作者：张勇跃、程振华、路浩、王利畏、高瑞霞
来源：《工业水处理》网络首发（官网更新时间：2026-09-29），DOI：10.19965/j.cnki.iwt.2026-0427
关键词：膜蒸馏;膜分离;蒸发法;工业废水处理
摘要：作为一种将膜分离技术和蒸发法相耦合的新型分离技术，膜蒸馏技术由于其设备简单、能耗低、非挥发组分去除率高的特点，在工业废水处理领域具有广阔的应用前景。本文首先从基本原理、技术特点和分类等方面对膜蒸馏技术进行了简要概述，然后详细阐述了膜蒸馏技术在石化废水、焦化废水和高盐废水等多种类型工业废水处理中的研究现状和进展。最后，进一步阐述了膜蒸馏技术在工业废水处理中存在的难题和面临的挑战，并对膜蒸馏技术面向工业废水处理的未来发展方向和趋势进行了展望。
工程参考：高盐废水减量/零排放路线的候选技术，跟踪其工程成熟度。
全文（转载自《工业水处理》官网开放获取内容）：
随着工业化生产的迅速发展，工业活动所产生的工业废水量也在急速上涨，随之而来的是对工业废水处理的严格要求。目前涉及到的工业废水种类繁多、成分复杂、处理困难。常见的工业废水处理方法主要包括化学絮凝沉淀、生物处理法和高级氧化处理等，经过这些方法处理后的工业废水往往还有难降解的污染物和无机盐存在。在深度处理与脱盐环节，传统上主要依赖热法（如多效蒸馏、多级闪蒸、机械蒸汽再压缩）和膜法（如纳滤、反渗透）。热法技术成熟，对进水水质适应性强，但存在设备投资高、能耗大、运行成本高等问题；而纳滤和反渗透等压力驱动膜过程虽然能耗相对较低，但对进水水质要求苛刻，操作压力高，且在处理高盐废水时易发生膜污染和性能衰减，产生的浓缩液仍需进一步处理。可见，单一的热法或膜法在某些特定条件下各有局限，而能够在常压、低温条件下运行，兼具膜分离与热蒸发优势的技术，正逐渐受到关注。
膜蒸馏（MD）技术正是这样一种新型的分离技术，它将疏水微孔膜与热蒸发过程相耦合，以膜两侧的蒸汽压差为驱动力实现水分子传质。由于其设备简单、操作条件温和，可以利用太阳能、地热能和工厂废热作为热源等优势，被广泛应用于海水淡化和工业废水处理等领域。与反渗透等传统的压力驱动型膜分离过程相比，膜蒸馏能够在常压下操作，对膜的机械性能要求不苛刻，对进料水浓度要求不敏感，可以处理包括反渗透浓缩液在内的高盐度浓水，且对水质波动的适应能力强，在处理含有非挥发性组分的高浓度废水时，水分子能够以蒸汽的形式透过膜，非挥发性组分的理论去除率可以到达100%，从而获得高品质的产出水。因此，与传统的热法和压力驱动膜过程相比，膜蒸馏在应对水质波动大、盐度高、污染物复杂的工业废水处理场景中展现出独特的应用潜能。本文从膜蒸馏技术在工业废水处理中的相关研究和应用进行分析和论述，对膜蒸馏技术未来的发展方向进行展望，有望对工业废水的深度处理提供技术支撑。
1 膜蒸馏技术概述
概括而言，可以简单的将膜蒸馏看作是膜分离和蒸馏合二为一的技术，其通常以疏水微孔膜为中间介质，将整个膜组件分为原料侧和渗透侧，通过膜两侧的蒸汽压差提供驱动力，蒸汽透过膜后被冷凝，非挥发性组分被截留，从而实现物质分离。常用作膜蒸馏疏水膜的材料主要包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等。膜蒸馏的基本原理是原料液在加热条件下产生蒸汽压差，原料侧的挥发性组分（通常是水）以蒸汽的形式透过疏水膜的膜孔扩散到渗透侧，然后水蒸气在渗透侧被冷凝成液态水，从而获得高品质产出水，非挥发性组分被截留在原料侧从而实现混合组分的分离。和传统的膜分离技术相比，由于膜蒸馏可以在理论上做到对非挥发性组分100%的去除，因此，可以采用膜蒸馏的方法对纳滤和反渗透等处理后的高浓度浓缩液进行深度处理。膜蒸馏技术的处理过程在常压下进行，与纳滤和反渗透等压力驱动型膜分离技术相比，膜蒸馏技术可以减少操作过程中高压对膜的损害，能够延长膜的使用寿命。
