第三節　化工分離技術單元

一、結晶法除磷、氟

結晶脫磷即通過提高pH值或同時投加藥劑增加金屬離子濃度，使廢水中的P、N、Ca²⁺、Mg²⁺及HC流經脫磷反應器，在反應器內部經過晶核形成和晶核成長兩個步驟產生的磷晶種表面相互反應，并生成不溶性晶體物質羥基磷酸鈣［Ca₅（PO₄）₃OH，HAP］和磷酸銨鎂（MgNH₄PO₄·6H₂O，MAP，俗稱鳥糞石）并析出，從而將磷去除^［27］。磷礦石或骨炭中含有P、Ca組分，常被用作磷晶種，優先吸附水中的Ca²⁺、HP、P。結晶法除氟是一種改進的化學沉淀法，通過在含氟水中加入晶種［CaF₂、Ca₁₀（PO₄）₆F₂等］后再投加鈣鹽，有效促進含氟沉淀的生成并誘導結晶。

1.HAP結晶法除磷

HAP形式的結晶法一般通過福斯特里普（Phostrip）法首先將廢水中的P富集到濃縮液中，然后使濃縮液通過專門的反應器（固定床或流化床），并在適當的條件下使其中的磷酸鹽在反應器內磷晶種表面結晶析出最終產品。為加速晶體的成核速度，可向反應器內投加磷晶種，主要有石英砂、方解石、磷礦石、骨炭、氧化鎂爐渣或者礦渣等。在眾多HAP結晶技術中，DHV結晶反應器（DHV Crytalactor^TM Pelletiser）（圖1-4）處于主導地位，該反應器利用的是HAP在流化床內的石英砂晶種表面的結晶，反應pH值為9.0～10.0（燒堿或者石灰乳調節），具有結晶速度快的特點，全程可自動控制晶種的更新與結晶物的清除^［28］。此外還有如CSIR流化床結晶柱（CSIR fluiclised bed crystallsation column）和Kurita固定床結晶柱（Kurita fixed bed crystallisation column）^［27］。HAP結晶反應式如式（1-1）所列：

　　（1-1）

其中，反應溶度積pK_s=55.9（25℃）。此方法的主要優點是結晶產物幾乎不含水，產物包括40%～50%的HAP回用于磷酸鹽工業和30%～40%的晶種材料。碳酸鹽是此過程的重要影響因素，需要投加濃硫酸調節pH值至3.0，將碳酸鹽轉化為CO₂釋放。而為了HAP的生成，堿性是必須條件，pH值需要再被調至9.0，增加了運行成本。

現有研究結果表明，吹脫曝氣可以作為一種有效的預處理，消除原水堿度對結晶過程的不利影響。耿震等^［29］對城市污水二級生物處理出水吹脫曝氣結晶除磷的實驗研究表明，不投加藥劑的吹脫結晶法可使出水磷濃度達到GB 18918—2002的一級排放標準。意大利的Treviso污水廠建有處理厭氧消化上清液能力為20m³/h的流化床結晶反應器，僅通過吹脫CO₂達到適宜的pH值（8.3～8.7），利用水中原有硬度，不需添加任何藥劑，可生成HAP，沉積在作為晶種的砂子表面^［30］。

