太阳能膜蒸馏系统进展与展望

李逸航，戴绍铃，于桢，顾若男，成少安

（浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江 杭州 310027）

水是生命之源，随着人类社会的发展，与日俱增的淡水资源需求量以及日益严重的水污染问题导致了全球范围内淡水资源的短缺[1-2]。为了满足日益增长的淡水需求，从海水、微咸水或浓盐水经脱盐处理从而获得淡水的工艺受到人们的广泛关注[3]。然而，目前应用的反渗透（reverse osmosis，RO）[4-6]、多 级 闪 蒸（multi-stage flash，MSF）[7-8]等技术存在工作压力高、能耗大、维护繁琐等问题。与之相比，膜蒸馏（membrane distillation，MD）[9-10]脱盐有工作温度和压力低、进料浓度范围宽、对膜的机械性能要求低等优点[11-13]，使其在海水淡化、废水处理、食品生产等诸多领域的应用中显示出优异的性能[14-15]。但是，能耗依然是限制MD 工艺发展的重要因素，此外，MD 的低产水率同样是阻碍其实际应用的因素之一。

太阳能作为一种分布广泛的新能源，由于其清洁环保、取之不尽的优点，为众多学者所推崇。为了降低MD 的能耗并提升其产水性能，太阳能膜蒸馏（solar-driven membrane distillation，SDMD） 系统成为研究的热点之一[10,16]。目前，光热转换的方法已经成熟，主要的研究集中在将太阳能高效引入MD 中。根据太阳能引入位置的不同，可以将各种构型的SDMD 装置分为外置型、顶部型、进料型以及膜型四大类。但由于温度极化、能量损失、膜污染等问题，SDMD 装置在能量利用效率、循环稳定性等方面仍有不足。为了指导SDMD 的进一步发展，本文对不同构型的SDMD 装置的发展现状以及瓶颈进行了详细的阐述，并讨论了各项技术的局限性及未来的挑战。

1 膜蒸馏装置的原理及构型

1.1 膜蒸馏的原理

膜蒸馏系统是膜技术和传统蒸馏工艺的有效结合，采用疏水微孔膜为分隔介质，以膜两侧蒸汽压力差为传质传热驱动力的分离过程[10]。一般将MD装置分为进料侧、疏水膜以及渗透侧三个部分。进料侧通入高温的进料溶液，并与膜直接接触。渗透侧通过保持低温来与进料侧形成温差从而提供蒸汽跨膜的驱动力。蒸汽在膜与进料溶液的接触界面处产生，并在蒸汽压差的驱动下透过多孔膜在渗透侧冷凝。

1.2 膜蒸馏的构型

基于渗透侧的不同形式，在实际应用中常见的有4 种MD 构型[9]（图1），分别是直接接触膜蒸馏（direct contact membrane distillation，DCMD）、气隙膜蒸馏（air gap membrane distillation，AGMD）、扫气膜蒸馏（sweeping gas membrane distillation，SGMD） 以及真空膜蒸馏（vacuum membrane distillation，VMD）。

图1 膜蒸馏的4种构型

DCMD 是最简单的MD 构型。在DCMD 中，渗透侧为低温流体，蒸汽跨膜后直接被流体冷却并凝结。DCMD广泛用于脱盐工艺和水溶液浓缩中，例如食品工业[17]和酸生产[18]等。但由于冷流体直接与膜接触，带走了大量进料侧热流体的热量，导致其效率较低。AGMD在膜与冷流体之间留出一部分的空气间隙，从而大大减少了冷热流体之间的传热损失，提高了效率。但气隙的存在会增加传质的额外阻力，不利于蒸发的进行，多用于脱盐[19]和从废水中去除污染物[20-21]。SGMD 通过使用惰性气体吹扫渗透侧，使蒸汽首先混合在惰性气体中，然后在外部的冷凝器中凝结。由于无需在膜组件内凝结，SGMD可以在减少传热损失的同时提高蒸汽的传质系数[22-23]。但由于少量的蒸汽扩散到大量的惰性气体中，因此需要外设庞大的冷凝器才能高效收集蒸汽。在VMD 构型中，渗透侧处于负压状态。蒸汽被吸出并在组件外部冷凝，减小了进料侧的传热损失，且无需配备大面积的冷凝装置，多用于分离挥发性水溶液[24]以及浓缩[25]。

