本文采用溶胶-凝胶水热法制备了不同金属掺杂及金属-非金属改性TiO₂催化剂,同时以制备出的TiO₂和生物质等物质分别制备了不同煤种的改性煤焦,并以苯酚模拟焦化废水为研究对象对不同改性TiO₂催化剂,探究影响TiO₂催化剂和改性煤焦对苯酚降解和吸附的制备条件、实验条件,以及反应动力学和光催化氧化后苯酚废水的可生化性。实验结果表明:以硝酸铈（掺杂摩尔比1%）和六次甲基四胺（掺杂摩尔比14%）为原料,水热反应温度160℃下反应24h后在200℃下煅烧得到的Ce,N-TiO₂催化剂对浓度为20mg/L,pH为2的苯酚可见光催化性能可达69%,加入辅助氧化剂O3,光催化效率提高至80%以上;改性煤焦实验结果显示,最佳实验煤种为山西烟煤,最佳改性方法为生物质（海南椰壳,与煤样掺混比为7:3）和TiO₂（掺杂量为1%）改性,苯酚最适处理浓度为600mg/L,最适煤焦投加量为4g/L,在pH为4条件下,可将苯酚浓度降至150mg/L以下。将改性煤焦吸附与光催化联合,与单独时处理相比,去除效率得到协同提高,可生化性得到了大大改善,BOD/COD值是单独处理时的3倍多,可用于苯酚废水预处理阶段。对所制备的改性煤焦和掺杂TiO₂催化剂进行BET、XRD、SEM、UV-Vis、NH3-TPD等表征分析测试表明,生物质的掺杂使得所制备改性煤焦和TiO₂催化剂比表面积增大;Ce、N元素可使TiO₂晶粒粒径减小,拓宽了其对可见光的响应范围,使得其可见光催化性能提高,另外,催化剂表面酸度和酸性位均得到提高,致使其吸附性能进一步增强,表征数据与实验结果相吻合。此外,对光催化降解产物进行测试表明,苯酚第一步被降解为小分子,再彻底氧化。动力学研究表明改性煤焦吸附和TiO₂光催化反应均符合一级动力学。