目前膜蒸馏技术还未能大规模工业化应用,主要是因为在疏水膜材料的亲水化渗漏、膜组件结构设计与干燥方法、膜蒸馏工艺流程优化与系统集成、蒸汽相变热回收、加热与废热利用方式等一系列膜蒸馏环节上均有待于提高.膜蒸馏过程实质属于传热控制过程,对中空纤维膜常用的直接接触膜蒸馏、气扫式膜蒸馏和减压膜蒸馏三种膜蒸馏过程比较.减压膜蒸馏过程具有较好的综合性能.探讨了两种新的膜蒸馏过程.1、鼓泡膜蒸馏方法,由气液两相流效应来强化热流体的扰动,从而提高传热效率.2、吸收膜蒸馏方法,传质过程无相变热损失,疏水膜兼具有传质与导热双重作用,膜孔传质,膜材料传热.膜表面超疏水改性是提高分离膜材料性能的一种有效手段,采用溶液相转移法,在分离膜表面成功构建了仿荷叶的微纳米结构,可使聚偏氟乙烯疏水膜的接触角从80°提高到160°.提出了水膜阻力概念,水膜阻力本质是气体穿过多孔膜表面的气/液两相界面所需克服的界面张力,除了与膜材料本体特性、膜表面物理结构与化学组成、膜孔道结构等因数有关外,还与气体传输方向有关.依膜蒸馏工艺不同,对中空纤维疏水膜的内径、断面结构与壁厚等结构参数应有不同的要求.对于内接触式膜蒸馏,中空纤维内径不宜过小;直接接触膜蒸馏用膜的壁厚不宜过薄,断面结构应以隔热效果好的、高孔隙率的指状孔结构为宜;对于减压膜蒸馏过程,在保证足够的中空纤维膜自支撑强度情况下,膜的壁厚应尽量薄为好,断面结构应选择相对致密、导热性好的海绵体结构.常规的中空纤维多孔膜性能评价指标及其测定方法不全面,本文提出以柔韧指数来表征在此方面膜丝性能的差异,采用弯曲强度指数来表征膜丝的抗弯曲性能.通过特殊结构的纺丝喷头,研制了异形聚偏氟乙烯中空纤维膜,与单芯中空纤维膜性能相比,异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的断裂强力有很大的提高.进行了热泵能量回收技术研究,结果表明,采用机械式压缩热泵工艺难以实现预期的热量回收效果,能效系数COP只能达到3.4.提出了多效膜蒸馏方法,多效膜蒸馏由升温蒸发区、主蒸发区和降温蒸发区三部分构成,膜组件兼有蒸发与换热功能,使膜蒸馏过程中的水蒸汽冷凝与原水加热过程耦合,有望实现低能耗的膜蒸馏过程.