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。
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。然而，产出水中的油类和表面活性剂极易造成疏水膜的润湿。为此，需对MD膜进行特殊的抗润湿处理，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，膜表面会形成致密的结晶盐层，为此工艺中采用了定时开启气扫和淡水脉冲冲洗的策略进行原位除盐。
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，通过充分发挥两种膜过程各自的优势，并针对性地解决膜污染、膜润湿和积盐三大工程难题，为页岩气产出水等极端高盐、高污染废水的低成本零排放处理提供了可靠的技术方案。在经济性方面，该耦合系统可充分利用低品位废热驱动MD过程，进一步降低运行成本，展现出良好的工业应用前景。