如图1所示，D. González等根据渗透侧蒸汽冷凝方式的不同将膜蒸馏分为了4种基本构型，分别是直接接触式膜蒸馏（DCMD）、气隙式膜蒸馏（AGMD）、真空式膜蒸馏（VMD）和扫气式膜蒸馏（SGMD）。表1列举了4种基本膜蒸馏构型的膜接触方式和冷凝方式，4种基本构型的膜蒸馏技术在原料侧均采用原料液和膜表面直接接触的方式，这有利于膜表面产生的蒸汽快速通过膜孔，减少能量消耗。就渗透侧而言，DCMD的蒸汽在渗透侧和冷却水直接接触冷凝，AGMD的蒸汽和冷却水之间有气隙，两者不直接接触，蒸汽在冷凝板和气隙处冷凝，VMD的蒸汽被真空泵抽出装置外冷凝，SGMD的蒸汽被气体吹扫出装置外冷凝。从表1还可以看出，由于渗透侧冷凝方式的不同，4种构型的膜蒸馏方式的水通量以及能耗差异较大，为了降低能耗，需要在满足工艺要求的前提下，加强热量回收和充分利用太阳能、地热能和工厂废热等热源。根据不同工艺需求，在4种基本构型的基础上衍生出了各种构型的膜蒸馏技术，主要包括由AGMD与VMD组合形成的减压气隙膜蒸馏（VAGMD），可以有效提升渗透通量；由多效蒸发技术和膜蒸馏组合形成的多效膜蒸馏（MEMD），可以实现相变潜热的有效回收；由VMD与MEMD组合形成的真空多效膜蒸馏（VMEMD），可以更加高效的实现热回收；利用太阳能光热转换的光热膜蒸馏（PMD），可以有效降低系统的能耗。
原料侧：原料液直接接触
渗透侧：冷却水直接接触
原料侧：原料液直接接触
渗透侧：有气隙，冷却水不接触
原料侧：原料液直接接触
渗透侧：无冷却水接触
原料侧：原料液直接接触
渗透侧：无冷却水接触
除了不同构型可以影响膜蒸馏的渗透性能和能量消耗之外，影响膜蒸馏的渗透性能的关键因素还有很多，其中膜表面能、孔结构、界面热阻和膜厚度等参数对膜蒸馏传质和抗污染性能具有深远影响。膜表面能越低，膜的疏水性越好，这可以减少膜润湿的发生，低表面能同时能够降低无机盐、有机物和微生物在膜表面的附着，提升膜的抗结垢和抗污染性能。孔结构的影响主要体现在孔径和孔隙率。孔径越大、孔隙率越高，传质阻力越小，有利于蒸汽分子的扩散，孔径过大易造成原料液穿透膜孔，造成膜润湿，降低截留率。此外孔径大小适中、分布均匀会延缓膜的润湿和污染。界面热阻指的是膜和液体界面间的热传阻力，其本质是温度极化现象的体现。界面热阻越大，膜表面存在的温度极化现象越严重，导致传质驱动力降低。高界面热阻时，膜表面温度较低，会导致膜表面析出结晶盐或吸附有机物，形成结垢层和污染层，降低渗透通量。膜厚度主要决定蒸汽穿过膜的路径长短，随着膜厚度增加，膜的传质阻力增大，导致膜渗透通量降低。
2 膜蒸馏在工业废水处理中的应用