2 太阳能膜蒸馏装置的设计

2.1 太阳能膜蒸馏的分类

经过十几年的发展，SDMD相关领域已经有了诸多分支和研究。为了更加方便地概述各类研究的成果，本文通过光热转换相对膜蒸馏装置发生的位置，将SDMD分为外置型、顶部型、进料型（纳米颗粒流体型）以及膜型（双功能膜增强型）四大类。

外置型SDMD 中光热转换发生在膜蒸馏装置外，是一种将光热转换与膜蒸馏技术耦合的系统[26-38]，如图2(a)所示。外置型SDMD与MD最大的区别在于热源。对于外置型SDMD研究的重点集中在光热转换部分，即如何高效地实现太阳能对流体的加热。其工作流程是利用太阳能将进料溶液加热后直接进入膜蒸馏装置实现淡水的分离。由于膜蒸馏易于实现的脱盐条件，一些常见的光热转换装置例如太阳能平板集热器、太阳池等均可与膜蒸馏装置相耦合，从而实现脱盐或提高能源利用效率的目的。

顶部型SDMD中光热转换发生在膜蒸馏装置的顶部，通常是一种基于潜热利用的SDMD形式[39-42]。在结构上，顶部型SDMD具有多个蒸发冷凝面，如图2(b)所示。太阳辐射在装置顶部转换为热量并加热第1 级的蒸发层（进料侧），随后产生蒸汽并在第1级冷凝层的底部凝结并释放潜热。蒸汽潜热中的热量通过导热片传递到第2级的蒸发层并进行加热，继续产生蒸汽，从而实现潜热的利用。

图2 4种太阳能膜蒸馏系统

纳米颗粒流体型SDMD中光热转换发生在膜蒸馏装置的进料侧，是将吸光的纳米颗粒掺入进料溶液中形成悬浮液［图2(c)］，当纳米颗粒吸收太阳辐射后，其温度会升高，并强烈加热周围流体，使进料溶液温度升高，驱动蒸汽产生[43-44]。

双功能膜增强型SDMD中光热转换与蒸发过程均发生在膜蒸馏装置的疏水膜进料侧，通过各种纳米材料来增强太阳能吸收，使吸热界面与蒸发界面相重合的一种SDMD 装置[45-63]。如图2(d)所示，双功能膜增强型SDMD的通过物理或化学的方法对膜进行改性使其同时具备光热转换和疏水的特性。装置顶部为透光面，太阳光穿透进料液在底部光热膜上转换为热量，并驱动进料侧的蒸发。此外，双功能膜增强型SDMD还可耦合电加热装置来提高进料溶液温度，实现更加稳定和高效的淡水产率。双功能膜增强型SDMD是以上SDMD构型中唯一能够克服温度极化的结构形式，进而可以极大提高SDMD的渗透速率。

2.2 太阳能膜蒸馏装置性能参数

疏水膜的性能是影响MD性能的关键，但由于不同的制造工艺，需要一些表征膜性能的参数来量化不同膜性能之间的差异。液体进入压力（liquid entry pressure，LEP）是表征膜分离性能的关键参数。LEP是膜进料侧所能承受的最大压力，当压力超过LEP后，进料侧液体会通过膜的孔隙进入渗透侧，从而造成污染。LEP 取决于膜的孔径和疏水性，小的孔径与高的接触角（高疏水性）能够提高LEP。另一方面，进料侧液体的成分也会影响膜的LEP，Gostoli 等[64]指出溶液中乙醇浓度的增加会使膜的LEP线性减小，故一般以纯水状态下测试得到的LEP为判断的基准。

由于传统MD过程中蒸汽在膜界面产生，并吸收大量的热量，这导致膜附近液体的温度低于整体进料温度，称为温度极化。温度极化因子（temperature polarization factor，TPF）是用于表征光热膜温度极化程度大小的性能参数，用来描述膜附近热边界层内的温度梯度，计算公式见式(1)。

式中，Qp为通过吸热体吸收的热通量，W/m2；QV为蒸发热通量，W/m2；hf为进料侧的换热系数，W/(m2·℃)。对于传统MD，Qp为零，说明TPF 必定小于100%，而对于SDMD，由于太阳能的输入，通过结构和材料方面的改进可以将Qp值提高甚至超过QV，使TPF 的值接近或超过100%，从而消除或逆转温度极化。

