高效环保的有机废水处理技术,是近年来废水处理领域的重点研究方向之一。随着工业的快速发展,含有机污染物的工业废水日益增多,对生态环境和水资源保护构成了更加严峻的威胁。目前传统的废水处理方法能够治理成分简单、浓度较低的无机废水,但危害更大的有机废水至今仍缺乏经济可行、高效环保的处理技术。空化技术是一种先进有机废水处理方法,具有显著的优越性,但其降解效率较低;采用活性碳纤维吸附方法能够快速处理有机废水,但活性碳纤维吸附容量有限,会在吸附后失去活性,再活化较为困难。本文提出激光空化/活化碳纤维协同降解有机废水的方法,采用激光空化技术对无活性或已失活的碳纤维进行活化,同时利用激光空化效应和再生的活性碳纤维协同降解有机废水,实现有机废水的深度降解。本文开展激光空化/活化碳纤维的协同降解机理与应用研究,设计实验测量出激光空泡和冲击波特性,获得激光空化降解机理;研究激光空化过程中产生的羟基自由基特性,并分析溶液p H值变化对自由基浓度的影响;测试活化碳纤维的表面形貌变化规律,获得活性碳纤维吸附降解机理;综合多个实验结果研究激光空化/活化碳纤维的协同降解机理;选用亚甲基蓝溶液作为废水模拟溶剂,设计激光空化降解、活性碳纤维吸附降解和协同降解实验,对比单一处理方法与协同降解方法的实验效果,获得协同降解效果的关键影响因素。具体的研究内容如下:（1）从激光空化理论出发,分析激光空化产生的热、化学和机械效应,阐述激光空化降解原理和激光空化活化碳纤维的机制,根据活性碳纤维吸附降解理论,揭示激光空化/活化碳纤维的协同降解机理。对激光空化作用下碳纤维材料表面的光场进行仿真,研究碳纤维表面产生的局域场增强效应。（2）实验研究激光空化效应,利用高速相机拍摄激光击穿情况和激光诱导空泡特性,获得激光能量对空化效应强度的影响规律;利用光纤水听器检测激光空化过程中的等离子体冲击波以及空泡溃灭冲击波信号,并和激光诱导空泡脉动情况对比,发现两者所对应的空泡脉动周期基本吻合。采用分光光度法研究激光空化化学效应,发现激光空化过程中会产生羟基自由基,其浓度在一定范围内与激光能量和空化时间呈正相关关系,并受到溶液p H值变化的影响;利用扫描电子显微镜观察活化碳纤维表面形貌,发现激光空化能够改变碳纤维表面形貌,形成微纳结构使碳纤维活化加剧;激光空化作用次数越多,微纳结构越多,比表面积越大;但激光空化活化的碳纤维具有时效性,会随着时间的增加慢慢失活。（3）揭示激光空化/活化碳纤维的协同降解机制。发现激光空化会引发热效应降解有机污染物,并激发碳纤维的活化性;激光空化产生的冲击波和微射流使有机物分子上的碳键断裂,同时改变碳纤维表面结构使碳纤维得到活化;激光空化生成自由基降解有机废水,在碳纤维表面引入含氧官能团提高其活性。激光空化的机械效应提升液体中的传质效率,活化碳纤维的吸附过程加快空化降解的速率,两者相辅相成产生协同作用降解有机废水。（4）实验研究单一方法和协同方法对亚甲基蓝有机废水的降解效果,获得协同方法降解效果的关键影响因素。结果表明:激光空化/活化碳纤维协同降解方法在有机废水处理中有着显著的优越性,降解速度更快,降解率更高。激光能量为48m J时,激光空化/活化碳纤维协同方法降解30分钟后,在不同浓度的亚甲基蓝溶液中都能保持90%以上的降解率,而单独激光空化降解方法和活性碳纤维吸附降解方法降解率较低,并且难以降解高浓度有机废水。激光空化/活化碳纤维协同降解方法随着激光能量增加降解效果增强;亚甲基蓝溶液浓度较高时需要高激光能量来达到良好的降解效果。