在石油、天然气的开采和石油炼化的过程中会产生大量的石化废水，这类废水的污染物成分复杂，盐份含量高。膜蒸馏在脱盐处理方面具有独特的优势，在高效脱盐的同时也可以脱除有机污染物。Xuewei Du等采用DCMD的方法处理美国科罗拉多州东北部的瓦滕贝格油田的页岩油采出水，经微米级过滤器去除大颗粒后，直接对采出水进行膜蒸馏处理，结果表明经膜蒸馏处理后实现脱盐率大于99.9%。Moza Al-Salmi等采用DCMD的方法处理阿曼北部油田的采出水，结果表明，无论是否经过微米级过滤的预处理，DCMD在处理高盐度油田采出水方面均具有巨大潜力，经“预处理+膜蒸馏”后，采出水盐分的总体去除率高于99.9%，对总有机碳的去除率高于93.3%。Xuemei Li等采用“正渗透+VMD”的方式处理页岩气钻井回流液。正渗透主要起到预处理的作用，减少对膜蒸馏的膜污染，经过膜蒸馏处理后水的质量与瓶装饮用水的水质相当。F. Macedonio等采用DCMD的方法处理经过微滤和活性炭过滤预处理后的压裂采出水，膜蒸馏处理后采出水的总脱盐率和总脱碳率分别大于99%和90%。K. Sardari等采用“电絮凝-正渗透-DCMD”的方法处理美国西南能源公司的页岩气采出水。结果表明，电絮凝对总有机碳、总悬浮固体和浊度的去除率分别高达78%、96%和95%，这有助于减少后续膜系统污垢的形成和实现稳定的性能。水通过正渗透膜从采出水中提取并进入抽提液，膜蒸馏对经过正渗透稀释后的抽提液进行再生和产出净化水，膜蒸馏的渗透通量维持在45-50 L/（m2·h）。H. Cho等采用DCMD的方法对经过不同预处理方法处理后的美国得克萨斯州伊格尔福特矿区的页岩气废水进行深度处理。经膜蒸馏处理后，PVDF和PP中空纤维膜对Na+、K+、Mg2+、Ca2+、F-和Cl-的去除率均超过99.99%，对溶解有机碳的去除率在86.3%~91.7%之间。
焦化废水污染成分复杂、具有强烈的刺激性气味、难降解有机污染物含量大，传统处理方法主要包括物理化学法、生物处理法和高级氧化法等。这些方法处理后的废水中仍含有难降解的有机物和无机盐等，需要进一步有效去除。李文采用膜蒸馏的方法对经过反渗透处理后的宝钢焦化废水进行深度处理。经膜蒸馏处理后水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）的排放限值要求，产水达到工业用水回用指标。Jing Ren等通过在商用PTFE膜上添加氧化石墨烯（GO）的方法制备双层GO/PTFE复合膜，然后采用DCMD的方法处理山西某焦化厂的生物处理后的焦化废水。结果表明，GO/PTFE复合膜的脱盐率大于99.9%、有机物去除率达到99.4%，优于存在明显结垢和润湿现象的原始PTFE膜，GO/PTFE复合膜的通量比原始PTFE膜高出44%。Jianfeng Li等采用由PP无纺布支撑层和PTFE活性层组成的平板膜为膜材料，通过DCMD的方法对生物处理后的焦化废水进行深度处理。结果表明，膜蒸馏对焦化废水中的盐分和有机污染物的去除率分别高于99.1%和96.2%，且膜蒸馏过程中未观察到膜湿润现象。此外，使用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行预混凝可以有效降低焦化废水中的污染物含量，预混凝前后膜蒸馏的产水电导率均保持在25~60 μs/cm，表明预混凝对膜润湿几乎不会造成影响。他们还分别通过静电吸附和化学键合的方法在 PVDF 膜表面涂覆SiO2纳米颗粒，然后进行氟化处理制备了两种全疏型PVDF复合膜。在120 h的 DCMD处理焦化废水的过程中，两种全疏型 PVDF 膜对无机污染物和有机污染物都有稳定且较高的去除率，全疏PVDF复合膜的通量下降幅度远远小于原始PVDF膜，这表明它们具有优异的防污性能。
