Toplotni oksidanti se uporabljajo kot metoda za nadzor onesnaževanja procesnega zraka, ki vsebuje majhne delce gorljivih trdnih snovi ali tekočin. Izpušni zrak v industrijskih okoljih je lahko zelo onesnažen, zato ga je smiselno čim več oksidirati (zažgati), tako da je izpušni plin sestavljen iz malo, a nestrupenega ogljika (saje). Toplotne oksidatorje včasih delimo na neplamenske oksidatorje, ki uporabljajo počasno segrevanje za sežiganje onesnaževal, in na toplotne oksidatorje z neposrednim plamenom, ki uporabljajo plamene. Termični oksidanti lahko vključujejo tudi postopek, imenovan katalitična oksidacija. Pri katalitični oksidaciji organske spojine prehajajo preko nosilnega materiala, prevlečenega s katalizatorjem, običajno žlahtno kovino, kot sta platina ali rodij, ki spodbuja gorenje onesnaževal v zraku. Katalitski oksidanti lahko razgradijo onesnaževala pri veliko nižjih temperaturah kot termični oksidanti brez katalitičnega delovanja.
Najpomembnejša razlika med vrstami toplotnih oksidantov je, ali so regenerativni ali rekuperativni. Regenerativni termični oksidanti uporabljajo keramične plasti za prenos toplote, da pridobijo čim več energije iz procesa oksidacije – pogosto kar 90 % do 95 %. Te plasti za prenos toplote delujejo kot toplotni izmenjevalci, povezani z zadrževalno komoro, kjer se organske snovi oksidirajo. Rekuperativni termični oksidator uporablja toplotni izmenjevalnik v obliki plošče, lupine ali cevi za ogrevanje vstopnega zraka s toplotno energijo iz procesa oksidacije. Ti sistemi so manj učinkoviti od regenerativnih toplotnih oksidantov, saj obnovijo le približno 50 % do 75 % ustvarjene toplote.
Ena tehnologija, ki se uporablja za povečanje učinkovitosti toplotnih oksidantov, je tehnologija rotorskih koncentratorjev. Rotorski koncentratorji zmanjšajo celotno količino zraka, ki teče skozi sistem, in poveča koncentracijo organskih snovi v oksidacijskem toku. Vhodni onesnažen zrak teče skozi neprekinjeno vrteče kolo, prekrito z adsorbentom. Čist zrak teče v ozračje. Kolo očistimo tako, da ga izpostavimo desorpcijskemu plinu, pri čemer nastane majhen, visoko koncentriran tok organskih snovi, ki se nato lahko učinkovito oksidirajo.
Najpomembnejši parameter za termične oksidatorje in katalitične oksidatorje je njihova učinkovitost uničenja, ki se običajno giblje med 90 % in 99 %. Večja kot je učinkovitost uničenja, manj onesnaževal se sprošča v ozračje. Skupna enota za določitev učinkovitosti uničenja je v miligramih na kubični meter hlapnih organskih spojin. Za dosego te učinkovitosti uničenja delujejo katalitski oksidanti pri 400 do 600 °F (približno 204-316 °C), termični oksidanti pri 1000 do 1800 °F (približno 538-982 °C).