光催化氧化技术是一种新兴的处理废水的高级化学氧化技术。它是利用光照射具有能带结构的半导体光催化剂（如TiO₂、ZnO、CdS、WO₃等）诱发产生强氧化自由基·OH,并且可以无选择的与任何有机污染物反应,并将其彻底氧化成CO₂、H₂O或矿物盐等。在诸多半导体光催化剂中,TiO₂由于无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好,成为最常用、最具潜力的一种光催化剂。试验采用钛酸正四丁酯Ti（OBu）₄为前躯体,无水乙醇为溶剂,以活性炭微粒为载体,硫酸铈、氯化镧、硫脲、氨水为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备负载型改性TiO₂光催化剂。在自制的光催化反应器中以甲基橙为目标降解物模拟染料废水进行活性检验,进行光催化处理染料废水进行试验研究。试验研究负载型改性TiO₂光催化剂的制备条件如镀膜次数、煅烧温度、稀土元素和非金属元素掺杂量等对光催化活性的影响。结果表明,镀膜3次、煅烧温度450℃,改性TiO₂具有良好的活性。同时研究染料废水pH值、反应时间、催化剂投加量等单因素对负载型改性TiO₂光催化处理染料废水的影响,分别确定了不同负载型改性TiO₂光催化剂的最佳反应条件。当染料废水的初始浓度为40mg/L,溶液pH=4.0,调节曝气量0.6m3/L,紫外光照射反应210min时,负载型Ce⁴⁺-S-TiO₂光催化剂投加量8g/L,Ce⁴⁺的掺杂浓度为2.5%,S的掺杂浓度为1.6%,脱色率最高可达82.1%;负载型Ce⁴⁺-N-TiO₂光催化剂投加量4g/L,Ce⁴⁺的掺杂浓度为2.0%,N的掺杂浓度为1.3%,脱色率最高达到86.6%;负载型La³⁺-N-TiO₂光催化剂投加量2.6g/L,La³⁺的掺杂浓度为1.1%,N的掺杂浓度为0.8%,脱色率最高达到90.9%;负载型La³⁺-S-TiO₂光催化剂投加量1.5g/L,La³⁺的掺杂浓度为0.5%,S的掺杂浓度为1.2%,脱色率最高达到96.2%。同时又研究了太阳光照射各种改性催化剂处理染料废水效果。试验结果表明,在太阳光条件下,染料废水脱色率由低到高的顺序为:负载型Ce⁴⁺-S-TiO₂光催化剂<负载型Ce⁴⁺-N-TiO₂光催化剂<负载型La³⁺-N-TiO₂光催化剂<负载型La³⁺-S-TiO₂光催化剂,负载型La³⁺-S-TiO₂光催化剂对染料废水的脱色率超过80%。负载型改性TiO₂光催化处理染料废水效果显著,操作简单,无二次污染,具有较好的可行性。改性TiO₂光催化剂较单纯TiO₂光催化剂具有较高的活性,并且在太阳光条件下也能有很高的去除率。所以制备高效、廉价的负载型TiO₂光催化剂,寻求更好的TiO₂改性技术必将成为研究的热点,从而使之能更好的应用于实际难生物降解废水的处理。