膜蒸馏技术的开发应用为环境保护和化工厂的废物、废热利用,以及解决世界淡水资源短缺等方面提供了一种方便、有效的方法。但是膜材料的不足和昂贵制约了它的发展。因此膜蒸馏要想向大规模工业应用方向发展必须重视膜材料的开发,以及成膜的疏水改性,提高其膜蒸馏性能。本文以北京中环膜材料科技有限公司自主研发的热法PVDF中空纤维膜丝为基膜,采用表面接枝降低表面自由能,增加表面粗糙度方法,进一步改善其疏水性能,并且应用自主研发的新型膜蒸馏组件考察了膜蒸馏分离氯化钠盐溶液的过程。首先,将PVDF中空纤维膜膜丝浸泡用无水乙醇浸泡处理,以除去膜丝表面及其内部的有机溶剂。实验将溶剂正己烷,聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯及催化剂二丁基二月桂酸锡在一定比例下混合均匀制成疏水浸涂液,然后涂在预处理过的聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜表面并进行固化交联,对影响涂层效果的主要因素进行了系统研究和讨论,包括改性过程中交联剂的分子量、涂覆液的配比、涂覆时间、交联温度等。然后,通过SEM、FTIR、WCA、透水压、孔径分布等手段对改性后的膜进行表征,分析PVDF中空纤维膜改性之后表面形貌、化学成分、疏水性和孔径大小的变化情况。分析结果显示:改性后的复合膜,静态接触角从81°增加到115.0°,通量随运行时间延长而衰减的情况得到改善。在小试实验研究成果的基础上,进一步设计、研制和运行了一套放大膜蒸馏实验装置(10吋PVDF组件,单个膜组件的有效膜面积达到了4m~2),对NaCl盐溶液进行了脱盐实验。考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧真空度等操作条件对膜蒸馏通量的影响。实验结果表明:冷侧真空度或料液温度的升高,使得膜蒸馏过程的产水通量明显提高;在实验范围内,膜蒸馏过程的通量随着线速度增加略有升高,随着氯化钠溶液浓度的增加,VMD产水通量缓慢降低。在一定条件下,膜丝的产水通量达到了8.24LMH,脱盐率达到99.9%以上,盐水的盐度由5%浓缩到20%。运行过程中,显示出了膜丝良好的抗污染性能,而且中空纤维膜的再生性强、清洗方法简单。进一步考察了膜丝填充数量与长度、有无中心管对真空膜蒸馏过程性能的影响,结果表明:淡化浓盐水真空膜蒸馏通量随膜丝长度或填充数量的减小而增大。就膜蒸馏通量而言,料液走壳程比走管程高26%-40%。中心管通冷凝水时真空膜蒸馏通量比不通冷凝水要高30%左右。总之,本文研究的PVDF中空纤维膜疏水改性工艺简便灵活,改性过程经济而环保,对PVDF疏水膜工业应用具有重要的指导意义。通过对真空膜蒸馏技术浓缩盐水的放大研究,显示出真空膜蒸馏在淡化浓盐水方面具有非常大的潜力,与其它许多浓盐水淡化技术相比,具备显著的优势。