在AOT光催化水体灭菌技术中，起主要作用的是在反应过程中产生的羟基自由基·OH，羟基自由基具有强氧化性、高活性、非选择性等特点，能够迅速将微生物等有机物降解为CO2、H2O和无机盐。

1972年Fujishima和Honda发现光电池中光照射TiO2可以发生水的氧化还原反应放出H2，1976年Carey等将半导体用于有机污染物降解，光催化的方法引起了广泛的重视 。

早期对光催化技术的研究多集中在有机污染物的降解上，直到1985年，Matsunaga等首次利用UVA波段的光源在TiO2催化下进行了杀灭微生物实验 。至此，一系列的AOT光催化灭菌的研究工作从此展开。

AOT光催化设备双波段设计，可以产生游离电子及空穴，利用空穴的氧化和电子的还原能力，产生氧化能力极强的自由基（活性羟基、超氧根离子、-COOH、H2O2等），这些自由基可轻易破坏细菌的细胞，使细胞质流失，进而将细胞氧化，直接杀死细菌。而这种特殊的光触媒材料只是催化反应，本身的性质在反应前后不会发生变化，也没有任何损耗。

研究表明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体) 的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等，从而改变了DNA的生物活性，使微生物自身不能复制，这种紫外线损伤也是致死性损伤。

通常紫外线消毒可用于氯气和次氯酸盐供应困难的地区和水处理后对氯的消毒副产物有严格限制的场合。一般认为当水温较低时用紫外线消毒比较经济。

紫外线消毒的优点如下：

不在水中引进杂质，水的物化性质基本不变；

水的化学组成（如氯含量）和温度变化一般不会影响消毒效果；

不另增加水中的嗅、味，不产生诸如三卤甲烷等类的消毒副产物；

杀菌范围广而迅速，处理时间短，在一定的辐射强度下一般病原微生物仅需十几秒即可杀灭，能杀灭一些氯消毒法无法灭活的病菌，还能在一定程度上控制一些较高等的水生生物如藻类和红虫等；

过度处理一般不会产生水质问题；

一体化的设备构造简单，容易安装，小巧轻便，水头损失很小，占地少；

容易操作和管理，容易实现自动化，设计良好的系统的设备运行维护工作量很少；

运行管理比较安全，基本没有使用、运输和储存其他化学品可能带来的剧毒、易燃、爆炸和腐蚀性的安全隐患；

消毒系统除了必须运行的水泵以外，没有其他噪音源。

这些费用的估计中没有包括采用非紫外线消毒工艺时可能附加的去除消毒副产物和隐孢子虫孢囊的费用。另外还有分析数据显示紫外线消毒的投资和运行成本均低于氯消毒，消毒成本约为氯的一半，但其差别随着水处理规模的扩大而缩小。

在法国和前苏联，紫外线消毒局限于小型设备，所建立的大型设备是将紫外线灯串联安装在滤后水的总管内。在美国紫外线消毒也限于小设备和泳池，并常与其他消毒剂联用。但在实际应用中报道采用紫外线消毒的饮用水厂的规模已有超过150万吨/日。

目前我国的紫外线消毒一般用于少量水处理，在纯水制备系统应用较多。