針對歐洲磷酸鹽工業協會（CEEP）提出的關于HAP結晶過程的化學試劑和相關費用等問題，Moriyama等^［31］提出了用雪硅鈣石（5CaO·6SiO₂·5H₂O）作為晶種的解決方案。因為晶種誘導結晶需要較高的pH值條件，需要去除CO₂以控制CaCO₃在較高pH值條件下的沉淀；廢水的有機物濃度要低，因為較高的有機物濃度會干擾此結晶過程。因此，日本三菱材料公司與Hanshin工程公司共同開發成功了從再生廢水（除去廢淤漿中懸浮固體物后的廢水）中回收磷化合物的新工藝。新工藝使用0.5～1.0mm大小的硅酸鈣水合物（雪硅鈣石）作晶種，碳酸根離子不會沉積在硅酸鈣水合物上，故不需要脫除碳酸鹽。將再生廢水注入裝有硅酸鈣水合物晶種的固定床反應器中，pH值控制在8.0左右。廢水中的磷化合物與晶種相結合，生成一層與磷肥中的羥基磷灰石結構一樣的羥基磷灰石。此反應在室溫下進行，接觸時間為6～12min，廢水中磷酸鹽的濃度從3.0mg/L降到0.5mg/L。此操作可反復進行直到磷酸鹽的質量分數達到化肥的標準（15%，以P₂O₅計）。成品肥料中不含重金屬，反應過程也不產生其他殘渣。

2.MAP結晶法除磷

MAP是由鎂、氨和磷以相同的摩爾比組成的白色粉末晶體，密度為1.7g/cm³，在堿性條件下呈高度不溶性。MAP最早于1939年被Rawn等在污水處理廠排放消化污泥上清液的管道中發現^［32］。由MAP引起的問題則于1960年左右在洛杉磯的Hyperion污水處理廠發現，其中消化污泥流經的管道內徑由0.9m被堵塞至0.3m^［33］。隨后利用MAP現象同時去除污水中的氮和磷的研究在歐美及日本開展起來。自1978年以來，MAP結晶裝置在日本已有幾套開始運行，其污水處理能力在100～500m³/d之間，MAP生產能力為100～500kg/d。

MAP過程主要受兩個操作參數影響：Mg²⁺、N和P三者的比例和pH值。其反應式為式（1-2），其中，pK_s=2.6（25℃）。

　　（1-2）

MAP法更適用于高磷濃度（100～200mg/L）污水，該過程可同時除去氨氮，但當污水中氨氮和磷的濃度與形成MAP的條件不符時便不再適用。日本的Shinji污水凈化中心建有處理能力為1150m³/d的MAP系統，其流程如圖1-5所示。該中心每天可回收500～550kg MAP，以每噸250歐元的價格出售給肥料公司^［34］。Battistoni等^［30］以石英砂為晶種，采用吹脫CO₂的方法，用流化床處理含磷量為164mg/L的厭氧消化污泥上清液，利用原水中的Mg²⁺和N，不用添加任何化學藥劑，實現了80%的磷（MAP）回收。

日本的Unitika公司開發的MAP沉淀工藝已在Ube Industrice公司的污水處理廠應用，并于1998年投入運行，處理能力為45000m³/d。Unitika公司已從出售名為“GreenMAPⅡ”的MAP產品中獲得收益，該產品作為一種環境友好肥料在日本受到歡迎。

在美國的Slough污水廠，經計算，每年可回收84t MAP，出售這些MAP可帶來17000美元的收入，每年的操作費用為52000美元。表面看來，MAP帶來的收益只占操作費用的1/3。但采用回收MAP技術所帶來的減少昂貴的更換管道費用（尤其是管道處于地下時）和由于管道堵塞造成的污水廠停工損失，是很難用經濟因素來衡量的^［35］。

回收的MAP可以作為緩釋肥料、磷工業的原材料、用于制造阻火板，也可以用于水泥生產^［36］，以補充天然磷礦的不足。由于晶體純度高，基本不含鎘、汞、鉛等重金屬，完全符合有關對肥料的法律規定，是真正意義的綠色肥料、環境友好肥料。作為緩釋肥具有以下優點：①與溶解性肥料相比在整個季節內慢速率釋放，植物吸收利用率高，不會因流失而造成水體的污染；②可減少施肥頻率；③不會因施肥量大而燒傷植物。可施加于蔬菜、觀賞植物、花圃、草皮、樹木等^［37］。

