页岩气开采过程中返排至地面的产出水，其总溶解固体（TDS）可高达100,000-300,000mg/L，并含有大量石油类碳氢化合物、残余的表面活性剂以及高浓度的钙、镁、钡等二价离子。对这样一股极端复杂的废水实现零排放，对膜分离技术提出了极为苛刻的挑战。将正渗透（FO）和膜蒸馏（MD）相耦合的集成工艺，被认为是处理这类极端废水的理想技术组合。正渗透作为第一级，利用汲取液的高渗透压，从高盐废水中自发提取出纯净的水，其对污染物的截留率极高，且因没有外部压力驱动，膜面形成的污染层疏松，易于清洗。
正渗透稀释后的汲取液，通过后续的膜蒸馏单元进行浓缩再生，并同步产出高品质的蒸馏水。膜蒸馏利用疏水微孔膜两侧的温差驱动的蒸气压差来传输水蒸气，理论上可以100%截留所有非挥发性溶质。然而，产出水中的油类和表面活性剂是膜蒸馏疏水膜的“杀手”。这些两亲性分子极易吸附在疏水膜表面，降低液体的表面张力，导致膜孔的润湿。为此，需对MD膜进行特殊的抗润湿处理，如在膜表面构建一层亲水性的纳米水化层，形成对油和表面活性剂的排斥屏障。本研究采用PDA-PEI共沉积和氟硅烷接枝的联合策略，成功制备了具有水下超疏油特性的MD膜。
在MD处理极高盐度料液时，随着水分的不断蒸发，膜表面的盐浓度会迅速超过其饱和溶解度，导致在膜面形成一层致密的结晶盐层（积盐）。这层积盐会堵塞膜孔、降低膜通量，并可能刺穿膜材料。为此，工艺中采用了定时开启气扫和淡水脉冲冲洗的策略。通过在线监测膜通量的变化，当通量衰减至初始值的90%时，自动触发气扫和淡水冲洗程序，利用机械力和盐浓度差，在盐层尚未压实硬化之前将其从膜面清除。实验表明，该策略可有效将MD膜通量恢复至初始值的95%以上，并在长达200小时的连续运行中维持稳定。该FO-MD耦合系统为页岩气产出水的低成本零排放处理提供了可靠的技术方案。
