微气泡强化氧化技术可低成本高效地提高介质氧气溶解速度、改善传质以及促进体系中活性氧生成，在环境、化工、湿法冶金领域应用前景广阔，但其强化氧化机理仍不清晰，特别是强酸性和强碱性介质中微气泡强化活性氧生成机理及调控规律研究匮乏。因此，本论文系统研究了酸/碱介质中微气泡强化生成活性氧种类、机理，以及温度、介质浓度、介质中特征离子等对微气泡强化生成活性氧的影响，获得了强酸/碱介质中微气泡强化生成活性氧机理及调控规律；在此基础上针对废碱液中S2-和酸性介质中Fe2+的氧化，考察了微气泡强化氧化技术的应用效果，为新技术在典型化工冶金液相氧化过程的应用提供理论基础和技术支撑。论文取得了如下创新性成果：（1）明确了强酸/碱介质中微气泡强化生成活性氧的种类及反应机理，获得了微气泡强化生成活性氧的调控规律。研究表明，在O2微气泡的作用下，酸介质中的活性氧为O2分子和H+反应生成的H2O2，碱介质中为O2分子和OH-反应生成的HO2-。由于H3PO4介质中可解离出更多的H+，以及H3PO4分子解离出的H2PO4-易与H2O2形成氢键而增强H2O2的稳定性，相同摩尔浓度下H3PO4体系中微气泡强化生成的H2O2浓度显著大于NaOH体系中HO2-的浓度。介质浓度对微气泡特性和活性氧生成影响显著，在酸性和碱性介质中均存在着微气泡强化生成活性氧最优浓度，H3PO4和NaOH溶液中最优活性氧生成浓度分别为：7 ‍mol/L和5 mol/L。最优条件下，氧气微气泡作用30 min，H3PO4体系中H2O2的浓度为4.98 mmol/L，NaOH体系中HO2-的浓度为1.69 mmol/L，这一生成量约为目前常压下活化分子氧方法生成量的10倍。（2）针对含硫废碱液中S2-的氧化，通过微气泡强化氧化技术与非均相催化耦合强化含硫自由基的生成，实现了低温常压下NaOH介质中S2-高效深度氧化，为含硫废碱液的处理提供了新思路。研究结果表明，催化剂表面Cu(II)与SO32-反应生成Cu(I)和SO3·-，继而发生自由基链式反应生成SO4·-，SO3·-和SO4·-可攻击中间产物S2O32-的S-S键使其断裂，极大加速了S2O32-转化为SO42-的反应速率。Cu(II)还原产物Cu(I)被介质中微气泡生成的HO2-通过类芬顿反应氧化为Cu(II)同时生成·OH，进一步与SO32-发生电子转移生成SO3·-，协同促进S2O32-氧化。同时微气泡可能起到了抑制CuO催化剂S中毒作用从而保证催化反应持续进行。这一过程受碱浓度和温度调控，在常压90 °C、0.1 mol/L NaOH条件下，S2-氧化率达99.99%，其中98.70%的S2-转化为SO42-，氧化效果与传统高温高压工艺相当。（3）建立了磷酸溶液中微气泡强化Fe2+快速氧化新方法。研究结果表明，在微气泡强化生成H2O2作用下，磷酸介质中Fe2+氧化率可达98.67%，远高于普通气泡的氧化效率。Fe2+氧化的动力学分析表明，微气泡强化氧化可大幅降低Fe2+氧化反应的表观活化能，实现与H2O2相当的氧化效果。微气泡强化氧化技术的开发有望代替经济性较差的H2O2氧化工艺，在Fe2+的低成本高效氧化方面具有广阔的应用前景。（4）设计了流场强化引气桨、自吸搅拌曝气桨两种具有工业应用前景的微气泡高效发生装置。流场强化引气桨以创造微气泡生成区域附近的液相剪切流为思路，通过提高转速降低微气泡平均尺寸而提升活性氧生成量。为适用于工业过程浆料体系，以高速旋转在液相形成负压区域为原理设计了自吸搅拌曝气桨，通过对桨型的优化设计，可使其产生平均尺寸为80.70 μm的微气泡和mmol/L量级的活性氧。将装置应用于以上两种典型氧化过程都取得较好应用效果，为微气泡强化氧化技术的工业应用提供了装备支撑。