具有活性表面的陶瓷膜已經(jīng)開(kāi)始初步應(yīng)用于水處理行業(yè)中。這類活性表面主要包括一些半導(dǎo)體納米材料，例如二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵等等。這類活性陶瓷膜通過(guò)UV（紫外光）或陽(yáng)光激活來(lái)參與有機(jī)化合物降解的氧化還原過(guò)程。
在認(rèn)識(shí)到光催化降解多氯聯(lián)苯（PCB）的效應(yīng)后，Carey在1976年首次論述了光催化在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，而半導(dǎo)體材料在其中起到了很大的作用。
半導(dǎo)體有一條填充價(jià)帶和一條空導(dǎo)帶。在光催化中，半導(dǎo)體吸收大于其自身帶隙能量的光子，然后通過(guò)從導(dǎo)電到價(jià)帶的電子激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)來(lái)發(fā)揮其功能。這些電子-空穴對(duì)將重組（在僅僅納秒的時(shí)間里）或與周圍介質(zhì)反應(yīng)。而后者發(fā)生的條件僅限于電子和/或空穴可被表面缺陷捕捉到或被本體介質(zhì)中的適當(dāng)?shù)那宄齽ㄓ址Q俘獲劑）俘獲時(shí)才可能發(fā)生。
在整體的半導(dǎo)體材料中，只有電子或空穴間才能正常的發(fā)生相互作用，然而，在納米級(jí)材料中，兩者都在表面處可用，并可以進(jìn)行高效率的相互作用。盡管水中有機(jī)分子在顆粒表面引發(fā)氧化的機(jī)理尚未完全被理解，但理論包括通過(guò)電子空穴（正電子）的直接氧化，或在表面上或溶液中產(chǎn)生的羥基自由基的間接氧化，以及其中的綜合因素。
懸浮的納米光催化劑被應(yīng)用于污染物的修復(fù)，因?yàn)閼腋顟B(tài)能夠提供的表面積和活性。不過(guò)懸浮法的一個(gè)主要缺點(diǎn)是廢料的回收和再生（或處理）。在催化劑表面涂覆的磁性氧化鐵納米顆粒或許是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，聚合物膜上使用催化劑涂層既可以產(chǎn)生活性表面用于增強(qiáng)分離效果，同時(shí)還可以消除催化劑回收的復(fù)雜性。
二氧化鈦納米顆粒具有高度光活性，并且在UV光下具有抗微生物活性。因此，基于光解消毒的水凈化系統(tǒng)是可行的。二氧化鈦納米粉末還可以應(yīng)用于陶瓷膜表面，例如二氧化硅氧化鋁沸石和活性炭，其在UV光下和在活性氧物質(zhì)存在下比聚合物更穩(wěn)定。
催化臭氧也可用于去除水和廢水處理中的天然有機(jī)物和有機(jī)化合物；當(dāng)其與催化金屬氧化物組合時(shí)，可以降解其它物質(zhì)，例如酚、芳族烴和腐殖質(zhì)。
不過(guò)，催化劑涂覆的膜與陶瓷水處理膜一直面臨的挑戰(zhàn)一樣，相對(duì)于聚合物膜，他們制造成本偏高和堆積密度偏低。因此催化性膜沒(méi)有被作為一種提高目前膜技術(shù)的性能的方法，而是被作為了一種發(fā)展陶瓷膜材料的技術(shù)。