全球资源的短缺和环境的污染问题愈加严重,废水的处理和回收受到广泛关注。高盐废水作为一种典型废水,直接排放造成严重的环境污染和盐分资源浪费。目前对高盐废水一般先除去挥发性有机气体,然后采用先浓缩后蒸发结晶的方式,但蒸发结晶的操作温度高,能耗较大,且对高浓度盐溶液体系的过饱和度不可调控,使得回收得到的晶体产品品质极差,影响固废处理成本和盐分资源回收效率。针对上述难题,本论文采用膜蒸馏-结晶耦合技术处理高盐水(Na⁺、Mg²⁺//Cl^--H₂O),膜蒸馏浓缩高盐水具有充分利用低品质热源、分离效率高等优势,同时模拟溶液结构预测揭示晶体在膜蒸馏过程中的形成趋势,为膜蒸馏-结晶耦合技术同步实现纯水回收和盐分精制,优化耦合过程的操作工艺。本论文使用膜蒸馏对高浓度钠镁盐水进行浓缩,首先对氯化镁浓度不同的溶液进行了膜蒸馏过程,结果发现渗透通量随着原料液中MgCl₂质量分数的增加逐渐减小;原料液流速增大、渗透侧真空度增大和操作温度升高均增大渗透通量;膜蒸馏回收的水的电导率均小于5.88μS/cm;对中空纤维膜进行200 h膜蒸馏测试,渗透通量保持相对稳定。本论文使用分子动力学模拟软件Materials Studio对高浓度钠镁盐水进行溶液结构模拟,结果表明,随着溶液中MgCl₂的加入以及其质量分数的增加,Na⁺第一层的水合数和Na⁺-Cl^-配位数没有明显变化,而Mg²⁺第一层的水合数有所降低,Mg²⁺-Cl^-配位数增大,促使Mg²⁺更易于Cl-形成更稳定的离子对,破坏相应的水合离子结构的稳定性,结合形成MgCl₂;Na⁺周围的水分子排布具有随机性;Mg²⁺第一水合层内水分子均以O向心于Mg²⁺,Mg²⁺的水合结构更加稳定且Mg²⁺与水分子之间的相互作用较Na⁺强。进一步,对膜蒸馏-结晶回收得到的氯化钠晶体产品的性质进行了分析,证明产品性质受操作温度和溶液中氯化镁浓度的共同作用:操作温度低于70℃和氯化镁质量分数小于7.5%时,得到的氯化钠产品具有完美的立方体形态、较平整的表面、较均一的粒度（变异系数小于31.78）;对于高温操作和高MgCl₂含量得到的NaCl晶体表面不平整易造成母液夹藏,降低产品纯度,乙醇洗涤后,纯度可达99.38%以上;同时,与分子动力学模拟结果一致,随着溶液中MgCl₂质量分数的增加,增大了Mg²⁺对Cl^-的竞争能力,导致NaCl成核较晚且量较少,使得膜污染较弱;此外,膜的异相成核界面作用既可以促发产生晶种,脱落进入主体溶液促发结晶,也会出现粘附现象,降低膜的渗透通量。综上,本文研究将为综合治理无机高盐废水,实现废水的近零排放开拓了新思路,对于水资源和无机盐资源的回收利用具有重要的实际意义。