3.晶種誘導結晶法除氟

目前，含氟廢水主要采用傳統的化學沉淀法（生成CaF₂沉淀）處理，但沉淀過程產生的沉淀物CaF₂非常細（≤0.1μm），需要凝聚劑/絮凝劑以促進CaF₂的沉降，回收價值低、處理處置困難。從資源循環和可持續發展的角度考慮，實現含氟廢水中氟的回收具有重要的經濟和環境意義。晶種誘導結晶工藝是對化學沉淀工藝的改進，與沉淀工藝相比具有水力負荷高、設備占地面積小、無污泥和無復雜的污泥脫水工序等優點^［38］。該方法的關鍵為晶種的選擇，晶種的投加可以改善沉淀結晶緩慢這一現象^［39］。

在已知氟化物中，氟化鈣（CaF₂）、氟磷酸鈣［Ca₁₀（PO₄）₆F₂］的溶度積分別為3.45×10^-11、1.44×1，可作為誘導結晶除氟的晶種材料。黃廷林等^［41］在高氟水中投加氟磷灰石作為晶種，并投加磷酸鹽和鈣鹽使水中氟離子在晶種表面生成Ca₁₀（PO₄）₆F₂結晶，通過單因素實驗得出最佳工藝條件：投加8g/L氟磷灰石，并投加NaH₂PO₄和CaCl₂，使鈣離子、磷酸根離子和氟離子的摩爾比為10∶5∶1，攪拌速率為100r/min，反應時間1h。反應中磷酸根離子和鈣離子的利用率分別達到98%和25%以上，水中F^-濃度從5～10mg/L降至1mg/L以下。

姜科^［38］以湖南某氟化鹽公司工業含氟廢水為研究對象，采用晶種誘導結晶法從廢水中分步回收了砂狀冰晶石（Na₃AlF₆）和砂狀氟化鈣（CaF₂）。采用中試規模（處理能力80L/h）的沉淀反應與固液分離一體化裝置對工業含氟廢水進行了處理，控制反應pH值為4.0～7.0、攪拌反應時間為14min、反應溫度為35～50℃時，冰晶石產品回收率高于70%，冰晶石產品含水率低于20%、產品質量符合冰晶石國家標準（GB/T 4291—2017）的要求。

二、吹脫（除氨，氨回收）

吹脫是指在吹脫設備中通入空氣，使廢水和空氣接觸，并不斷排出溶解于水中的氣體的過程。其原理是利用曝氣破壞氣體在該條件下吸收和解吸的平衡，維持氣相中氣體的濃度始終保持小于平衡濃度，促使溶解在液相中的氣體向氣相中轉移，從而實現廢水凈化的目的^［42］。

由于廢水中的氨氮多以銨離子（N）、硫離子（S^2-）和游離氨（NH₃）、硫化氫（H₂S）形式存在，升高廢水的pH值，可以有助于游離氨和硫化氫的逸出，并且采用攪拌、曝氣等方法可以加快氨的逸出。因此，基于此的吹脫法多被應用于脫除化肥廠、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等高濃度含氨氮和硫化氫廢水中的N、S^2-及揮發性有機物組分^{［43～46］}。該方法具有投資少、運行費用低、操作簡單、可回收產物的顯著優點，不僅可以滿足工業廢水的處理及循環利用的要求，而且可以減少揮發性氣體對環境的污染。常用的吹脫設備有吹脫池和吹脫塔。

1.吹脫池

吹脫池一般是矩形水池，通過不斷向池內曝氣，使廢水和空氣充分接觸，促使溶解在水相的氣體向空氣中轉移。它又分為自然吹脫池和強化式吹脫池兩種。

（1）自然吹脫池　依靠池面液體的曝氣而脫除溶解在水中的氣體。適用于處理含有解吸性良好的溶解氣體、水溫較高的廢水。吹脫池適宜設置在風速較大、開闊的地段。吹脫效果按式（1-3）計算：

