Tóm tắt

TÓM TẮT
Đề tài tiến hành nghiên cứu tối ưu hóa khả năng xử lý độ màu nước thải dệt
nhuộm bằng hệ quang xúc tác TiO2 dạng bột. Trước tiên, chúng tôi tiến hành khảo
sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình xử lý độ màu bằng hệ quang xúc tác dạng
bột, từ đó đưa ra điều kiện tối ưu hóa nhằm ứng dụng vào xử lý nước thải dệt
nhuộm thực tế bằng việc thêm các tác nhân bổ trợ như O2 và H2O2. Kết quả thu
được cho thấy việc thêm O2, H2O2 có thể tăng hiệu suất xử lý nước thải và hệ TiO2
cho thấy có độ bền rất cao, hoạt tính xử lý methylen xanh gần như không giảm sau
4 lần sử dụng liên tiếp. Khi kết hợp hệ TiO2 với O2/H2O2 để xử lý một số nguồn
nước thải thật với đầu vào có độ màu tương ứng với đầu ra của chuẩn cột B thì kết
quả cho thấy trong thời gian 90 phút, độ màu của nước thải sau khi qua hệ xúc tác
đều đạt tiêu chuẩn loại A, dưới 50 Pt-Co. Kết quả này cho thấy khả năng ứng dụng
hệ TiO2 kết hợp O2/H2O2 vào thực tế là rất cao.

i


Tóm tắt

ABSTRACT
Research is carried out for optimizing the decolorization of textile
wastewater under powdered TiO2 photocatalytic system.
Study were conducted to evaluate the parameters that can effect on the textile
wastewater decolorization process over TiO2 powdered photocatalyst. The optimum
condition is obtained and the addition of O2, H2O2 can improve the treatment
efficiency. TiO2 system are also proved to have very high stability and recycle
ability, the methylene blue treatment output remains unchanged after 4 consecutive
uses. When applied to real wastewater sources that has input color corresponding to
standard output of column B, the combination of TiO2 system and O2/H2O2

1.3.1.1. Tính chất vật lý ............................................................................ 11
1.3.1.2. Tính chất hóa học ......................................................................... 13
1.3.2. Đặc điểm TiO2 sử dụng cho quá trình quang xúc tác bán dẫn .............. 14
1.3.3. Cơ sở lý thuyết về quá trình quang xúc tác trên TiO2 ........................... 15
1.3.3.1. Nguyên lý quá trình quang hóa xúc tác trên TiO2 ......................... 15
1.3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác TiO2 ............... 19
1.3.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa của TiO2 .............. 21
1.3.3.3. Đặc điểm TiO2 sử dụng cho quá trình quang xúc tác bán dẫn ....... 23
1.3.3.4. Nguồn ánh sáng UV ..................................................................... 24
1.3.4. Ứng dụng của TiO2 ............................................................................. 25
iii


Mục lục

1.3.4.1. Vật liệu tự làm sạch ...................................................................... 26
1.3.4.2. Các vật liệu chống bám sương ...................................................... 27
1.3.4.3. Tiêu diệt các tế bào ung thư .......................................................... 27
1.3.4.4. Sản phẩm diệt khuẩn, khử trùng, chống rêu mốc .......................... 27
1.3.4.5. Sản xuất nguồn năng lượng sạch H2 ............................................. 27
1.3.4.6. Khử mùi, làm sạch không khí ....................................................... 28
1.3.4.7. Xử lý nước nhiễm bẩn .................................................................. 28
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ......................................................................... 29
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………….29
2.1.1. Mô hình thí nghiệm ............................................................................. 29
2.1.2. Hóa chất sử dụng ................................................................................ 30
2.1.3. Dụng cụ thí nghiệm ............................................................................. 30
2.2. NỘI DUNG THỰC NGHIỆM ................................................................. 31
2.2.1. Nước thải ............................................................................................ 31
2.2.2. Thí nghiệm quá trình quang xúc tác .................................................... 31

Danh mục
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Λ

Bước sóng ánh sáng

AOPs

Các quá trình oxy hóa nâng cao - Advanced Oxidation Processes

BOD

Nhu cầu oxy sinh học - Biological Oxygen Demand

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

C

Vận tốc ánh sáng

CB

Vùng dẫn của chất bán dẫn

COD

Nhu cầu oxy hóa học – Chemical Oxygen Demand


K’