另外，蒸发器的产水效率也是常用的性能参数。太阳能利用效率ηI是指入射光中被用于产生蒸汽的比例，能够表明太阳能的利用效率，计算公式见式(3)[54]。

式中，J'和J分别表示膜在有光照与无光照下的渗透量，kg/(m2·s)；∆H为蒸汽的蒸发潜热，J/(kg·K)；I为入射光强，W/m2。与太阳能利用效率相对应，如果除太阳光外还存在其他热源输入的情况，则可以用ηt来表示整个系统的效率，计算公式见式(4)。

式中，A为太阳光辐射面积，m2；Hh为利用外热源将进料溶液从环境温度加热到进入膜蒸馏装置前的温度所消耗的热量（W），以利用进料的质量流量mF（kg/s）、水的比热容C［J/(kg·K)］、进料溶液温度TF（K）以及环境温度Tp（K）进行计算。

3 太阳能膜蒸馏的研究进展

3.1 外置型太阳能膜蒸馏

Banat等[33]将太阳能蒸馏器与MD装置耦合，设计了一种SDMD 装置，是已知最早的外置型SDMD装置［图3(a)］。当SDMD装置工作时，进料溶液被太阳能蒸馏器加热后进入MD装置中，太阳能蒸馏器与MD装置可同时脱盐。其研究结果表明，在相同的进料温度下，MD装置的产水量比蒸馏器高出一个数量级（约13 倍）。该装置在室外平均0.25sun 的光强下可实现约1.2kg/(m2·h)的产水率。除利用蒸馏器外，Nakoa 等[27]曾利用盐度梯度太阳池转换并储存太阳能［图3(b)］。MD进料溶液在太阳池底部的下对流区（lower convection zone，LCZ）被加热后进入MD 装置中完成脱盐过程。该装置在平均0.31sun 的室外光强下的产水率最高可达6kg/(m2·h)。

图3 外置型太阳能膜蒸馏装置

太阳能集热器是另一种常见的光热转换装置，被大规模用于光热发电或家用太阳能热水器中。将太阳能集热器与MD装置结合是提高MD装置性能的另一种策略。Soomro 等[31]将MD 装置与光热电站耦合构建了一种复合SDMD系统，并通过仿真计算研究了其性能，研究结果显示，该复合系统在夏季的光照条件下，其产水率高达13kg/(m2·h)［图4(a)］。Fath等[26]将太阳能集热器与螺旋状的蒸馏模块［图4(b)］组合后，构建了一种新型的SDMD 装置。得益于较高的比表面积，该装置在夏季可实现11.2kg/(m2·d)的 日 产 水 量［图4(c)］。Guillén-Burrieza等[38]将AGMD与太阳能平板收集器连接在一起获得最高7kg/(m2·h)的蒸馏水产率。Raluy 等[32]构建了一种SDMD装置并对其5年内的性能进行了研究，该试验装置每天的产水量介于0.5～12kg/(m2·d)之间，且在冬季时达到最大产水量。除模拟试验外，外置型SDMD 在工厂中也有广泛的研究，Koschikowski 等[36]分别在埃及、摩洛哥、德国等5个不同的国家共安装了8 个SDMD 试点工厂，SDMD 的 渗 透 流 量 可 达 到 8～42kg/(m2·d)。Schwantes 等[29]设计了由太阳能或柴油机废热驱动的两回路SDMD 系统［图4(d)］，在65～80℃的交替进料温度下日产水量可达23.8kg/(m2·d)。

图4 基于太阳能集热器的外置型太阳能膜蒸馏装置

光伏太阳能集热器（PV/T）是一种可实现太阳能分级利用的先进技术[28,35]。Kalogirou 等[34]的研究结果表明，PV/T 每年可将太阳能光伏系统的平均效率提高2.8%～7.7%，与此同时满足房屋49%的热水需求。将PV/T与MD装置耦合也可实现高效的海水淡化。Hughes等[30]将实验室规模的AGMD与浓缩光伏/热能系统（CPV/T）耦合，实现了最大约为3.4kg/(m2·h)的蒸馏水通量［图5(a)］。Al-Hrari等[37]通过试验与仿真研究了CPV/T 与DCMD 耦合后的复合系统的淡水产量和热效率等性能［图5(b)］。该复合系统可同时实现约为18%的发电效率以及3kg/(m2·h)的淡水产率。