　　（1-3）

式中　t——吹脫時間；

c₁、c₂——氣體的初始濃度和經過t時間后的剩余濃度；

h——水層深度；

D——氣體在水中的擴散系數。

（2）強化式吹脫池　通過在池內鼓入壓縮空氣或在池面上安裝配水管，強化吹脫過程。其吹脫效果計算公式如式（1-4）所列：

　　（1-4）

式中　s——氣液接觸面積；

V——廢水體積；

β——吹脫系數，其數值隨溫度升高而增大。

由于吹脫池占地面積大，而且易造成二次污染，揮發性氣體的吹脫常采用吹脫塔。

2.吹脫塔

吹脫塔通過自塔頂落下的廢水與塔底通入空氣的逆流接觸，對廢水中的氣體進行吹脫。廢水經吹脫后從塔底經水封管排出。吹脫出的氣體自塔頂排出并進行回收和進一步處理。單位時間吹脫的氣體量與氣液兩相的濃度差（分壓差）和兩相接觸面積成正比。因此，吹脫效果的計算公式如下：

G=KAΔc　　

式中　G——單位時間內被吹脫出的氣體量；

K——吹脫系數；

A——氣液兩相的接觸面積；

Δc——吹脫前后液體中氣體濃度差。

吹脫塔有多種形式，如填料塔、篩板塔（圖1-6）。填料塔中的填料通常選用接觸表面積大、過水損失小、結構粗糙的化學惰性物，如拉西環、聚丙烯鮑爾環、聚丙烯多面空心球等。填料塔的優點是結構簡單、空氣阻力小。缺點是傳質效率不夠高，設備比較龐大，填料容易堵塞。篩板塔內裝有一定數量的帶孔篩板，廢水從上部噴淋，穿過篩板落下，空氣于底部通入并以鼓泡的形式穿過篩板上液層，與廢水接觸進行互相傳質。當氣流的空塔速度（空塔的橫斷面面積與空氣流量的比值）達到1.5～2.5m/s時，篩板上的一部分污水被氣流吹成泡沫狀態，從而使傳質面積大大增加。

三、萃取

萃取是工業廢水處理中一項重要的分離技術。它是利用化合物在互不相溶（或微溶）的兩種溶劑中的溶解度（或分配系數）的不同，使化合物從某一種溶劑中轉移到另外一種溶劑中，實現物質分離目的的過程。萃取具有常溫操作、操作方便等優點，被廣泛應用于工業廢水處理中，如重金屬工業廢水中重金屬的回收、焦化廢水中酚的處理和回收、石油化工裂解汽油的重整油中芳烴的回收以及香料工業中亞硫酸紙漿廢水的香蘭素提取等^［47］。

萃取劑的選擇一般依據“相似相溶”規則。在萃取回收重金屬（Mn、Pb、Cd、Cu）的應用中，采用的萃取劑有EDTA、檸檬酸、DTPA、聚天冬胺酸、TPB等，但是使用此類萃取劑易造成有機溶劑使用量大及二次污染的問題。新型的離子液體具有異于傳統萃取劑的熔點低、液態溫度范圍寬、不溶于水、綠色環保、功能化設計等優點，解決了萃取法處理廢水中重金屬的限制點，并且萃取效率較高。離子液體應用時，需加入其他萃取劑，使之與其中的金屬離子形成疏水性的配合物，從而將離子轉入離子液體的萃取相中^［48］。U.Domanska等^{［49～51］}在以離子液體作為萃取相并加入其他各種萃取劑萃取金屬離子方面做了很多研究。他們研究了以離子液體［Bmim］PF6、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（［Hmim］PF6）為萃取相，以1-吡啶偶氮基-2-萘酚（PAN）、1-噻唑偶氮基-2-萘酚（TAN）、鹵素離子、擬鹵素離子（CN^-、OCN^-、SCN^-）作為其他萃取劑，從水中萃取Cd²⁺、Hg²⁺等。研究發現不用萃取劑時，分配系數均＜1，但是在萃取Cd²⁺時，如果加入PAN、TAN作為萃取劑，pH值由1增至13后，分配系數至少增大兩個數量級。李長平等^［52］研究了疏水性離子液體（［Bmim］PF₆、［Hmim］PF₆和［Omim］PF₆）對Cu²⁺和Ni²⁺的萃取性能，通過螯合劑的投加可使離子液體對Cu²⁺和Ni²⁺的萃取率分別由原來的2.31%和2.18%提高到99.89%和98.64%，并利用pH值的擺動效應，實現了對Ni²⁺的反萃取。

