生物性污染和化学性污染是水体污染的两个最主要的类型。生物性污染主要是指能给人类带来传染性疾病的致病微生物,包括细菌、病毒、原生动物等。为了有效控制水体中的生物性污染,各个水处理工艺中都必须设置消毒环节。目前,紫外消毒技术在水体消毒领域应用广泛,然而紫外消毒过程不能彻底破坏病菌的细胞结构,存在―光复活‖的风险。化学性污染方面,近年来在自然水体中频频检测出了痕量抗生素类和其他有毒有机污染物。这些污染物难以被净水厂中常用的净水工序有效去除。光催化技术有望同时解决上述的两个问题。光催化过程会产生的羟基自由基会氧化病菌的细胞壁和胞内物质,进而彻底杀死病菌,抑制“光复活”的发生。此外,光催化技术对水中痕量的有机物也有强大的去除能力。基于此,为了同时实现水体消毒和去除痕量有机污染物,本研究在市售紫外消毒器的基础上,设计并构建了额定处理量为150 L/h的连续流光催化水处理设备,并考察了其消毒和有机污染物去除性能。主要的研究内容和实验结果如下:（1）连续流光催化水处理设备的构建。该设备由紫外线反应器腔体、催化剂载体构件、进水泵、流量调节阀、涡轮流量计、紫外传感器、温度传感器、控制系统、数显屏组成;其中原水管路和进水泵的吸口连接,进水泵的出水口连接流量调节阀,流量调节阀连接涡轮流量计,涡轮流量计连接到紫外线反应器腔体。其中,催化剂载体构件可以被加工成各种形状,尺寸需要和反应器腔体匹配使之可以填入其中,并便于安装和拆卸,可以随时更换。本实验设计并加工了双螺旋构型的催化剂载体,在10.5 mJ/cm2的紫外辐照剂量下,其对E.coli的去除率为3.33 log10,高于平行板的3.00 log10和波纹板的3.06log10。故选用双螺旋作设备的催化剂载体构型。（2）催化剂负载及反应器去除细菌、有机污染物性能。分别用溶胶凝胶法和阳极氧化法将TiO₂负载于催化剂载体构建上。场发射扫描电镜图片表明薄膜状TiO₂和管状TiO₂光催化剂被成功负载于钛基底表面。紫外-可见吸收光谱数据表明负载二氧化钛后的复合材料在紫外光波段具有良好的光吸收性能。X射线衍射表明两种方法制备的TiO₂均主要以锐钛矿004晶型呈现。超声振荡实验证明了两种方法负载的TiO₂和钛基底之间具有较好的机械强度。将载体置于紫外反应器腔体之中,考察其消毒和去除有机污染物的性能。在42 mJ/cm2的紫外辐照剂量下,光催化消毒过程对E.coli的去除率高达5.45log10值,显著地高于紫外线消毒过程。同时,考察了不同进水浓度和不同辐照剂量下的灭菌效果,设备表现出了较好的稳定性。此外,反应器对苯酚和磺胺甲恶唑也展现了良好的降解能力,循环三次进水处理,二者的去除率分别为32.1%和99.4%。（3）TiO₂/GR（Graphene,GR）复合材料催化剂的制备及其去除细菌、有机污染物性能研究。静态光催化降解苯酚实验证明TiO₂/GR（1 wt%）是最佳配比的催化剂,其对苯酚的一阶降解速率常数为4.02 mg/L·h,高于其他质量分数配比的复合材料。将催化剂负载于双螺旋载体上进行连续流水处理实验,结果表明TiO₂/GR出水的菌浓度比TiO₂低29.9%,对苯酚的去除率也提升了12.7%。证明了TiO₂/GR复合材料凭借更高的光催化效率和吸附性能,提升了光催化水处理设备的净水能力。