高盐废水成分复杂，通常含有较高的无机盐离子，甚至还含有有机物污染物和有毒物质等。高盐废水来源广泛，主要包括海水淡化产生的浓盐水，工业生产过程产生的高盐度和高矿化度的高盐废水等。Guangming Tan等制备了具有褶皱结构的双层超疏水F-POSS/PVDF-HFP纤维膜，并采用DCMD的方式研究其对反渗透浓盐水的浓缩性能。研究表明，该膜对pH=7的高盐水具有稳定的浓缩性能，在水回收率达到85.15%时，膜的水通量仍可以维持在初始水通量的71.87%，产出水的导电率仅略微升高至20 μS/cm，证明该膜具有优异的抗结垢性能和脱盐性能。煤炭开采过程中产生的矿井水通常具有高矿化度和高硬度的特点，矿井水的直接排放会造成严重的环境污染和土壤盐渍化，高矿化度矿井水零排放处理和资源化回用成为目前煤炭行业面临的难题。郭强等采用VMD的方法取代多级反渗透技术处理高矿化度矿井水，他们对经过石灰-纯碱软化除硬后矿井水进行膜蒸馏浓缩，研究表明，当矿井水的浓缩倍率达到27倍时，膜通量为8.87 L/（m2·h），脱盐率可以达到99.7%。卞伟等采用VMD的方法处理经石灰-纯碱法软化后的高矿化度矿井水，在最佳实验条件下，膜蒸馏浓缩至14.5倍的过程中，脱盐率始终保持在99.5%以上。石明浩等使用基于DCMD的光热膜蒸馏技术处理高盐有机废水，他们研究了光热膜蒸馏对高盐有机废水中半挥发性物质苯酚的分离效果。研究表明，利用光能对膜表面进行原位加热，在提高膜通量、保持盐截留率大于99.9%的同时，有效降低了苯酚/水透过比值。赖巧云通过改性的方法开发了超疏水F-SiO2@PTFE膜，在通过膜蒸馏处理高盐、高有机物的垃圾渗滤液的过程中，该膜具有优异的抗污染、抗润湿性和长期稳定性，对化学需氧量（COD）和总溶解固体的去除率分别可以达到98.7%和97.9%。陈博明等采用AGMD对高盐废水进行处理，结果表明，渗透通量随着进料温度和进料流量增加而增加，随着冷却水温度和盐浓度增加而降低。当盐浓度小于60 g/L时，盐截留率可保持在99.8%以上；盐浓度60-100 g/L时，盐截留率仍可达到90%以上。
纺织行业消耗大量淡水、产生的纺织废水成分复杂，主要含有酸、碱、染料、过氧化氢、淀粉、表面活性剂和金属皂等化学物质。纺织行业产生的废水主要来源为印染废水和化纤纺织废水等，这些废水的处理和回用对节约水资源，保护环境具有重要意义。膜蒸馏技术在纺织印染废水的处理中得到广泛的应用。黄世燕等通过真空抽滤将氧化石墨烯和聚乙烯亚胺沉积在PVDF膜表面，将制备的具有表面亲水和基底疏水的PVDF复合膜用于DCMD法处理印染废水。研究表明，该复合膜对印染废水中的有机污染物截留率达到99.7%，色度去除率100%，同时膜还表现出稳定的渗透通量和良好的抗润湿性。张姣姣通过VMD的方法，采用PTFE中空纤维膜处理印染废水经反渗透处理后的浓水，经过长达400 h的处理后，膜对总溶解固体的去除率仍然保持在99.9%以上，但是渗透通量降低了41%，可以通过酸碱对膜进行清洗的方法有效恢复渗透通量。S. Leaper等通过AGMD的方法，采用商用PTFE膜处理模拟纺织废水。在对由氯化钠、孟加拉玫瑰红和十二烷基硫酸钠组成的三元模拟废水70 h的测试过程中，染料的截留率始终维持在100%。Xing Wu等通过“正渗透+膜蒸馏”联合的方法处理纺织废水。该方法首先通过正渗透膜将水从纺织废水中提取到抽提液，然后将稀释后的抽提液作为DCMD的进料液进一步处理，获得产出水。该联合方法实现了超过80%的水回收率和对COD、Na+、K+、Cl-和S2-接近100%的截留率。