图5 基于光伏太阳能集热器的外置型太阳能膜蒸馏装置

尽管外置型SDMD 已有大规模的应用研究，但由于光热转换器与MD 的分离，必然会导致传热过程中大量的热量损失，使SDMD 装置的太阳能利用率较低。此外，MD 的加热方式会导致温差极化现象的出现，进而导致MD 装置性能的恶化。

3.2 顶部型太阳能膜蒸馏

Xue 等[40]首次构建了一种顶部型多级AGMD 装置［图6(a)］。该装置的顶部通过商业的选择性吸收体实现高效的光热转换，吸收体下方是紧贴着的吸水海绵以及疏水膜。盐水通过毛细作用进入海绵后被吸热体加热后变成蒸汽，蒸汽透过疏水膜进入下方的水收集器中凝结，并将潜热释放给下一级，驱动盐水的膜蒸馏过程，从而实现蒸发潜热的多级利用。在1sun的模拟光照条件下，2级的SDMD装置可实现1.02kg/(m2·h)的淡水产率，并达到72%的高太阳能利用效率。Chiavazzo等[39]进一步探究了级数对多级太阳能膜蒸馏装置性能的影响，并构建了一种更为紧凑的被动式多级AGMD装置［图6(b)］，该装置的进料侧由厚度仅为1mm 的合成纤维亲水层构成，亲水层能够明显提高吸热体对水层的加热效果。膜的扩散侧仅有1mm 厚，使得蒸汽的传质阻力大大降低。基于上述结构，在0.8sun 的模拟光强下，10 级的被动式SDMD 装置的产水率可达3kg/(m2·h)。Chiavazzo 等还指出，在顶部型SDMD装置中，疏水膜并不是必需的结构。尽管疏水膜可将进料溶液与冷凝液完全分开从而避免污染问题，但是去掉疏水膜后，该多级装置仍能够正常运行。类似地，Huang 等[41]提出了另一种被动的无膜多级MD装置［图6(c)］。该装置中的每一级均由垂直排列的同心铜筒组成，铜筒的内侧为冷凝面，外侧为蒸发面，蒸发层的进料侧同样利用吸水材料的毛细力向上供水，依次实现潜热的多级利用。由于垂直分布的结构，该装置即使没有疏水膜也可避免污染。此外，该装置可通过控制蒸发面积与吸光面积的比率以实现无聚光条件下的热集中，使蒸发层达到很高的蒸发温度，在1sun 的模拟光强下，该装置最高可实现约1.84kg/(m2·h)的产水率，并在3 倍热浓缩后达到2.2kg/(m2·h)的产水率。Xu 等[65]发现将界面蒸发与多级MD 装置相结合，可显著提高SDMD 的太阳能利用效率。通过对蒸发器的面积、蒸发级数以及相邻蒸发器间的距离等参数的优化，该装置最大可实现约385%的太阳能利用效率以及5.78kg/(m2·h)的产水率［图6(d)］。

图6 顶部型太阳能膜蒸馏装置

除商业的选择性吸收体外，其他的光热材料也可实现高效的光热转换。Wang 等[42]利用太阳能电池片作为顶部的吸光体，通过太阳能电池发电时产生的废热驱动膜蒸馏过程，使该顶部型SDMD装置能够同时实现产电与脱盐。在1sun 下，该装置可实现约1.77kg/(m2·h)的稳定淡水产率，同时该装置的光电转换效率最高可达11%。

构建多级结构以回收蒸发潜热是提高SDMD装置性能的一种有效措施之一。不同结构的SDMD装置在性能上存在着明显的差异，因此需要更加完善的理论来指导顶部型SDMD 的设计和研究。此外，顶部型SDMD仍存在一定的温差极化效应，如何有效消除温差极化也需进一步研究。

