利用光催化实现重金属的脱毒或破络被认为是一种可行的环境技术。光激发后产生的光生空穴和光生电子分别具有强氧化性和强还原性，可以通过氧化或还原反应来实现重金属离子脱毒和破络。近年来，利用光催化氧化技术处理含重金属废水的研究已有报道。但大量研究也表明，传统的光催化技术在实际应用中仍存在（1）催化剂回收困难，（2）反应动力学缓慢，（3）电荷复合严重等问题。针对问题（1），学者们通常将粉体光催化剂负载到支撑材料、涂覆到膜表面或封装在多孔聚合物内部。尽管上述设计能够在一定程度上缓解光催化剂的流失问题，但由于活性位点被包埋导致性能仍不理想；针对问题（2），传统光催化体系通常在序批式反应器内进行，由扩散来主导目标物分子/离子向光催化剂表面的传质，这导致了仅光催化剂表面位点对目标物处理发挥作用。而采用流通式的操作方式有望改善体系的传质性能，而且能够充分利用材料表面和内部的活性位点；针对问题（3），通过施加偏电压可有效改善光催化体系的电荷复合问题。但选择合适的电极材料是关键所在。
　　基于此，本研究开发了一种基于TiO2纳米管阵列滤网的流通式光电化学系统，通过典型含重金属废水的处理考察了系统的光电催化性能。具体研究内容如下：
　　（1）本研究将高纯Ti网阳极氧化制得TNAM光阳极材料，电极呈现高度有序的管状结构，Ti网的多孔结构有助于液体的快递传递。研究表明，制得的电极材料表现出优异的光电催化性能和稳定性。
　　（2）为实现高毒性锑（Ⅲ）向低毒性锑（Ⅴ）的快速转化，本研究对比考察了光催化体系、电催化体系和光电化学体系对锑（Ⅲ）氧化效率的影响。研究表明，光电催化条件可以达到最优的处理效果（＞97.3%）。这是由于，施加的外电场有效抑制了体系的电荷复合几率。此外，与传统的序批式反应体系相比，采用的流通式设计限制改善了锑（Ⅲ）的氧化动力学。锑（Ⅲ）的脱毒效率随外电压增加而提高，在中性和偏酸性pH的条件下能表现出较好的处理效率。低浓度的氯离子、磷酸根离子和碳酸氢根离子对锑（Ⅲ）脱毒效率无显著影响。XAFS表征也证实体系中的锑主要以锑（V）形式存在。
　　（3）本研究还考察了对Cu-EDTA络合废水的光电化学破络性能。结果表明，在最优条件下，该系统可在1h反应时间内实现71.6%的破络效率。提高电压有利于改善破络效果，并且有助于铜离子在阴极的回收。FESEM和XPS表征均证实了阴极上存在一层单质铜。降低流速有助于延长光生空穴和Cu-EDTA的接触时间，以及破络效率的提升。该体系在较宽的pH范围（3-9）下均能够达到较高的破络和铜回收效率（70.1%）。
　　（4）EPR测试的结果表明，该体系在光电协同的作用下，可以产生多种活性物种，有利于锑（Ⅲ）的超快速氧化和Cu-EDTA的破络。猝灭实验还证实了·OH在该体系中占主导地位，而HO2·-起到了辅助的作用。
　　综上所述，本论文为流通式光电化学体系处理水体中的重金属污染和回收重金属离子提供了新的思路和技术手段。