在均相催化湿式氧化系统中，将催化剂溶于待处理水（如废水）中，为避免催化剂流失和防止二次污染，需后处理，以从水中回收催化剂，这样，流程较为复杂，水处理成本较高。为此，开发成功非均相催化剂系统，所用催化剂活性高、易分离和稳定性好等。
    非均相催化剂主要有贵金属系列、铜系列和稀土系列三大类。采用贵金属作为催化剂的催化湿式氧化技术已经实用化。为降低催化剂成本，目前研发重点为非贵金属催化剂。
    贵金属系列湿式氧化催化剂
    日本大阪瓦斯公司等所开发的贵金属系列催化剂多以Ti02或Zr0为载体，在其上附载有百分之几的Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au和Au中一种或多种活性组分。催化剂形状有球形和蜂窝状，可用于处理制药、造纸、纤维、酒精、印染等工业废水。
    日本触媒化学工业（株）制备蜂窝状贵金属催化剂技术比较成熟。首先用共沉淀和焙烧等工序制得Ti - Zr、Ti - Si和Ti - Zn等，复合氧化物粉末，再掺加淀粉等黏合剂而捏成蜂窝状载体，其孔径为2 - 20mm，壁厚0.5 - 3.0mm，孔隙率为50% - 800h0。然后，用浸法将百分之几的Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Ce、W、Cu、Ag等活性组分，制得催化剂。采用该催化剂、并在240℃及5MPa条件下处理含CODCr40g/L、总氮2.5g/L、SSlOg/L的废水，处理效果良好，对CODc，、总氮和氨氮的去除率分别为99.9%、99.2%和99.9%。
    法国Gallezot公司采用Pt/活性炭系列催化剂分别处理乙二醛酸和小分子羧酸，对于乙二醛酸，发现催化活性顺序为：O= Ru< Rh< Pd< Ir< Pt，与这些元素的还原性相一致；对于小分子羧酸，如乙酸和草酸，在53℃反应温度下，均被氧化为C02。
    我国科研人员试制成功高催化氧化性和高稳定性的Ru - Ce/Ti02型湿式氧化催化剂，用于焦化厂含CODCr6305mg/L、NH3 - N3775mg/L的高浓度焦化污水，在280℃、8MPa、液时空速／h-l条件下，处理后出水CODCr降为50mg/L,  NH3 -N<lOmg/L，实验寿命1000h。
    此外，在温度230℃和pH值为12条件下对氨进行催化氧化，发现RuO/Al203催化剂在含Cr, Mn, Fe, Co, Ni和贵金属等多种非均相催化剂中活性最高，氨的氧化分解速度几乎提高4倍。