纳米半导体光催化剂粒子的回收、固载及光催化反应器的设计是当前纳米半导体光催化剂实用化研究中尚待解决的技术难题。本工作以纳米TiO₂光催化剂粒子为研究对象，提出了两种固载构想，进而制备了固载元件，设计和制备了光催化反应器。根据所提出的以涂料固载的构想，制备了纳米TiO₂光催化涂料。研究表明，以有机硅改性丙烯酸树脂为粘合剂，脂肪族聚异氰酸酯为交联剂，在粘合剂质量分数为42％，交联剂质量分数为7％，且—OH基与—NCO的摩尔比接近1，纳米TiO₂质量分数为5％的优化条件下，可制得常规性能和光催化活性均优异的涂料。以玻璃为载体，将该涂料涂装于玻璃载体上制得光催化元件，然后设计和构建了浅池型纳米半导体光催化反应器。测定了反应器的使用性能，证明该涂料性能稳定，对难降解的青霉素制药废水的催化降解效果优良，以该涂料固载的纳米TiO₂的光催化活性接近于分散态的纳米TiO₂。根据所提出的以细砂固载的构想，以钛酸四丁酯和无水乙醇为反应试剂，40-80目的细砂为载体，用溶胶—凝胶法合成制备了负载型纳米TiO₂光催化剂，设计和构建了三相内循环光催化反应器，优化并确定了反应器的结构参数和工作参数。以难降解的青霉素制药废水为处理对象，测定了光催化反应器的使用性能，表明当负载型纳米TiO₂光催化剂的含量为8g／L左右，液体流速为300L／h，空气流速为40L／h时，降解率达到46％。