Hằng số tốc độ biểu kiến của quá trình quang hóa

MB

methylen xanh

Pzc

Điểm điện tích zero - Point of zero charge

QCVN 13:
2008/BTNMT

Quy chuẩn kỹ thuật quộc gia về nước thải công nghiệp dệt may

UV

Ánh sáng cực tím (λ = 200 – 400nm)

Ν

Tần số ánh sáng

VB

Vùng hóa trị của chất bán dẫn



Cấu trúc Rutile ................................................................................ 12

Hình 1.2:

Cấu trúc Anatase ............................................................................ 13

Hình 1.3:

Cấu trúc Brookite ............................................................................ 14

Hình 1.4:

Sơ đồ năng lượng quá trình quang xúc tác của TiO2 ......................... 17

Hình 1.5:

Các ứng dụng của TiO2 .................................................................... 26

Hình 2.1:

Mô hình thí nghiệm xử lý nước thải của ba hệ UV, Vis và tối ........... 29

Hình 2.2:

Thùng xốp và đèn UV khi làm thực nghiệm ..................................... 30

Hình 2.3:

Đồ thị đường chuẩn methylen xanh .................................................. 33

Đồ thị thể hiện khả năng tái sử dụng của xúc tác TiO2 ...................... 38

Hình 3.5:

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý theo khối lượng ở nồng độ 3x10-5M
......................................................................................................... 39

Hình 3.6:

Ảnh hưởng của oxy đến hiệu suất xử lý ............................................ 40

Hình 3.7:

Hiệu suất xử lý theo thể tích H2O2 trong 30 phút .............................. 41

Hình 3.8:

So sánh hiệu xử lý ở các hệ xúc tác khác nhau.................................. 42

Hình 3.9:

khả năng xử lý thuốc nhuộm congo đỏ ............................................. 43

Hình 3.10: Khả năng xử lý thuốc nhuộm acid orange ......................................... 44
Hình 3.11: Khả năng xử lý độ màu nước thải thật của TiO2 trong 90 phút ......... 45

x


Phần mở đầu

xi


Chương 1: Tổng quan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ DỆT NHUỘM
1.1.1. Nước thải dệt nhuộm
Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn
hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất. Theo phân tích của
các chuyên gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng
kể, trong đó, lượng nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%,
chủ yếu là trong công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm [19]. Xét hai yếu tố là
lượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải, ngành dệt nhuộm
được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp [17]. Các chất ô
nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy,
thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOXAdsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn,
nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nước thải cao từ 9 đến 12, do lượng
kiềm trong nước thải lớn. Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt nhuộm,
thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan –
loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần.
Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi
vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn tại
trong nước thải. Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50%
tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu [17]. Đây chính là nguyên nhân làm
cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao, và nồng độ chất ô nhiễm lớn.
1.1.2. Sơ lược về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định
của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong
những điều kiện quy định (tính gắn màu).


Để hiểu rõ hơn về thuốc nhuộm chúng tôi xin trình một vài loại thuốc nhuộm cơ
bản:
 Thuốc nhuộm azo: trong phân tử thuốc nhuộm này có một hoặc nhiều nhóm
azo (-N=N-). Và phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo là monaazo, có hai
nhóm azo là diazo và có nhiều nhóm azo là tri và polyazo. Thuốc nhuộm azo
được sản xuất nhiều, chiếm 50% tổng sản lượng thuộc nhuộm.
 Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát Ar –
SO3Na. Khi hoà tan trong nước nó phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm
và bắt màu vào sợi trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính
hoặc môi trường kiềm. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92%
thuốc nhuộm azo. Thuốc nhuộm phân ly:
Ar-SO3Na  Ar-SO3- + Na+

(1.1)

 Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông
cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của
bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước, khi hòa tan phân ly thành cation là các
ion mang màu, còn anion là các ion không mang màu. Trong các màu 7

2


Chương 1: Tổng quan

thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá học được phân bố: azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.
 Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên khi hòa tan vào
nước thì phân ly thành các ion:


Congo đỏ là thuốc nhuộm diazo. Congo đỏ tan trong nước và tốt hơn trong các
dung môi hữu cơ như ethanol… Thay đổi màu sắc theo pH, ở pH dưới 3 dung dịch
congo đỏ có màu xanh và ở pH trên 5.2 dung dịch có màu đỏ. Bước sóng hấp thu
cực đại là 498nm.
 Orange cam
Công thức phân tử: C16H10N2Na2O7S2 (M=452,3g/mol)

