Introducción. Las aguas residuales coloreadas son mezclas complejas que contienen sustancias recalcitrantes difíciles de oxidar por métodos convencionales. La fotocatálisis con TiO2 en suspensión ha demostrado ser eficiente en la oxidación de sustancias por medio de fotoactivación del catalizador con luz artificial. El uso de la luz solar en el proceso reduce los costos de operación en una aplicación a escala real de estos residuos. Objetivo. Evaluar el tratamiento de una mezcla de colorantes azoicos por fotocatálisis con TiO2 en suspensión, utilizando luz solar y artificial. Materiales y métodos. Se evaluó un reactor anular con iluminación artificial aplicando un diseño experimental Box-Behnken, variando las concentraciones de colorantes, TiO2 y H2O2. Con los resultados del primer sistema, la degradación del residuo modelo se llevó a cabo en un reactor tipo batch usando luz solar. Resultados. El sistema con luz artificial mostró que la concentración de colorantes y de TiO2 fueron los factores que influyeron significativamente sobre la remoción del color y la DQO; el diseño también permitió establecer expresiones matemáticas para la decoloración y la oxidación de la materia orgánica. El sistema con luz solar, después de 3 horas de tratamiento, removió 100 % del color y 80 % de la DQO. El seguimiento a los espectros UV-Vis durante el proceso evidenció posible formación de ácidos carboxílicos y posterior mineralización. Conclusiones. La fotocatálisis con TiO2 y luz solar demostró la capacidad degradativa del sistema foto-catalítico para la remediación de las aguas cargadas con mezclas de colorantes azoicos.