在溶劑萃取脫酚法中常采用的萃取劑有苯、重苯、輕油、重溶劑油、醋酸丁酯、異丙醚、N₅₀₃等，但是這些傳統的萃取劑大部分對酚的分配系數低。苯酚和水同屬于極性物質，故選擇分配系數大的溶劑作為萃取劑時，該溶劑在水中的溶解度也大，造成工藝過程中較大的溶劑損失或者加重殘液脫溶劑的負荷，甚至會造成二次污染。針對此問題，新型絡合萃取法可以對其進行改善。絡合萃取法是基于可以絡合反應的有機稀溶液萃取分離基本原理而開發的包括新型絡合萃取劑、萃取設備在內的整套工藝。利用稀溶液中的待分離溶質與含有絡合劑的萃取劑接觸，絡合劑絡合待分離溶質后，進入萃取相內，然后再通過逆向反應回收溶質和循環利用絡合劑和萃取劑^［54］。其單級萃取除酚率約99.5%。其反應如式（1-5）、式（1-6）所示：

　　（1-5）

　　（1-6）

因絡合萃取法采用了新型絡合萃取劑和萃取設備，與常規的萃取脫酚工藝不同，此新型工藝具有以下優點：①由于引入了絡合機制，萃取脫酚系數大，正逆方向均易于進行；②單級萃取除酚率約99.5%；③萃取劑的水中溶解度很小，正常操作條件下溶劑損失量可控制在0.02%左右，不會對廢水造成二次污染，且萃取劑的復用性好；④主體設備采用高效離心萃取器，設備緊湊，全處理流程簡單、設備占地面積小、處理彈性大、可實現連續與間歇操作。

山西焦化股份有限公司焦化三廠精酚裝置（酚鹽分解和粗酚蒸餾兩個系統）產生的碳酸鈉廢水和硫酸鈉廢水含酚濃度高（酚類10000～25000mg/L，COD 30000～100000mg/L），無法進入后續生化處理單元。引入絡合離心萃取技術并經過一年的生產運行后，出水水質含酚穩定在15mg/L以下，COD在3500～10000mg/L，廢水處理酚去除率在99%以上，COD去除率亦在90%以上，1h處理廢水1.5t以上，處理水量大，效果十分明顯。同時由于萃取劑的夾帶損耗量小，運行費用也大幅降低。按廢水中含酚2%（即20000mg/L），月處理廢水500t計算，年回收20%的酚鹽600t，價值90余萬元，而年消耗稀堿、損耗萃取劑等原料費用不足20萬元，動力成本僅5萬元，加上折舊、人力費用等年成本不足60萬元，年利潤30余萬元^［53］。

四、蒸發（濃縮、MVR）

蒸發濃縮是工業中常見的一個環節，廣泛應用于食品、制藥、海水淡化和污水處理等多種工業生產中。蒸發濃縮是通過將含有非揮發性溶質的溶液加熱至沸騰，使部分溶劑汽化并被移除，從而提高溶質濃度的操作過程。蒸發濃縮操作的熱源主要來自鍋爐產生的蒸汽，對于濃度低、處理量大的物料，蒸汽耗費的能源是相當可觀的，對于需要外購蒸汽的企業，隨著市場蒸汽價格的上漲，蒸汽運行成本越來越高，相應的企業的負擔急劇提高。