顾名思义，制药废水是制药生产过程中产生的具有高色度、高COD、含有大量抗生素、医药中间体等污染物的难处理的废水。与传统的生化处理和高级氧化处理技术相比，膜蒸馏技术对具有不同组成成分的制药废水具有良好的适应性和高效的处理能力。张岩松研究了VMD方法对中药姜黄清洗废水处理和资源化利用的效果。研究表明，中药净废水经VMD处理以及中药浊废水经“超滤+VMD”处理后的产出水中污染物含量远低于《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21096—2008）中规定的排放限值，同时也达到了《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中规定的回用标准。粘立军等采用多效膜蒸馏的方法对中药提取液进行浓缩处理，实验结果表明，中药提取液浓缩倍数可以达到16倍以上，在连续30 d的浓缩过程中，膜通量稳定在3 L/（m2·h）。钟世安等以PTFE膜为膜材料，通过VMD的方法处理多酚类制药废水和回收乙醇。结果表明，在最佳的工艺条件下，多酚类混合物的截留率可以达到99.67%，回收乙醇的质量分数可以达到34.5%。Jiaxin Guo等采用DCMD的方法研究了商用PTFE膜、商用PVDF膜和表面改性TiO2-PVDF膜对制药废水中抗生素（头孢他啶、妥布霉素和环丙沙星）的去除效果。在24 h的DCMD运行过程中，商用PVDF膜对妥布霉素的去除率为78%左右，对头孢他啶和环丙沙星的去除率达到99.9%，商用PTFE膜和TiO2-PVDF膜对上述3种抗生素的去除率均达到99.9%。
脱硫废水主要在锅炉烟气湿法脱硫过程中产生，其特点主要包括高悬浮物、高硬度、高盐度、污染物种类多和腐蚀性强等。对脱硫废水的深度处理成为火电厂等脱硫废水产生主力军实现废水零排放的重点和难点。与传统的脱硫废水处理方法（如化学沉淀法、生物处理法和蒸发浓缩等）相比，膜蒸馏技术由于温和的操作条件和较低的能耗，表现出较为明显的技术优势。李向南等采用PTFE膜为膜蒸馏的膜材料，利用多效板式VMD的方法处理热电公司产生的真实脱硫废水。研究结果表明，经过VMD处理，脱硫废水可以浓缩到盐质量分数20%以上，脱盐率大于99%，Ca2+、Mg2+、COD、Cl-和SO42-的去除率分别大于96.3%、83.1%、89.6%、99.7%和99.1%，产水水质达到电厂循环冷却水补水标准。陈雨王飞以商业化的PTFE/PVDF/PET复合膜为膜材料，采用DCMD的方法处理华润焦作电厂经预处理后的脱硫废水。实验结果表明，在9200 min的测试过程中，膜通量能够稳定在17 L/（m2·h）左右，产水导电率维持稳定，水的回收率达到95%。徐光平等通过膜蒸馏对三河电厂脱硫废水进行了零排放处理的中试试验研究，现场实验结果表明，经过膜蒸馏处理后的产水导电率最低可以达到12 µs/cm，稳定运行后的产水回收率基本维持在70%~80%。
放射性废水主要来源于核反应堆、铀矿开采、铀浓缩厂、放射性同位素实验室以及放射性药物生产等领域。传统的处理方法如化学沉淀、吸附、离子交换和生物处理等无法深度处理放射性废水，同时会产生二次污染的液体或固体废物。膜蒸馏技术由于分离系数高、跨膜压力低、膜污垢少和可以利用核反应堆等动力源余热等优势，被广泛认为具有放射性废水处理的巨大潜能。I. V. Korolkova等通过DCMD的方法处理低浓度放射性废水。膜蒸馏渗透液中放射性同位素60Co、137Cs和241Am的检出活度分别小于1、1.1、0.45 Bq/kg，去污因子分别达到85.4、1 727.3和4.9。