膜蒸馏技术可广泛适用于海水淡化、高浓度苦咸水的淡化、工业废水处理等应用中。PVDF静电纺丝膜在膜蒸馏过程中会产生膜污染和膜孔润湿,导致渗透通量下降。Janus膜是一种新兴的膜材料,膜两侧表面上不同的多级结构使得其具有相反的润湿性能。在面对恶劣的使用环境下,Janus膜仍然可以保持稳定的膜蒸馏性能,可利用低品位的热源进行高浓度苦咸水和海水的淡化。现有的板框式膜组件存在热损失大、产水效率低、易被污染的缺点,导致膜蒸馏系统的运行成本较大,膜材料的使用寿命低。在膜组件的流道内加装挡流板,对于强化膜蒸馏过程的传热传质,提高膜蒸馏性能具有重要的意义。首先,Janus膜的制备以聚偏二氟乙烯（PVDF）静电纺丝纳米纤维膜为基体,基体的一面电喷聚二甲基硅氧烷（PDMS）降低膜表面能,负载Si O2纳米颗粒构建表面粗糙结构,成功制备出具有超疏水性能的Janus-O层,静态接触角达到了160°。基体的反面浸泡亲水性聚乙烯醇,通过酸催化交联戊二醛,得到了性能稳定的超亲水Janus-I层,接触角可在10毫秒内可降至5°。实验对Janus膜的表面进行了SEM表面形貌分析、FTIR红外光谱分析、孔径分布和空隙率测定和厚度测量,得到Janus膜的平均孔径为684.7nm,孔隙率为80.2%。其次,在膜组件的料液侧流道内加装挡流板,对Janus膜进行了直接接触式膜蒸馏实验研究,探究了不同进口流速、温度和浓度的操作条件下的渗透通量和截留率。实验结果表明,增大进口温度和流速,Janus膜的通量增加,进口浓度增大,其通量减小。在进口流速、温度、浓度分别为0.20m/s、70℃、3.5%的条件下,对Janus膜和PVDF膜进行了长时间测试,Janus膜在测试的24小时内都保持了稳定的通量,达到了26.96kg/（m~2h）的高通量,盐截留率高达99.995%,但PVDF膜的渗透通量从测试开始后逐渐下降,测试结束时通量为13.50kg/（m~2h）,截留率为99.965%。最后,在实验的基础上,开展了Janus膜的二维直接接触式膜蒸馏CFD数值模拟研究,研究了组件内的速度场、温度场、浓度场的分布情况,以及不同操作条件下的温度极化和浓度极化效应。模拟结果与实验结果具有很好的一致性,模拟结果显示,相比于未加装挡流板的渗透侧,加装挡流板的料液侧的速度边界层、温度边界层与浓度边界层的厚度更小,极大的提高了膜蒸馏过程的传热传质。增大进口流速、进口温度和进口浓度都可以降低温度极化效应,增大流速的作用更显著。增加进口流速,可以减小料液侧膜面上的浓度,降低浓度极化效应。