目前，多數企業采用的是多效蒸發技術，利用前效蒸發產生的二次蒸汽作為后續蒸發器的熱源。傳統的三效并流降膜蒸發工藝（圖1-7）的工作原理是：預熱后的原料液經原料泵輸送到一效蒸發器的頂部進料室，經過布液器進入列管內與管外的生蒸汽進行熱交換，原料液以降膜方式蒸發。蒸發產生的濃縮液和二次蒸汽進入分離器內分離，分離后的濃縮液經泵被打入到二效蒸發器內，分離出二次蒸汽進入第二效的加熱室作為加熱蒸汽，濃縮液在第二效內被進一步濃縮。第二效產生的濃縮液經泵被打入到三效蒸發器內，分離出二次蒸汽進入第三效的加熱室作為加熱蒸汽，濃縮液在第三效內被濃縮到規定濃度經出料泵排出，第三效的二次蒸汽則送至冷凝器全部冷凝。多效蒸發雖然在一定程度上節省了生蒸汽，但是第一效蒸發器仍需要提供大量的蒸汽，且蒸發級數增加造成設備費也會相應增大，每一級的傳熱溫差損失也會增加，從而設備生產強度下降。因此，多效蒸發一般只能做到四效蒸發^［54］，其后的效果很差。對于四效蒸發器，蒸發1t水所需要的蒸汽約為0.3t。如果裝置的蒸發量為15t/h，并結合目前蒸汽的市面價（200元/t），以1年300個工作日計算，則蒸汽的運行費用約為648萬元。若能減少蒸汽的消耗量，節約的能源量會相當可觀，并且經濟效益亦將非常顯著。

機械蒸汽再濃縮（mechanical vapor recompression，MVR）技術（見圖1-8），又稱熱泵技術，即重新利用蒸發濃縮過程產生的二次蒸汽的冷凝潛熱，從而減少蒸發濃縮過程對外界能源需求的一項先進蒸發濃縮技術。MVR的技術原理是將蒸發器蒸發產生的二次蒸汽，經過蒸汽壓縮機機械壓縮，提高二次蒸汽的壓力和飽和溫度，并將熱焓提高的二次蒸汽送進蒸發系統，用于補充或完全替代生蒸汽。經過軟化預處理后，通過蒸發、結晶、干燥包裝的組合工藝后，無需向地面水域排放廢水，廢水以蒸汽形式排出或者以污泥的形式封閉、填埋處理，可以實現廢水的零排放，并使物料得到循環利用。

由于二次蒸汽的潛熱得到了充分的利用，和傳統的蒸發器相比較，MVR蒸發器具有以下優點：①節能效果非常顯著，MVR系統能耗明顯降低；②不需要生蒸汽加熱，只需要適當的電能就能維持蒸發的正常進行；③由于加熱器同時又是二次蒸汽的冷凝器，所以不但不需要另外的冷凝器，而且無需循環冷卻水；④占地面積小、操作人員少，配套的公用工程項目少；⑤操作更加穩定可靠，全系統可做成組態控制，高度自動化；⑥在15～100℃的范圍內任意設定蒸發溫度，特別適合有熱敏性質的物料的濃縮或結晶，并且在低溫蒸發狀態下無需冷凍冷卻水，大大節省投資強度。

高麗麗等^［55］以15t/h氨基酸的蒸發濃縮為工程實例，對采用MVR蒸發技術和傳統的多效蒸發技術的能效進行對比分析，結果表明，采用MVR蒸發技術比傳統的多效蒸發技術每年可節省783.14萬元的加熱蒸汽費用及20.12萬元的蒸汽冷凝水費用，相當于節省了85.7%的標準煤。另外，在相同的蒸發條件下，MVR蒸發裝置所需熱量為三效蒸發的24%。說明采用MVR蒸發技術可以提高效率、節約能源、降低企業運行成本，有巨大的推廣空間，為MVR蒸發技術在氨基酸蒸發濃縮方面的推廣應用提供了基礎。

