真空膜渗透结晶（Vacuum Membrane Percrystallization，VMPC）工艺是一种 新型膜结晶工艺，可实现溶质结晶与溶剂的同步分离回收，具有明显的技术优势 和广阔的应用前景。目前 VMPC 工艺还处于初步探索阶段，高性能功能化渗透 结晶膜材料与工艺原理还需系统研究，关键工艺参数及其交叉影响因素尚需进一 步优化，VMPC 工艺的过程模拟、技术经济分析亟待推进，因此本论文对其开展 了深入的应用基础研究。通过制备乙酸酐改性淀粉纳米晶（modified starch nanocrystals with acetic anhydride, AA-SNC）无机陶瓷膜，完善了 VMPC 装置系 统，深入探究了盐结晶循环式“成核-生长-自动脱离”机理，构建了经验模型并成 功指导了关键运行参数的控制，最终获得了高达 8.04 kg/m2 /h 的盐通量和 30 LMH 的水通量。主要工作如下：

      1. 通过高温碳化过程在陶瓷膜上制备了 AA-SNC 碳分离层，并对其进行表 征。改性后膜变致密，接触角变大，疏水性增强，且具有良好的渗透性能。

      2. 对 VMPC 过程进行观察和微观分析。VMPC 过程是膜渗透和真空压差闪 蒸结晶的协同发展过程。真空条件下，无机盐水合离子和水分子通过碳膜渗透， 在膜界面处由于压力突变发生闪蒸，液态水迅速相变为水蒸气蒸发。渗透和蒸发 平衡后，在渗透侧会形成一层过饱和态的液膜，盐结晶于其中源源不断地生长并 脱离。通过建立范德华力-摩擦力-重力场分析模型对晶体的运动和脱离机制进行 分析，发现随着晶体尺寸的增大，其重力和流体曳力逐渐增大，直至在复杂力场 中受力不平衡从膜表面脱离，完成一个“成核-生长-自动脱离”循环。

       3. 通过实际测量获得膜的渗透速率曲线，并应用道尔顿气体蒸发公式获得 蒸发速率曲线，二者联立得到该条件下的渗透-蒸发平衡经验模型。计算可得二 者平衡点，与实验现象符合良好。该模型证明了 VMPC 过程只能发生在一定压 力范围内，并可通过计算指导寻找平衡点的位置。

      4. 应用建立的经验模型，分析得到 VMPC 过程的关键调控参数并预测变化 趋势，实际的实验结果与预测趋势相符。其中，随进料液温度升高，结晶盐通量 和水通量均增大，最高可得 8.04 kg/m2 /h 和 30 LMH。随进料液浓度升高，结晶 盐通量增大、水通量降低，最高盐通量为 5.92 kg/m2 /h，最低水通量为 13.12 LMH。随着绝对压力的降低，生成颗粒粒径越小，获得的晶体尺寸更细。这些结论都证 明了经验模型的适用性，并为晶体形貌的精确调控指明了方向。