，提高利用率。③采用硫酸根自由基处理有机物方法仅对高浓度少流量的废水处理适用，暂未能应用到大规模的水处理。④活化产生硫酸根自由基的过程也同时会消耗硫酸根自由基的量，因为有副反应发生，降低产生量，过渡金属离子与PS均能与S04·‘发生反应。⑤硫酸根自由基处理废水中会残留PS和金属离子，去除污染物后，还需要再次对残留物质去除，增添了处理工序。⑥地下水中或废水中的含多种干扰离子(氢氧根，氯离子，碳酸根离子等)，消耗硫酸根自由基。减少其与有机物的作用量，处理效果受到影响。