Orange cam là thuốc nhuộm monoazo được sử dụng nhuộm vật liệu sinh học,
giấy, gỗ… Bước sóng hấp thu cực đại là 482nm.
1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu và được sử dụng nhiều trong ngành như: dệt
may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm và các ngành công nghiệp thực
phẩm. Vì thuốc nhuộm có đặc điểm: sử dụng dễ dàng, giá thành rẻ, ổn định và đa
dạng về màu sắc. Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm và các sản phẩm
của chúng gây ra ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng tới con người và môi trường. Khi
đi vào nguồn nước như sông, hồ…Với một nồng độ rất nhỏ của thuốc nhuộm đã
cho cảm giác về màu sắc. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh
sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loại thuỷ sinh vật. Như
vậy nó tác động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ
4


Chương 1: Tổng quan

trong nước thải. Đối với cá và các loại thủy sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn
3000 thuốc nhuộm nằm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa, rất độc đến
cực độc. Trong đó có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc cho cá và thủy sinh, chỉ
2% thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh [18],[21].
Đối với con người có thể gây ra các bệnh về da, đường hô hấp, phổi. Ngoài ra,

Cacbon hóa (với len 100%)

Làm bóng

Làm bóng

Định hình ướt

Nấu – tẩy trắng

Nấu – tẩy trắng

Tẩy trắng

Nhuộm

Nhuộm

Nhuộm

In hoa

In hoa

In hoa

Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm bao
gồm:
Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin,
các chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi).

H2O2  2OH

(1.3)

H2O2 phản ứng tạo thành OH để khử độ màu của nước thải. H2O2 là một chất
có sẵn, rẻ tiền và dễ dàng hòa tan trong nước. Nó có khả năng xử lý thuốc nhuộm và
làm giảm COD trong nước. Nhưng cần thời gian dài để xử lý và chi phí thiết bị lưu
trữ.
 Fenton
Quá trình Fenton (hay phản ứng Fenton) là phản ứng giữa ion Fe2+ với H2O2
sinh ra các gốc tự do OH, còn Fe2+ bị ion hóa thành Fe3+.
Fe2+ + H2O2  Fe3+ + OH + OH-

(1.4)
6


Chương 1: Tổng quan

Gốc OH oxy hóa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, phân hủy chúng
thành các chất vô cơ hoặc các chất có phân tử lượng thấp hơn, có khả năng phân
hủy sinh học.
Theo phương trình (1.4), phải có ion Fe2+ để tạo ra gốc OH, trong điều kiện pH
thấp mới tồn tại ion Fe2+, hiệu quả nhất là pH ≈ 3, còn trong điều kiện pH cao sẽ tạo
thành Fe3+ và kết tủa Fe(OH)3 (phương trình 1.5), phản ứng Fenton sẽ xảy ra rất
chậm.
Fe3+ + 3OH-  Fe(OH)3

(1.5)



là tác nhân oxy hóa rất mạnh vì thế oxy hóa của gốc này cao 2,05 lần so với Clo và
1,52 lần so với thế oxy hóa của ozone [8,25].
Bảng 1.2. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa[8,25]
STT

Tác nhân oxy hóa

Thế oxy hóa (V)

1

Lỗ trống mang điện tích dương trên TiO2

3,20

2

Gốc Hydroxyl

2,80

3

Ozone

2,07

4


Acid hypoiodide

1,45

10

Chlor

1,36

11

Brom

1,09

12

Iod

0,54

1.2.1. Gốc tự do hydroxyl
Đặc tính của gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion đều mang điện tích
dương hay âm. Gốc tự do được tạo thành từ sự tách ra hai phần bằng nhau của liên
kết hai electron, ví dụ như khi quang phân H2O2 sẽ thu được 2 gốc •OH:
HO : OH + hν → •OH + HO•

(1.1)



(1.3)

Phản ứng trao đổi điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động:
•

OH + CH3-S-C6H5 → [CH3-S-C6H5]+• + OH-

(1.4)

Quá trình phản ứng tiếp tục nhờ các gốc tự do mới sinh ra theo kiểu phản ứng
dây chuyền cho đến khi vô cơ hóa hoàn toàn hoặc dây chuỗi bị đứt.
Mục đích mong muốn cuối cùng của các quá trình oxi hóa các chất ô nhiễm
trong nước và nước thải là “khoáng hóa”, tức là chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu
cơ thành các chất “vô cơ” đơn giản và không độc hại. Cụ thể là:
-

