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膜蒸馏是一种新型的膜分离技术，具有操作条件温和、截留率高、设备体积小和可利用低温热源等优点，在工业废水和水溶液浓缩处理方面有着广泛的应用前景。基于气隙式膜蒸馏组件的多效膜蒸馏过程兼具内部潜热回收和蒸发浓缩的功能，大大提高了传统膜蒸馏技术的热量利用率，目前已用于盐、酸、糖、果汁等多种水溶液的浓缩研究。本文采用自制的聚丙烯中空纤维气隙式膜蒸馏组件，利用多效膜蒸馏过程分别对碳纤维厂洗涤废水中DMSO的浓缩回收和海水淡化厂外排浓海水的深度浓缩进行了实验研究以探讨其可行性。多效膜蒸馏过程处理含DMSO碳纤维厂废水的结果表明：多效膜蒸馏可以将DMSO废水浓缩至200~300g/L，造水比和分离因子最高值分别为12.4和76.0；虽然膜通量、造水比和分离因子均随料液浓度增大而下降，但是当DMSO浓度达到200g/L时，膜通量、造水比、分离因子仍分别高达3.74L/(m2·h)、7.1、32.1；在整个浓缩过程中，回收率维持在99.6%以上；当DMSO废水浓缩达到150g/L以上时，渗透液中含有少量DMSO，为避免资源浪费，此时渗透液应进行二次膜蒸馏。膜组件在连续运行的一个月内保持了良好的操作性能。对淡化厂外排浓海水进行脱钙预处理能够显著提高海水的浓缩倍数和淡化过程的产水率。利用改进型碳酸钠法对海水进行脱钙研究，结果表明：提高反应温度是增大海水中钙离子去除率和钙/镁选择性的重要手段；在反应温度为85℃，搅拌时间为40min，搅拌速度为200r/min，碳酸钠加药量为化学计量值，海水浓度在5°Bé以上的优化操作条件下，钙离子去除率为85%而镁离子损失率仅为6.7%。结果表明高温碳酸钠法能够有效去除海水中的钙离子并减少镁离子的损失。利用多效膜蒸馏过程可成功地将碳酸钠法脱钙后的5°Bé浓海水进一步浓缩至20~24°Bé，浓缩过程中膜组件表现出较高的截留率和造水比。因此，利用脱钙预处理与多效膜蒸馏过程的结合可实现对淡化后浓海水的深度浓缩，从而显著提高产水率和有效解决传统海水淡化过程中副产浓海水的处置问题，并为后续浓海水资源综合利用提供了便利。本研究表明多效膜蒸馏过程可高效节能地深度浓缩处理含DMSO的碳纤维厂废水和海水淡化厂外排浓海水，在回收废水中有用物质和浓缩浓盐水方面多效膜蒸馏过程具有广泛的应用前景。