膜蒸馏（MD）至今仍未实现工业化应用的主要原因是膜通量较低、膜易亲水化和过程的热利用低等。为了提高热利用率,采用热泵回收直接接触式膜蒸馏过程（DCMD）中膜冷侧的热量,来加热原料液。本论文对热泵-两效DCMD集成系统进行了数学模拟,并对集成系统所需的PVDF中空纤维膜几何尺寸和结构进行了研究,具体展开了以下三方面的研究工作:（1）采用干湿法制备了PVDF中空纤维膜,LiCl和PEG-400作为添加剂。考察了PVDF浓度、PEG-400/LiCl的含量比、芯液流速、挤出压力对膜形貌、膜丝的几何尺寸以及膜性能的影响。膜断面呈现海绵-大孔-海绵-指状孔结构。增大PVDF浓度,指状孔结构变短,海绵状结构更致密。孔隙率、膜厚、平均孔径、最大孔径随PVDF浓度的增加而减小,进而膜通量和膜的热效率下降;LEP_w增大,膜丝内外径增大,厚度减小,孔径分布变化较小。根本原因是增大PVDF浓度后铸膜液粘度增加。增加LiCl含量,铸膜液的粘度增大,相分离延迟。而PEG-400和水具有良好的相互作用,增加了铸膜液的热力学不稳定性,会加快相分离。增加PEG-400/Li Cl含量比,断面容易形成大孔结构。但PEG-400含量太高时,膜的内皮层更加致密,反而减慢初生态膜管程内的相分离。PEG-400/LiCl含量比对膜尺寸的影响比较复杂。挤出压力和芯液流速对膜结构影响较小。增大挤出压力,中空膜的几何尺寸增加,膜厚、平均孔径、最大孔径减小。芯液流速对膜结构影响较小。增大芯液流速,内外径增大,平均孔径、最大孔径下降,膜厚上升,LEP_w下降。（2）采用静态涂覆法对PVDF商用中空膜和自制膜进行了改性,在内膜面涂覆氟硅烷和纳米SiO₂颗粒。先将中空膜置于多巴胺溶液中浸泡,然后取出置于PFTS/SiO₂的涂覆液中浸泡。考察涂覆液中纳米SiO₂颗粒的浓度、PFTS的浓度以及浸泡时间对膜表面疏水性的影响,通过红外、扫描电镜、孔径分析仪对膜进行表征。结果表明,多巴胺溶液中加入CuSO₄/H₂O₂可加快基膜的预活化速率。商用膜表面的水接触角随涂覆液中SiO₂浓度增大而增大。在SiO₂浓度为3 wt.%时,接触角达到140°。当SiO₂浓度为1 wt.%,PFTS浓度为2 wt.%,膜表面接触角随浸泡时间的延长而增大,当时间延长至24小时,膜表面的疏水性最好。选用1 wt.%SiO₂浓度,2 wt.%的PFTS浓度,浸泡时间为24小时的改性条件,对实验室自制PVDF中空膜进行改性。改性后的膜用于DCMD过程中,以3.5 wt.%的NaCl溶液为进料液,在56小时内的膜通量和透过液电导率未发生明显的变化,证明疏水改性有利于提高膜的稳定性。（3）建立了耦合外部换热器的单效DCMD模型,依据此模型,建立两效DCMD模型,进而建立热泵-两效DCMD数学模型,以SHEC、GOR、COP_H作为系统的考察指标。给出了热泵-两效DCMD集成系统的计算流程。