气-液-固三相传质反应过程在化工、石油化工、精细化工和环境工程等领域应用非常广泛。超声波作为一种特殊的能量形式，具有频率高、定向传播等优点，因此得到人们越来越多的关注。本文采用自主设计的超声场鼓泡塔与双电导探针气泡特征参数测量系统，以二氧化碳-水体系为研究对象，在不同超声频率及组合频率和不同粒径活性炭及添加量下，研究了：（1）添加活性炭后，超声场鼓泡塔中的声强分布；（2）有、无活性炭添加下，气泡特征参数(气泡sauter直径d₃₂、气泡上升速度u_ave、气含率ε_g)和液相体积传质系数KLa随表观气速Ug在径向和轴向的变化规律；（3）对液相体积传质系数实验结果进行拟合。为深入探讨超声场协同分散颗粒强化鼓泡塔中的气液传质的机理、进一步强化气液传质提供理论指导。研究结果表明：（1）用微型声压检测仪实时测定了有无添加活性炭时超声场鼓泡塔中的声强分布，数据显示多频组合超声场比单频超声场声场分布更均匀且声强值较高；添加活性炭后，声强值有所衰减。（2）无活性炭添加时，在不同频率组合的超声场作用下，气泡特征参数和液相体积传质系数都随表观气速增大均呈现先增大后稳定的趋势。与无超声场作用相比，引入超声场后，传质增强效果明显。引入频率为20-50-100kHz时，增强效果最显著，其中，表观气速为0.045m/s时，气泡sauter直径d₃₂比无超声作用时减小明显，降幅为5%，气泡上升速度u_ave下降19%，气含率ε_g提高24%，液相体积传质系数增大了96%。（3）添加活性炭后，塔内形成气液固三相体系。在不同频率组合的超声场作用下，气泡特征参数随表观气速变化的趋势与无活性炭添加时相似，即均呈现先增大后稳定的趋势。在径向分布上，气泡特征参数的最大值均出现在塔中心；随着距气体分布器轴向高度的增加，气泡特征参数的变化均表现为先增大而趋于平衡。（4）添加适量的活性炭有利气液传质。一定的固含量下，气含率和液相体积传质系数随活性炭粒径的增大呈现逐渐减小的趋势，气泡sauter直径和上升速度则表现为逐渐增大的趋势。粒径相同时，随固含量的增加，气含率和液相体积传质系数呈先增大后减小的趋势，气泡sauter直径和上升速度则呈现先减小后增大的趋势。在无超声作用时，与无活性炭添加比较，添加活性炭后，传质增强效果明显，其中，粒径为400目、固含量为1.0kg/m³时，增强效果最显著，气泡sauter直径减少了9%，气泡上升速度下降27%，气含率提高44%，液相体积传质系数增大了112%。（5）活性炭和超声场对气液传质存在协同强化作用，进一步加速传质过程。在功率密度为16.7kW/m³、20-50-100kHz组合频率形成的混响超声场作用下，添加粒径为400目、固含量为1.0kg/m³的活性炭，相对于无超声场作用、无活性炭添加时，气泡sauter直径减少了18%，气泡上升速度下降31%，气含率提高55%，液相体积传质系数增大了203%。（6）根据不同条件下的实验数据进行了数据拟合，得到液相体积传质系数随表观气速变化的规律可由关联式K_La=aU_g^b表示，各关联式计算结果与实测值偏差在±7%。研究结果表明在气液体系中添加一定量的活性炭和引入超声场可协同改善鼓泡塔内的气泡特征参数的分布规律，增大液相体积传质系数，可以有效的促进气液传质，为进一步研究鼓泡塔内强化传质过程提供了依据。