国内外学者对TiO2光催化反应杀灭饮用水中病菌做了大量研究，并对其杀菌机理进行了深入的探讨。
Subrabinanyain采用TiO2负载在海浮石表面，对饮用水和实际江河水中的细菌和有机物的降解进行了光催化氧化研究，发现经光催化处理后，水中TOC值降低，水中病原体和难降解的有机物得到有效降解。Matsunaga发现TiO2在紫外光照射下具有杀菌效果，能有效杀灭嗜酸乳杆菌、脆壁酵母、大肠杆菌等，其光催化杀菌机理主要以辅酶A(COA )氧化机理、细胞壁(膜)破坏机理和遗传物质破坏机理为主。
据报道Ti02光催化作用可导致DNA或RNA遗传物质的破坏，从而起到杀菌的作用。Lee认为光催化产生的经基自由基(" OH)能够改变蛋白质的衣壳结构，破坏病毒颗粒的RNA，从而杀灭病毒。上述表明，TiO2光催化杀灭饮用水中微生物首先破坏其外层，而后造成细胞膜、胞内代谢物质及遗传物质的氧化破坏，最终导致其死亡。
饮用水中的大肠杆菌(E. coli)等细菌可导致多种疾病的发生，如肠道外感染、急性腹泻等，对人体健康具有潜在的危害性。TiO2自身光催化杀菌作用可有效降低饮用水中大肠杆菌等细菌带来的危害。有研究通过大肠杆菌超微结构的变化直观表现出纳米Ti02所具有的较强的光催化灭菌效果，发现光催化过程中所产生的氢氧自由基等活性氧类物质可以使大肠杆菌的外壁和质膜受到破损和断裂、胞浆流出、细胞质凝聚、类核区解体和丝状染色质消失。研究表明，Ti02光催化材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽抱杆菌及绿脓杆菌等细菌具有良好的光催化杀菌效果。
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