耦合复合抛物面采光板（compound parabolic collector, CPC）、悬浮型光催化氧化技术和有机膜分离技术，设计了一种太阳光催化-膜分离三相流化床内循环反应装置（内循环反应装置），该装置包括光催化反应区和膜分离区，其中光催化反应区包括CPC、管式反应器、下部水箱和人工紫外灯，而膜分离区则包括膜分离器、浸没式膜组件，其中该装置的内循环流动是通过控制分段曝气装置的曝气量大小来实现的。通过对该装置中TiO2的分布特性、酸性红B废水的降解特性、膜污染以及该装置在太阳光下的稳定运行特性等方面的研究，进而研究了该装置的基本性能。　　实验结果表明:增加TiO2投加量和光催化反应区曝气量均使TiO2悬浮浓度升高、直至最大平衡悬浮浓度，同时TiO2沉积现象亦随之变得严重，其最佳的投加量和光催化反应区最佳底部曝气量分别为1.0 g/L和0.15 m3/h-0.35 m3/h;每隔1h增大分段曝气装置中的小曝气量10s、长期运行13h和膜出水对该装置中TiO2分布特性影响均很小;与太阳光催化-膜分离三相流化床反应装置相比，该装置的结构更加简单、运行能耗更小、且TiO2分布特性更加稳定。　　室内降解酸性红B废水时，内循环反应装置的最佳操作条件为:酸性红B废水浓度12.0 mg/L、分段曝气装置的曝气量为0.15 m3/h-0.35 m3/h、TiO2投加量为1.0 g/L、膜通量为29.49 L/h·m2。且与商业TiO2的相比，自制TiO2的悬浮浓度、废水降解率均比商业TiO2的高，且自制TiO2的膜污染远远小于商业TiO2。　　太阳光下降解酸性红B废水时，太阳紫外光强为20～24W/m2时酸性红B废水的最佳浓度为35.0 mg/L;酸性红B废水的降解能力随太阳紫外光强的增加而增加，且太阳紫外光强越强，紫外灯对其影响越小。内循环反应装置稳定运行的时间与太阳紫外光强成正比，而与膜通量成反比。内循环反应装置不管在晴天还是在阴天均不能稳定运行，开启紫外灯和减小膜通量均有利于内循环反应装置的稳定运行;其中该装置在晴天41.28 L/h·m2、阴天29.49 L/h·m2下太阳紫外光强分别小于13 W/m2、10W/m2开启25 W紫外灯，以及在晴天41.28 L/h·m2、阴天29.49 L/h·m2的基础上分别在太阳紫外光强分别小于13 W/m2、10W/m2时分别减小膜通量为29.49 L/h·m2、17.69 L/h·m2时均能够稳定运行。