船舶尾气中二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等排放特别严重。当前，船舶尾气排放法规日趋严格，船舶尾气处理成为必然选项。尾气成分复杂、含硫量过高是选择性催化还原技术船舶应用时的主要瓶颈，庞大的设备体积更进一步阻碍了其在船舶上的推广。能耗和颗粒物增加问题是废气再循环技术面临的最大难题，废气含硫引起的柴油机腐蚀风险则进一步限制了其在船舶柴油机上的应用。船舶同时具有脱硫和脱硝的需求，而单一使用选择性催化还原技术或废气再循环技术均不能实现。因此亟需研发一种适合船舶工况的一体化尾气处理技术。
　　水力空化具有强化化学反应，提高反应速率降低药品用量的作用。而湿法洗涤技术可以方便的实现尾气的一体化脱硫脱硝。针对当前脱硝技术在船舶尾气处理中遇到的瓶颈问题，本文提出了使用水力空化强化的船舶尾气脱硝新方法。并通过水力空化强化二氧化氯(ClO2)去除一氧化氮(NO)的研究和水力空化强化纯水吸收二氧化氮(NO2)的研究，揭示了水力空化强化的船舶尾气脱硝机理。主要工作和结果如下:
　　(1)以文丘里射流器为水力空化反应器(HC reactor)，搭建了水力空化强化脱硝的实验平台。该平台可方便的调整气体成分、进气流量、进气浓度、溶液成分、反应温度、溶液流量、HC reactor进出口压力和反应时间等参数，进行多种工况的水力空化强化脱硝实验。通过调整阀门启闭情况，还可以开展单独鼓泡脱硝的实验研究。
　　(2)开展了水力空化强化ClO2脱硝的实验，揭示了水力空化强化ClO2脱硝的机理。HC reactor极大拓展了气液接触面积，促进了气液混合。在本实验条件下，鼓泡气泡的平均体积约为HC reactor产生气泡体积的53420倍。水力空化脱硝时造就了气相反应环境，产生了氧化氯自由基促进了NO的氧化，生成了羟基自由基促进了NO2的吸收，提高了脱硝率，且不受pH影响。空泡溃灭产生的微射流，促进了传质，提高了ClO2氧化NO的反应速度，降低了ClO2使用浓度。使用10.0 L浓度为1.0 mg/L的ClO2水力空化强化脱硝时，脱硝率超过90％的时长为135 s。提高ClO2浓度会引起ClO2逸出并裹挟出NO2。HC reactor进口压力提高会减小气泡尺寸、增大气液接触面积、强化空化、提高液气比，但会减少反应时间。HC reactor出口压力与进口压力的作用相反。实验确定的最佳HC reactor进出口压力为0.30 MPa和0.03 MPa。通过水力空化强化ClO2脱硝的能量平衡计算，发现电力成本和药品成本相当。
　　(3)开展了水力空化强化吸收NO2的实验，阐明了水力空化强化条件下纯水吸收NO2的机理。水力空化强化纯水吸收NO2的NO2剩余浓度约为相同条件下纯水鼓泡吸收的1/2。羟基自由基对NO2吸收具有重要作用，亚硝酸的积累对NO2吸收的反应通道选择具有决定性作用，而溶液pH变化对NO2吸收的影响很小。温度在10～30℃范围提高有利于空化效应的增强，但亚硝酸的溶解度变低，分解速度变快，导致了NO2剩余浓度的升高。水力空化条件下亚氯酸钠(NaClO2)、过硫酸钠、过氧化氢、次氯酸钠、ClO2等对NO2吸收性能影响较小。NaClO2、ClO2对NO2的氧化能力较弱，NaClO2溶液中ClO2的逸出可裹挟出NO2，导致NO2剩余浓度的增大。1.0 mol/L的过硫酸钠可有效提高NO2的吸收能力，原因可能是盐类氧化剂的存在改变了溶液的表面张力和聚合能力，增大了气液接触面积。
　　本文揭示了水力空化对船舶尾气湿法脱硝的强化机理，为水力空化强化的一体化船舶尾气处理提供了理论和技术支撑。