Os oxidadores térmicos são usados como um método de controle de poluição para ar de processo que contém pequenas partículas de sólidos ou líquidos combustíveis. O ar de exaustão em ambientes industriais pode ser altamente poluído e faz sentido oxidar (queimar) o máximo possível para que o escape tenha baixo teor de carbono (fuligem), mas não tóxico. Os oxidantes térmicos às vezes são divididos em oxidantes sem chama, que usam aquecimento lento para incinerar contaminantes, e oxidadores térmicos de chama direta, que usam colunas de chama. Os oxidantes térmicos também podem incluir um processo chamado oxidação catalítica. Na oxidação catalítica, os compostos orgânicos são passados sobre um material de suporte revestido com um catalisador, geralmente um metal nobre como a platina ou o ródio, que estimula a combustão de poluentes atmosféricos. Os oxidantes catalíticos podem decompor os contaminantes a temperaturas muito mais baixas do que os oxidantes térmicos que não possuem ação catalítica.
A distinção mais significativa entre os tipos de oxidantes térmicos é se eles são regenerativos ou recuperativos. Os oxidadores térmicos regenerativos usam leitos cerâmicos de transferência de calor para recuperar o máximo de energia possível do processo de oxidação, geralmente 90-95%. Esses leitos de transferência de calor atuam como trocadores de calor, acoplados a uma câmara de retenção onde os orgânicos são oxidados. Um oxidador térmico recuperativo usa um trocador de calor na forma de uma placa, casca ou tubo para aquecer o ar de entrada com a energia térmica do processo de oxidação. Estes sistemas são menos eficientes que os oxidantes térmicos regenerativos, recuperando apenas cerca de 50% a 75% do calor gerado.
Uma tecnologia usada para aumentar a eficiência dos oxidadores térmicos é a dos concentradores de rotor. Os concentradores de rotor reduzem a quantidade total de ar que flui através do sistema e aumentam a concentração de compostos orgânicos no fluxo de oxidação. O ar poluído que entra flui através de uma roda em rotação contínua coberta com um agente adsorvente. O ar limpo flui para a atmosfera. A roda é limpa expondo-a a um gás de limpeza, produzindo um fluxo pequeno e altamente concentrado de compostos orgânicos que podem ser oxidados com eficiência.
O parâmetro mais importante de oxidantes térmicos e oxidantes catalíticos é sua eficiência de destruição, que normalmente varia de 90% a 99%. Quanto maior a eficiência de destruição, menos poluentes são lançados na atmosfera. A unidade comum para especificar a eficiência de destruição é em miligramas por metro cúbico de compostos orgânicos voláteis. Para atingir essas eficiências de destruição, os oxidadores catalíticos operam a 400 a 600 °F (aproximadamente 204-316 °C), os oxidantes térmicos a 1000 a 1800 °F (aproximadamente 538-982 °C).