金畅等采用AGMD的方法对模拟放射性废水进行处理。结果表明，膜蒸馏处理由Co2+、Sr2+、Na+和Ca2+ 4种离子组成的混合模拟放射性废水时，对Co2+和Sr2+的截留率均接近100%。Haiyang Liu等采用DCMD的方法处理模拟低浓度放射性废水。实验结果表明，DCMD过程能够去除废水中几乎所有的Cs+、Sr2+和Co2+，产出的蒸馏水能够重新回用或者直接排放。文霞等通过DCMD的方法，采用聚丙烯中空纤维膜处理模拟放射性废液。膜蒸馏对废液中的Co（Ⅱ）、Sr（Ⅱ）和Cs（Ⅰ）均表现出良好的截留效果，去污因子均在105以上。王宝林等设计加工了一套放射性废水非接触式膜蒸馏处理工程样机。膜蒸馏过程中膜通量可以达到20 kg/（m2·h），对模拟放射废水中Sr2+和I-的截留率均大于99.9%。杨文文等采用反渗透-膜蒸馏-吸附组合工艺处理含ReO4-Cs+和Ru3+及0.9% NaCl的高盐低放废液。在pH=3~9范围内，膜蒸馏对各核素的截留率均大于99.9%，膜蒸馏对各核素的截留率随核素浓度的增加显著上升，去污因子达104以上；该组合工艺对Re、Cs和Ru的总去污因子均超过104，且体积浓缩倍数达40。
由于不同类型的工业废水中污染物种类和含量不同，膜蒸馏技术在不同工业废水处理的应用方面也有显著的差异。表2对比分析了不同工业废水的特征、处理难点以及膜蒸馏适用的技术路线。膜蒸馏技术在高盐废水、脱硫废水和放射性废水等不含挥发性有机物的工业废水处理中表现突出，对高盐废水进行预除硬可以减少膜结垢等风险，提高膜的使用寿命。在含有高浓度有机物的废水处理中，往往需要耦合更多的处理工艺去除有机物，减少有机物对膜污染的影响。
3 膜蒸馏存在的问题和挑战
尽管膜蒸馏对工业废水处理具有简单高效、低能耗和处理效果好的优点，但是，目前膜润湿和膜污染的问题仍然是阻碍膜蒸馏技术进一步大规模应用的难题。膜润湿是指原本允许蒸汽通过的疏水膜孔，被液态原料液部分或完全渗透的现象，造成蒸汽通道的堵塞，降低渗透通量。根据润湿程度的不同，可以将膜润湿分为表面润湿（液体仅润湿膜表面）、孔道润湿（液体部分渗入膜孔）和完全穿透（液体完全贯穿膜孔，原料液直接进入渗透侧）。膜污染是指原料液中的污染物在膜表面或膜孔内沉积，导致膜渗透通量下降。膜污染的类型主要分为无机污染、有机污染和生物污染等。在膜蒸馏的实际过程中，膜润湿和膜污染往往相伴发生，相互加剧，导致膜渗透通量降低，截留率降低，严重时导致膜组件完全失效。如何提高膜的抗污染性和抗润湿性成为提高膜蒸馏应用前景的重大挑战，目前膜改性的策略可以通过提高膜的疏水性和疏油性，延缓膜润湿和膜污染现象的发生。
任静以山西某焦化厂的焦化废水为研究对象，系统研究了膜蒸馏和膜蒸馏耦合生物降解对焦化废水中污染物的去除效果，面对膜润湿的难题，进一步研究了预混凝和膜改性方式对膜蒸馏过程中膜的抗污染和抗润湿性能的影响。研究表明，预混凝可以有效降低焦化废水中有机物的种类和浓度从而有效减缓膜污染；经GO改性后的GO/PTFE复合膜，在有效提高膜通量、产水水质满足工业水回用标准的同时，还表现出良好的抗污染和抗润湿性能。张学励等通过表面改性的方法制备了具有疏水和疏油性能的氟化PDMS/PVDF的双疏膜，双疏膜具有良好的化学稳定性和热稳定性。DCMD测试结果表明，与PVDF原膜相比，双疏膜的渗透通量、脱盐率、抗润湿性和抗污染性能均得到提高。