船舶承担着全球80%的贸易量,同时,也对大气造成了严重污染。氮氧化物（NOx）是船舶大气污染物中最难处理的物质之一。为满足各种法律法规对船舶NOx排放要求,学者们对船舶废气处理开展了深入研究。湿法脱硝技术是国内外研究的热点之一。本文提出了水力空化强化二氧化氯（ClO₂）的新型湿法脱硝技术。水力空化产生的高温高压反应环境,可以加快化学反应速率。并且其产生的大量微气泡及强微射流能够有效提高气液传质效率,对气相与液相之间的反应有很大帮助。此外,氧化剂ClO₂被公认为国际绿色消毒剂,并具有强氧化性,利于对NOx的氧化吸收。为验证水力空化强化ClO₂脱硝效果,开展了脱硝实验研究。水力空化强化ClO₂脱硝实验结果证明了该技术的有效性。使用0.2 mg/L的ClO₂溶液对900 ppm的NO进行水力空化脱硝时,达到了 90%以上的脱硝率。为进一步证明水力空化脱硝的高效性,开展了鼓泡脱硝对比实验。通过水力空化强化ClO₂脱硝效果与ClO₂溶液鼓泡脱硝效果的比较,证实了水力空化脱硝的高效性。通过溶液pH值变化以及高脱硝率持续时间的比较,发现空化脱硝会使溶液中的氧化剂快速消耗。利用高速摄像机对水力空化反应器后的气泡形态及鼓泡反应器中的气泡形态进行了拍摄,对比发现水力空化反应器能够产生更多更小的气泡。这会使气液接触面积增大,进而提高化学反应速率,直观地解释了为什么水力空化强化ClO₂脱硝具有高效的脱硝效果。验证了水力空化强化ClO₂脱硝效果之后,对其开展了系统深入研究。研究了空化反应器入口压力、出口压力、ClO₂浓度等因素对脱硝效果的影响规律。结果表明,水力空化反应器入口压力的增加具有促进或抑制脱硝的作用。一方面,较高的入口压力减小了单个气泡尺寸,增加了液气比,促进了脱硝效果。另一方面,反应时间随着入口压力的增加而缩短,抑制了脱硝效果。水力空化反应器的出口压力与入口压力具有相似机理,并且两者均存在最优值。研究发现,ClO₂浓度的增加延长了高脱硝率的持续时间,但也增加了 ClO₂的逸出量。逸出的ClO₂会携带出二氧化氮（NO₂）气体,导致脱硝后混合气体中NO₂浓度增加。因此,一个较佳的选择是维持低ClO₂浓度持续脱硝。此外,根据离子色谱分析仪等对反应后溶液的检测结果,讨论了水力空化强化ClO₂的脱硝机理。最后,对水力空化强化ClO₂脱硝系统进行了成本计算。结果表明,在综合考虑成本效益及实际应用需要的情况下,入口压力300 kPa与出口压力30 kPa是水力空化强化ClO₂脱硝的最佳选择。