以大中型城市污水集中排放导致地表水氨氮污染物超标问题为导向，针对传统生物法去除氨氮存在建设占地大、投资及运行成本高、受外界环境影响因素较多等问题，提出具有可利用太阳能等清洁能源作为驱动源的光催化氧化及电化学氧化去除氨氮方法研究。
　　根据氨氮NH3-N以及NH4+-N的2种存在形态，综合考虑其不同理化特性及影响电离平衡因素，提出包括“NH4+-N阴极吸附-阴极区NH3-N转化-光催化氧化去除”的阴极区光催化氧化和“NH4+-N阳极直接氧化+加氯电化学氧化去除”的阳极区电化学氧化共同作用下的“光电联合”去除氨氮污染物的工艺构想，并以该理论构想为主线，开展了具体实验研究。主要研究内容与成果如下:
　　利用溶胶-凝胶法和电沉积方法，分别进行Ru3+和CdS对二氧化钛的掺杂改性，均表现出良好的光催化活性，通过对2种改性后光催化剂优劣势及在本研究中适用性的对比分析，确定Ru/TiO2作为本研究光催化剂材料，并以nafion为载体，实现了对纳米级光催化剂粉体的固载制膜，经固载后光催化剂在紫外-可见光区仍均表现出良好的光催化活性和对游离态氨的去除效果。经氨氮光催化氧化动力学方程拟合研究，实现了对游离态氨的光催化氧化去除的量化测算，对各条件下光催化氧化去除氨氮效果进行了量化评估分析。通过对不同条件下光催化氧化过程中NO2--N、NO3--N产生情况进行实验分析，推导出NH3-N向N2-N及NO2--N转化的反应机理，当光照强度达到200mW/cm2以上时，不仅可加速NH3-N的催化氧化，还可由高能光生电子对硝态氮进行有效还原，从而验证了通过调节光生电子和空穴的激发能量可有效控制NO2--N和NO3--N产生的推断。
　　针对电化学直接氧化较难去除离子态氨问题，通过与石墨、纯钛等电极材料进行实验对比，选取具有良好阳极析氯特性的RuO2-IrO2/TiO2(钌铱)电极作为阳极材料，在已有针对电流密度、氯离子浓度等反应条件的学术研究基础上，对反应过程中试液混合搅拌、初始氨氮浓度、极板间距、通电功率等条件对氨氮去除效果影响进行实验研究，得出反应过程中施加搅拌可提升氨氮去除效果、低初始浓度氨氮具有相对较高去除速率和相对较高电能消耗、相对较小极板间距具有较高氨氮去除效率、通电功率与氨氮去除效率具有相关性等结论。
　　在此基础上，通过对阴极(Ti)涂覆光催化剂薄膜前后进行对比试验，涂膜后阴极在电化学反应环境中，表现出相对较强的对氨氮去除效果，以此建立的光电联合反应装置，在相同通电功率、光照条件下，与单纯光催化氧化和单纯电化学氧化方法相比，表现出相对更高的对氨氮的去除效率。通过实验分析，对电化学氧化及光电联合催化氧化去除NH3-N，以及向N2-N和NO2--N转化的过程机理进行研究，提出过量加氯是导致硝态氮产生的主要原因的推断，同时，在有效保证阴极还原条件下，在电化学反应体系内，可较好控制NO3--N的产生。
　　基于上述研究结论，对典型区域污水进行了光催化氧化、电化学氧化及光电联合催化氧化去除氨氮实验研究。发现本研究提出方法在不外加氯源情况下，对不同类别污水中氨氮去除效果存在较大差异，向污水中加入氯离子后，可提升氨氮的电催化去除效率，在较低能耗条件下，达到较好的氨氮去除效果。在相同电能消耗、光照条件下，光电联合催化氧化方法，表现出相对较好的对污水中氨氮去除效果。