Carbon trong phân tử chất ô nhiễm thành carbon dioxide

-

Hydrogen trong phân tử chất ô nhiễm thành nước

-

Phospho trong phân tử chất ô nhiễm thành phosphate hay acid phosphoric

-

Sulfur trong phân tử chất ô nhiễm thành sulfate

STT
1

phản ứng
H2O2 và Fe2+
H2O2/Fe2+

2

và năng lượng + H+ (λ>300nm)

H2O

và

Quang Fenton

năng H2O nangluongs
 ieuam
 •OH + H•

Quá trình siêu âm

(20 – 40kHz)

năng

Quá trình bức xạ

ao

•
hv
(ion) Fe3+ (ion) + H2O 
OH + Fe2+

photon UV
3

Phản ứng đặc trưng

và

tia X, chùm

năng
hv
photon H2O2 
2•OH (λ = 220nm)

lượng

γ,

UV/oxy hóa

UV
O3
6

và

4•OH +

O2 (λ = 253,7nm)

hv
năng TiO2 
e- + h+ (λ > 387,5nm)

photon h+ + H2O → •OH + H+
H+ + OH- → •OH + H+

UV/oxy hóa

UV/oxy hóa

Quang xúc tác
bán dẫn

1.2.3. Phân loại các quá trình oxy hóa nâng cao
Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa kỳ (US Environmental Protection Agency –
USEPA) chia các quá trình oxy hoá nâng cao thành 2 nhóm chính là nhóm các quá
trình oxy hóa không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Non – Photochemical
Oxidation Protection – ANOPs) và nhóm các quá trình oxy hóa nhờ tác nhân ánh
10


Chương 1: Tổng quan

sáng (Advanced Photochemical Oxidation Protection – AOPs). Các quá trình oxy
hoá nâng cao trong từng nhóm được trình bày cụ thể trong bảng 1.3.

Quá trình Fenton điện hóa

Protection – ANOPs)

-

Quá trình siêu âm

-

Quá trình bức xạ năng lượng cao

-

Quá trình H2O2/UV

Nhóm các quá trình oxy hóa

-

Quá trình O3/UV

nhờ tác nhân ánh sáng

-

Quá trình H2O2/UV + O3

(Advanced Photochemical


các axit như axit sunfuric và acid chlohidric ngay cả khi nung nóng.
Trong tự nhiên, TiO2 tồn tại dưới ba dạng thù hình khác nhau là anatase, rutile
và brookite. Cấu trúc của những oxide này được tạo thành từ các bát diện lệch TiO6,
11


Chương 1: Tổng quan

liên kết với nhau thông qua các cạnh và đỉnh dùng chung. Tuy nhiên, trong cả 3
dạng thù hình trên của TiO2 thì dạng anatase thể hiện hoạt tính quang xúc tác rõ rệt
nhất. Đó là do sự khác biệt về cấu trúc vùng năng lượng của anatase so với rutile,
dẫn đến một số tính chất đặc biệt của cấu trúc anatase. Một số tính chất vật lý của
TiO2 dạng anatase và rutile được trình bày trong bảng 1.4[2,3,24].
Bảng 1.5. Một số tính chất vật lý của TiO2 dạng anatase và rutile[2,3,24]
STT

Tính chất vật lý

Anatase

Rutile

Tứ phương

Tứ phương

1

Cấu trúc tinh thể


2,75

6

Hằng số điện môi

31

114

7

Nhiệt dung riêng (cal/mol 0C)

12,96

13,2

8

Mức năng lượng vùng cấm (eV)

3,25

3,05

Rutile là trạng thái tinh thể bền của TiO2, pha rutile có độ rộng khe năng
lượng 3,02 eV. Rutile là pha có độ xếp chặt cao nhất so với 2 pha còn lại, khối
lượng riêng 4,2 g/cm3. Rutile có kiểu mạng Bravais tứ phương với các hình bát diện
xếp tiếp xúc nhau ở các đỉnh[2].



