正渗透(FO)及膜蒸馏(MD)由于特有的优势,在高盐废水处理方面应用得越来越多,但正渗透面临着缺乏高性能正渗透膜以及选取合适汲取液的问题,而膜蒸馏膜容易被表面活性有机物润湿,造成膜污染。本文探究了如何制备高水通量、截盐效果好、机械性能优异的正渗透膜,并将正渗透膜应用在正渗透-膜蒸馏(FO-MD)耦合工艺中,探究了两种工艺的影响参数以及FO-MD耦合工艺处理污染废水的效果,最后对耦合工艺的传质传热过程进行了探究。主要成果如下:(1)以聚丙烯腈、掺入碳纳米管和石墨烯的聚丙烯腈作为原料液,制得正渗透膜基底,在界面聚合一层聚酰胺功能层,制成正渗透膜。考察了制膜方式、纺丝电压、接收距离和原料液组成对膜结构的影响,重点探究了静电纺丝法中PAN浓度和MWCNT浓度对膜形貌、亲水性和机械性能的影响。随着电压增大,纤维直径先增大后减小,随着接收距离增大,纤维直径变小。PAN浓度增大使纤维直径和机械强度变大,孔隙率增大后减小。多壁碳纳米管降低了平均直径,增强了膜的亲水性,提高了膜的机械强度,但使膜韧性变差。(2)分别以相转化法和静电纺丝制备PAN正渗透基底,但相转化法水通量较低。用静电纺丝法制备了聚丙烯腈/石墨烯和聚丙烯腈/碳纳米管正渗透膜,结果表明石墨烯和碳纳米管都提高了膜水通量,且碳纳米管影响更大。着重研究了PAN和MWCNT对正渗透膜性能的影响,一定范围内PAN浓度增大、f-MWCNT增加有利于提高膜水通量和截盐率。聚丙烯腈浓度为12%,f-MWCNTs浓度为1.44%的正渗透膜,表现出高水通量和高截盐率,以1.0 mol/L NaCl为汲取液,纯水作为原料液,水通量可达到70.1 L/(m2·h),反向盐通量仅50.4(g/m2·h)。(3)探究了汲取液浓度、温度、流速等参数在正渗透过程对水通量和反向盐通量的影响,以及在膜蒸馏过程中待处理液热端进料温度、膜两侧流速对水通量、水质的影响。结果表明正渗透过程水通量随着汲取液浓度、温度、流速的增大都有一定程度的增大,升温对水通量的影响最大,对溶质反向渗透量的影响不大。温差增大、膜厚度减小、流速的增大都会促进膜蒸馏水通量的增大。(4)对比经MD过程与RO过程,MD过程、与FO-MD集成过程处理的废水,结果显示FO-MD集成系统处理的膜污染较低,且长时间运行结果稳定,具有良好的耐污性。对不同汲取液选择的能耗计算,表明使用NaCl溶液为正渗透单元汲取液时,相比于NH4HCO3为汲取液能耗更低。而且NaCl溶液浓缩回收具有良好效果,可以实现零排放。