方健才^［56］的研究結果表明采用基于MVR的蒸發技術處理氯化銨溶液是可行的。與三效蒸發器相比，蒸發量3t/h的MVR蒸發系統，年運行費用可節省69%，可以節省69.45%的標準煤。與四效蒸發器相比，MVR可以節省60.72%的標準煤。

五、蒸餾

蒸餾法是古老且有效的廢水處理方法，它可以清除任何不可揮發的雜質，但是無法排除揮發性污染物的污染。它是利用混合液體-固體系中各組分沸點的不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的操作過程，是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其他的分離手段（如萃取、過濾結晶等）相比，具有不需使用系統組分以外的其他溶劑的優點。

分子蒸餾也稱短程蒸餾，是一種在高真空條件下進行的連續蒸餾過程。分子蒸餾與傳統的蒸餾過程不同：傳統蒸餾在沸點溫度下進行分離，蒸發與冷凝過程是可逆的，液相與汽相將會形成平衡狀態；分子蒸餾過程是不可逆的，并且在遠離物質常溫沸點溫度下進行，更確切地說，分子蒸餾其實是分子蒸發的過程^［57］。由于操作溫度遠低于物質常壓下的沸點溫度，同時物料被加熱的時間非常短，不會對物質本身造成破壞，因此被廣泛應用于化工、醫藥、輕工、石油、油脂、核化工等工業中，用于濃縮或者純化高分子量、高沸點、高黏度的物質及熱穩定性較差的有機化合物^{［58，59］}。

膜蒸餾（membrane distillation，MD）是膜分離技術與蒸發過程結合的新型膜分離技術，是一種水以兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力通過疏水微孔膜的過程。在膜蒸餾過程中不存在液體的混合與霧沫夾帶現象，對離子、膠體、大分子等不揮發性組分和無法擴散透過膜的組分的截留率可高達100%^{［60，61］}。與常規蒸餾相比，膜蒸餾具有以下優點^［62］：①在膜蒸餾過程中蒸發區和冷凝區十分靠近，蒸餾液卻不會被料液污染，且具有較高的蒸餾效率；②在膜蒸餾過程中，由于液體直接與膜接觸，最大限度地消除了不可冷凝氣體的干擾，無需復雜的蒸餾設備，如真空系統、耐壓容器等；③蒸餾過程的效率與料液的蒸發面積直接相關，在膜蒸餾過程中很容易在有限的空間中增加膜面積即增加蒸發面積，提高蒸餾效率；④在常壓和低于溶液沸點溫度（40～50℃）下進行，可以利用太陽能、地熱、溫泉、工廠的余熱和溫熱的工業廢水等廉價能源，大幅節約能耗。其缺點是由于膜蒸餾是一個有相變的膜過程，氣化潛熱導致熱能的利用率較低，通常只有30%～50%。

膜蒸餾的兩個主要應用方向是純水的制取和溶液的濃縮。在工業廢水處理方面也具有很好的應用前景，例如從工業廢酸液中回收HCl是在處理含揮發性酸性物質廢水方面的典型應用^［63］。沈志松等^［64］采用膜蒸餾技術處理丙烯腈工業廢水效果良好，在廢水流量為10.8L/h的情況下，廢水中丙烯腈的去除率在98%以上，出水丙烯腈質量濃度低于5mg/L，達到了排放要求。膜蒸餾工藝在含醇廢水處理中也有應用，胡斯憲等^［65］采用自制中空纖維膜蒸餾組件對含甲醇廢水進行膜蒸餾處理，質量濃度高達10g/L的甲醇廢水溶液經處理后可降至0.03g/L以下，可直接排入江河湖泊中，或作農業灌溉水，達到了國家規定的排放標準，且易于控制和管理，經濟效益甚為顯著。