Chương 1: Tổng quan

Với kiềm nóng chảy:
TiO2 + 2NaOH  Na2TiO3 + H2O

(1.12)

Ở nhiệt độ cao TiO2 có thể phản ứng với carbonate và oxit kim loại để tạo thành các
muối titanate.
TiO2 + MCO3

800 :1100 C

(MTi)O3+ CO2

(1.13)

TiO2 dễ bị hydro, carbon monoxit và titanium kim loại khử về các oxit thấp hơn.
1.3.2. Đặc điểm TiO2 sử dụng cho quá trình quang xúc tác bán dẫn
Chất xúc tác TiO2 dạng huyền phù được sử dụng trong quá trình quang xúc
tác ở dạng huyền phù. Khi sử dụng ở dạng huyền phù sẽ hiệu quả về mặt hấp thụ
photon và hiệu suất quá trình đạt cao nhất.
 Ưu điểm:
-

Tổn thất áp suất thấp khi đi qua hệ thống thiết bị phản ứng

-

Chương 1: Tổng quan

tạo

một

số

sản

phẩm

phụ

khác

như:

trichlorometan

(chloroform),

dibromochlorometan, tribromometan và bromodichlorometan. Những chất này, đặc
biệt là chloroform khi vào cơ thể người sẽ gây tổn hại cho gan, thận và có liên quan
đến nguyên nhân gây ung thư nên buộc phải hạn chế sử dụng chlor để xử lý nước tự
nhiên. Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học với bùn hoạt tính hiếu khí và kỵ khí
cũng có thể được sử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm với hiệu quả cao, tuy nhiên
nhược điểm của phương pháp này là thời gian xử lý dài và hiệu quả xử lý các chất
màu là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy thấp. Hiện nay, quá trình quang xúc tác
TiO2 cho thấy sự vượt trội so với các AOPs khác, đồng thời xúc tác TiO2 là vật liệu

vùng cấm, thì các electron trong vùng hóa trị sẽ được kích thích và đủ năng lượng
để nhảy lên một mức năng lượng cao hơn trong vùng dẫn. Kết quả trên vùng dẫn có
các electron (e-) mang điện tích âm và trên vùng hóa trị sẽ xuất hiện các lỗ trống
mang điện tích dương (h+). Tuy nhiên, do mức năng lượng trong vùng hóa trị thấp
hơn nên sau đó electron có khuynh hướng nhảy trở lại vùng hóa trị để kết hợp lại
với lỗ trống, cùng với việc giải phóng năng lượng ở dạng photon hoặc nhiệt năng,
hoặc có thể tham gia vào các phản ứng truyền điện tử (phản ứng oxy – hóa khử) với
các chất trong dung dịch[3].
Để có thể kích hoạt chất xúc tác bán dẫn, bức xạ phải có bước sóng λ bằng hay
thấp hơn bước sóng tương ứng với Eg, được tính toán theo phương trình
Planck:  

hc
với Eg là năng lượng vùng cấm, h là hằng số Planck, c là vận tốc
Eg

ánh sáng.
Mặt khác, để các phản ứng oxy hóa xảy ra trên bề mặt bán dẫn, biên năng lượng
vùng hóa trị VB của xúc tác bán dẫn phải có thế oxy hóa cao hơn thế oxy hóa của
chất phản ứng trong điều kiện khảo sát.
TiO2 (dạng antase) có độ rộng năng lượng vùng cấm Eg = 3,2 eV nên vật liệu
bán dẫn TiO2 có thể hấp thụ được bức xạ tử ngoại gần (λ < 387,5nm). Thế oxy hóa
khử của VB và CB của TiO2 tương ứng là +3,1 và – 0,1V [3,26].
Khi được chiếu sáng bởi ánh sáng có năng lượng bằng hoặc lớn hơn năng lượng
vùng cấm (λ ≤ 387,5nm), TiO2 sẽ hấp thụ các photon (hν) nên khi đó các điện tử etrong vùng hóa trị sẽ bị kích thích và nhảy lên vùng dẫn, để lại một lỗ trống h+ có
điện tích dương trong vùng hóa trị. Đồng thời, khi có sự hiện diện của chất hữu cơ
được hấp phụ lên trên bề mặt của TiO2, tùy thuộc vào thế oxy hóa khử của chất hữu
cơ hấp phụ lên, trên bề mặt TiO2 xảy ra các quá trình truyền điện tử: điện tử quang
sinh e- chuyển về chất nhận điện tử Aads (electron acceptor) hoặc các lỗ trống quang
sinh h+ lấy điện tử của chất cho điện tử Dads tạo ra sản phẩm oxy hóa D+ [3,8,14,16,25].