我国是印染废水的排放大户,印染废水的组成复杂、变色多、色度高,传统方法对印染废水的处理效果不佳,效率不高。TiO₂光催化技术是一项新型的废水处理及净化技术,与其他传统的水处理技术相比具有处理效率高、污染物降解彻底等优点,符合可持续发展的长远需要,具有诱人的发展前景。但是,目前TiO₂光催化技术在应用中还存在光量子效率低,对太阳光利用率低等问题,因此,对TiO₂进行改性,使其具有更高的光催化活性是该技术在现阶段的研究热点之一。本文以全锐钛矿型的国产纳米TiO₂为研究对象,利用Cu²⁺(或Fe³⁺)对其进行原位改性,以甲基橙（MO,10 mg/L）为偶氮染料污染物的模型分子,研究了经Cu²⁺(或Fe³⁺)改性的TiO₂光催化剂的光催化活性,并发现当Cu²⁺的加入量为1μM,光催化剂TiO₂的投加量为1 g/L时,改性光催化剂的活性最大。在pH = 4⁷.5范围内,改性后TiO₂的光催化活性普遍较未改性的TiO₂要好,当pH = 6时,改性后的光催化活性是改性前的2倍。本文还探讨了废水中可能共存的无机阴离子Cl-、SO42-、NO3-和F-对Cu²⁺/TiO₂光催化剂的光催化活性的影响,发现除NO3-外,其他几种离子的共存或多或少会影响Cu²⁺/TiO₂的光催化活性,使其活性下降,其中F-的影响最大。另外,本文还研究了Cu²⁺(或Fe³⁺)改性的TiO₂的使用寿命和矿化能力,结果表明,改性的Cu²⁺/TiO₂或Fe³⁺/TiO₂不仅具有较高的光催化活性,而且具有良好的使用寿命和矿化能力。利用该方法对P25进行改性同样可以提高P25的光催化活性。本文提出的这种原位改性方法简单、可行,耗能少,具有良好的应用前景和经济效益。最后,借助于荧光探针等方法,对各种TiO₂光催化剂在光催化过程中产生的羟基自由基进行了定量分析,并对Cu²⁺(或Fe³⁺)原位改性为何能够增强TiO₂的光催化活性的本质原因进行了初步探讨。