本发明公开了一种纳米颗粒强化气液传质过程中微观状态观测装置及其方法。由激光发生器产生的激光经光阑、透镜、滤镜以及双色镜的调整和过滤后垂直从底部射入微通道气液反应池的气液微通道底部并激发该处附近的荧光纳米颗粒，产生的荧光信息再经过物镜、双色镜、透镜以及反光镜后被图像采集设备接收并传入终端处理器，终端处理器通过计算获得数字图像实验结果，实验结果经MATLAB图像处理程序分析得出传质过程中纳米颗粒速度及分布参数。本发明采用显微摄影技术对设计的微通道气液传质界面处的纳米颗粒进行微观状态观测，实现了纳米流体强化气液传质过程中纳米颗粒作用效果的直接观测，对于深入研究纳米颗粒强化气液传质机理具有重要意义。