煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高盐工业废水排放量巨大、环境危害严重。低能耗处理高浓度复合盐水,同时实现高品质结晶回收,已经成为一个重要的研究方向。本文以典型的高浓度Na+//NO3-,SO42--H2O溶液体系为例进行探究。首先,通过对Na+//NO3-,SO42--H2O三元体系相图的分析,得到了特定配比下Na+//NO3-,SO42--H2O溶液体系蒸发结晶的适宜操作温度,并在此适宜操作温度下确定了Na2SO4晶体的蒸发结晶路线,计算得到了该温度下Na2SO4晶体的理论最大产率,并通过理论产率计算得到了母液由353.15 K冷却至313.15 K时Na NO3晶体的理论收率。其次,通过减压蒸发结晶技术和冷却结晶技术对特定配比下的Na+//NO3-,SO42--H2O溶液体系进行结晶实验,探究实际实验过程中Na2SO4晶体和Na NO3晶体的结晶规律。减压蒸发结晶实验得到的Na2SO4晶体形貌为梭形八面体,由于该过程存在爆发成核现象,Na2SO4产品中出现“空心晶体”,导致晶体纯度降低。总结了减压蒸发结晶过程中溶剂蒸发量与Na2SO4晶体质量及收率之间的对应关系,对减压蒸发结晶过程得到的Na2SO4晶体质量和自然冷却结晶过程得到的Na NO3晶体质量进行了关联,得出了母液冷却结晶析出Na NO3晶体的蒸发水量要求。提出利用膜蒸馏结晶耦合技术处理特定配比下的Na+//NO3-,SO42--H2O溶液体系。首先利用膜蒸馏技术的低能耗和能处理高盐度盐水的优势,对高浓度Na+//NO3-,SO42--H2O盐水进行预浓缩和蒸发。然后,在Na+//NO3-,SO42--H2O溶液的介稳区内通过微孔膜界面调控目标盐分的成核能垒,有效控制了典型蒸发结晶过程中多元盐离子的扩散差异与爆发成核,避免了空心、高杂质离子晶体的形成,提升了晶体纯度和分离效率。同时,探究膜蒸馏结晶阶段的膜通量衰减规律,提出膜通量衰减三段式理论。明确了膜通量衰减第一阶段是由溶液体系性质变化导致,第二阶段是由晶体在膜表面成核及自动脱附导致,第三阶段是由膜表面晶体聚集并难以自动脱附导致。基于膜通量衰减三段式理论得出了膜蒸馏结晶和减压蒸发结晶的最佳耦合区间,确定了在膜蒸馏结晶的优势分离区间内蒸发溶剂及诱导晶体成核,然后再通过减压蒸发结晶使晶体生长的设计优化思路。这一设计思路可以最大限度回收纯水,同时回收高品质晶体,降低了膜表面结垢和膜孔润湿风险,进一步提升了整个分离过程能量效率。以上研究为高浓度复合无机盐水的处理技术开发及相关无机盐晶体的高效回收利用提供了新思路。