在AOT光催化水體滅菌技術中，起主要作用的是在反應過程中產生的羥基自由基·OH，羥基自由基具有強氧化性、高活性、非選擇性等特點，能夠迅速將微生物等有機物降解為CO2、H2O和無機鹽。

1972年Fujishima和Honda發現光電池中光照射TiO2可以發生水的氧化還原反應放出H2，1976年Carey等將半導體用于有機污染物降解，光催化的方法引起了廣泛的重視 。
早期對光催化技術的研究多集中在有機污染物的降解上，直到1985年，Matsunaga等利用UVA波段的光源在TiO2催化下進行了殺滅微生物實驗 。至此，一系列的AOT光催化滅菌的研究工作從此展開。

羥基自由基直接破壞細胞，快捷的摧毀細胞組織，將水中的細菌、病毒、微生物、有機物等迅速分解成CO2和H2O，使微生物細胞失去復活、繁殖的能力，從而達到分解水中細菌、病毒、微生物、有機物等的目的。

AOT光催化設備雙波段設計，可以產生游離電子及空穴，利用空穴的氧化和電子的還原能力，產生氧化能力的自由基（活性羥基、超氧根離子、-COOH、H2O2等），這些自由基可輕易破壞細菌的細胞，使細胞質流失，進而將細胞氧化，直接殺死細菌。而這種特殊的光觸媒材料只是催化反應，本身的性質在反應前后不會發生變化，也沒有任何損耗。

紫外線殺菌消毒是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結構，造成生長性細胞死亡和（或）再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。紫外線消毒技術是基于現代防疫學、醫學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的率、高強度和命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死。

殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的，同時，也受到紫外線的輸出能量，與燈的類型，光強和使用時間有關，隨著燈的老化，它將喪失30%-50%的強度。紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時，需要特定波長紫外線的量：照射劑量（J/m2）=照射時間（s）×UVC強度（W/m2）照射劑量越大，消毒效率越高，由于設備尺寸要求，一般照射時間只有幾秒，因此，燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光onclick="g('消毒設備');">消毒設備性能主要的參數。在城市污水消毒中，一般平均照射劑量在300 J/m2以上。低于此值，有可能出現光復活現象，即病菌不能被殺死，當從渠道中流出接受可見光照射后，重新復活，降低了殺菌效果。殺菌效率要求越高，所需的照射劑量越大。影響微生物接受到足夠紫外光照射劑量的主要因素是透光率（254 nm處），當UVC輸出強度和照射時間一定時，透光率的變化將造成微生物實際接受劑量的變化。