卢振宇等采用直接水热法和真空过滤相结合的方法合成了“四氧化三钴/氮修饰的碳量子点/聚偏氟乙烯（Co3O4/NCDs/PVDF）”光芬顿蒸馏膜，并用于 DCMD处理实际垃圾渗滤液，研究结果表明，光芬顿蒸馏膜可以通过光芬顿预处理来缓解膜污染问题，减少Ca2+、Mg2+和有机物在膜表面的沉积，同时光芬顿蒸馏膜还能实现光芬顿自清洁的作用。Zhigao Zhu等依次通过电纺丝-电喷雾-热处理的方法，开发出了具有超亲水/全疏性膜表面的自粗糙Janus纤维膜。结果表明，Janus纤维膜对模拟高盐废水的脱盐效率约100%，水通量超过27 L/（m2·h），同时该膜还具有强力的抗污染和抗润湿性能。C. Boo等通过表面改性的方法制备了具有疏水性和疏油性的全疏型PVDF膜，通过DCMD的方法处理美国德克萨斯州的页岩气采出水。与未改性的PVDF膜相比，由于全疏PVDF膜优良的抗润湿性，其表现出更加稳定的膜通量和截盐率。高海富等通过在铸膜液溶解过程中将全氟辛基三乙氧基硅烷（FAS）接枝于羟基氧化铁（FeOOH）纳米棒表面，形成氟硅烷化羟基氧化铁（F-FeOOH），然后通过相分离法制备了F-FeOOH/PVDF共混膜。共混膜的疏水性和孔径均匀性得到显著提高，与原膜相比，膜蒸馏通量提升了75%，膜的截留率大于99.9%，共混膜在30 h的防污染和抗润湿实验中表现出良好的稳定性。
4 结语与展望
本文综述了膜蒸馏技术在工业废水处理中的研究进展，膜蒸馏技术凭借其理论上100%的非挥发物截留率（产水电导率基本<20 μS/cm，脱盐率>99.9%）、可在常压低温下运行以及易于耦合等优势，在工业废水零排放与资源化领域展现出巨大潜力。然而，面对复杂工业废水，单一膜蒸馏技术仍面临能耗高、膜污染与膜润湿等关键挑战。针对不含挥发性有机物的工业废水处理，膜蒸馏技术表现出天然的适配性。但是，面对高硬度的工业废水，膜蒸馏技术需要耦合软化除硬技术，减少膜结垢风险；处理高COD和含有挥发性有机物的工业废水时，需要进行高级氧化降低COD，同时耦合挥发性有机物捕获技术，防止挥发性有机物对膜的穿透，影响膜蒸馏处理效果。随着膜制备技术和膜材料的不断改进和完善，膜蒸馏过程中膜污染和膜润湿的问题也在进一步改善。
随着国家对工业废水零排放的环保高要求时代的来临，为了实现工业废水的高效处理和资源化利用，笔者认为未来膜蒸馏技术的发展方向和趋势应该聚焦以下方面：1）在降低能耗方面，要以实现潜热梯级回收与多效集成和新能源驱动下的“低品位热-电”协同为目标。加强太阳能、风能、地热能等多种形式的新能源与膜蒸馏技术的耦合集成，提高能源利用效率。2）在抗污染和抗润湿方面，要以开发新型抗污染、抗润湿膜材料和组件为出发点，做到从传统的膜组件的被动定期清洗和更换向膜主动屏蔽污染物转型。开发超疏水膜材料，提高膜表面抗污染能力，开发新型的膜组件和膜蒸馏构型，因地制宜设计“余热利用耦合膜蒸馏”的高效膜蒸馏方案，提高单位膜组件的有效使用面积，降低膜蒸馏设备体积和制造成本。3）加强水质的分析和在线检测，根据实时水质、结垢趋势，动态优化操作参数，实现智能控制。开展软化、降COD等预处理技术在膜蒸馏前端的应用，对易造成膜污染的物质提前去除，提高膜的分离性能和使用寿命。4）顺应人工智能时代，利用机器学习建立膜性能预测模型，通过强化学习，优化运行策略和降低能耗。积极开展人工智能制造技术与膜蒸馏装置研发的有机结合，开发智能化、橇装化的膜蒸馏装置，满足分散式废水处理的迫切需求。
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