水射流空化法设备简单、无需施加化学试剂和高温高压，易于实现和维护，具有其他水处理方法无可比拟的优势，其在环境领域的应用也正处于起步阶段。然而，水射流空化的技术特点未得到深入研究。本项目针对这一问题，从空化泡(群)运动规律的可视化和空化伴生超声波频谱检测两个角度，对不同尺寸空化器下的水射流空化过程和效应进行探讨，揭示其特点。结果显示：水射流空化伴生的超声波具有较高能量，能进一步降解污染物；纳米级催化剂微粒的存在阻碍空化泡的规律运动；空化器的尺寸(喉部直径、扩张角)影响空泡数量和运动周期，以及伴生声波的能量和频率分布。该研究进一步完善了水力空化的作用机理，揭示了其运行规律，这对水射流空化的理论研究和实际应用都有重要的指导意义。 针对光催化法连续运行过程中催化剂易失活、光解效率易受溶液传质限制等问题，本项目提出将水射流空化应用于光催化技术中，通过电镜扫描技术分析了其对光催化剂聚集态的影响；探讨了污染物种类、初始浓度、光催化剂投加量、溶液酸碱性和无机盐介质共存等多种实验条件的影响。结果显示：水射流空化的单独作用对污染物的降解效果甚微；水射流空化能强化大分子有机物(如染料、抗生素)的光催化降解反应，对小分子有机物(如苯酚)的光催化过程无明显的促进作用；水射流空化对光催化剂有着持续的解聚集和分散作用；水射流空化和光催化的联合使用，能大大提高污染物的降解效率，具有显著的耦合效应。在本项目的研究条件下，该联合方法对染料降解的协同系数为2.9；对四环素降解的协同系数随四环素初始浓度由10 mg/L升至80 mg/L，由1.9升至4.2，说明其更适用于浓度较高的四环素废水的治理。通过自由基捕获、紫外可见光谱、红外光谱和液相色谱-质谱联用等分析手段，探讨水射流空化和光催化联合体系的作用机理，分析有机物在该联合处理过程中的主要产物和降解路径。结果显示，针对这些水溶性高、蒸气压低的大分子有机污染物(如染料、抗生素)，羟基自由基的氧化反应是其主要的反应机理；水射流空化产生的物理化学效应(如伴生的微射流、冲击波和产生的·OH等自由基)仅是对光催化反应过程的强化和协同，不改变有机物的光催化降解产物和路径。该研究揭示了水射流空化与光催化的联合作用机理和反应机制；为光催化技术的工业化应用提供新途径；为水射流空化与光催化，以及与非均相体系的联合应用提供了理论依据和实践基础。