Les réacteurs sonochimiques ont un avenir prometteur dans le domaine du traitement des eaux usées en tant que méthode d'oxydation avancée. L'avantage évident de ces procédés réside dans le fait que les réactions peuvent être réalisées dans des conditions ambiantes, qui nécessiteraient autrement l'application de conditions rigoureuses, telles qu'une température et une pression élevées (oxydation à l'air humide et/ou incinération). Le mécanisme sous-jacent observé grâce à l'irradiation ultrasonique est le phénomène de cavitation, qui peut être défini comme la formation, la croissance et l'effondrement de microbulles ou de cavités, entraînant la génération de températures et de pressions extrêmement élevées localement, mais à travers les différentes zones dans le réacteur. L'effondrement violent des cavités entraîne également la formation d'atomes d'hydrogène réactifs et de radicaux hydroxyles, qui se combinent pour former du peroxyde d'hydrogène dans une certaine mesure et sont responsables des réactions d'oxydation, qui sont principalement responsables de la destruction de la majorité des composés toxiques. Différents réacteurs sonochimiques sont disponibles pour le traitement des eaux usées industrielles, tels que le bain à ultrasons, la cellule à double fréquence et la cellule à triple fréquence.