3.3 纳米颗粒流体型太阳能膜蒸馏

除了器件形态的吸光体，纳米尺度的光热颗粒也是良好的光热转换材料。将光热纳米颗粒掺入进料溶液中也是实现SDMD 系统的策略之一。Zhang等[55]将纳米流体用于MD 装置中以增强太阳光的吸收，并评估了包括Ag、Ni、Cu、石墨等十多种材料制成的光学纳米流体对SDMD性能的研究。试验结果表明，TiN纳米流体可表现出最大的光谱吸收率、最小的沉淀电位和最高的淡水产率。与对照组（35g/L NaCl水溶液）相比，TiN纳米流体的添加可显著提高MD 的太阳能利用效率（约57.4%），在5kW/m2的太阳强度下，该装置实现了2.77kg/(m2·h)的淡水产率。然而，必须指出的是，纳米颗粒之间容易出现团聚引起纳米流体分层，最终导致SDMD性能的下降，此外，如何高效回收纳米颗粒也有待进一步研究[66-67]。因此，采用纳米流体增强SDMD装置的性能仍需进一步研究。

3.4 双功能膜增强型太阳能膜蒸馏

在MD中，疏水膜由于蒸发吸热而导致较为严重的温度极化，通过在疏水膜上沉积适量的光热材料，可使膜兼具加热功能，从而改善膜表面的温度极化问题并增强膜的渗透通量。现有诸多吸光材料例如炭黑、石墨烯等碳基材料、等离激元材料以及金属氧化物等材料都有用于双功能膜增强型SDMD的研究。由于双功能膜增强型SDMD研究较多，本文将相关文献及性能统计见表1。

表1 双功能膜增强型太阳能膜蒸馏文献及性能统计

炭黑纳米颗粒是一种常用的吸光材料，在全光谱范围内具有良好的光响应[46,52]。Said 等[61]将官能化的亲水炭黑（CB）纳米颗粒利用黏合剂涂覆在具有较高机械强度的疏水PTFE 膜上，形成光热膜，在室外条件下达到0.55kg/(m2·h)的平均渗透通量。Dongare 等[60]将官能化的炭黑通过静电纺丝的涂覆在疏水PVDF膜上［图7(a)］，并对其在聚光条件下的性能进行了测试，得到太阳能蒸发效率超过20%。Wu等[59]利用炭黑与疏水PVDF膜之间的疏水相互作用，使用蒸发涂层法将炭黑沉积到PCDF膜表面。得到的光热膜对太阳能的利用效率达到近75%。Huang 等[57]将还原氧化石墨烯通过沉积的方式涂覆到PTFE 膜的表面，使其对光吸收率达到了近85%，在全光谱范围内具备更高的吸收率。

等离激元材料是另一种常用于双功能膜增强型SDMD 的吸光材料。Ag 或Au 等贵金属纳米颗粒，能吸收特定波长的光并将其转换为热量[47-48]。Politano等[56]在疏水PVDF膜中掺入银纳米颗粒，合成含等离激元的混合基质膜。在紫外光照后，银纳米颗粒共振并发热，使膜界面的温度比整体进料温度高出23℃，有效抑制了温度极化，TPF值能够达到106.5%。Ye 等[54]将Ag 纳米颗粒涂覆在PVDF 膜表面，在紫外灯照射下也表现出了53%的总蒸发效率。

除上述材料外，Li 等[53]还提出了利用Fe3O4改性疏水膜［图7(b)］。Fe3O4纳米颗粒在红色和近红外区域具有显著的光热效应，并具有良好的生物相容性与低毒性，是水处理领域中的理想材料。MD性能方面，由于Fe3O4纳米颗粒与PVDF-HFP 纳米纤维间的配位作用使得Fe3O4纳米颗粒具有很强的界面附着力，不易脱落。在脱盐性能方面也显示出了53%的高效太阳能蒸发效率。掺锑的氧化锡（ATO）是另一种常用的具有红外作用的功能性无机纳米粒子。Dai 等[50]将ATO 引入水性聚氨酯中（WPU）制备隔热膜，发现可见光的透射率高达80%，而红外区域仅为0.62%，说明ATO/WPU 薄膜吸收了大部分红外辐射，表现出极好的光热性能。Huang 等[58]将ATO 掺入PVDF 纺丝溶液中利用静电纺丝制备PVDF/ATO纳米纤维膜。在红外辐射下杂化膜的温度提高了约13℃，从而降低了温度极化的影响。

图7 双功能膜增强型膜蒸馏装置

聚多巴胺（PDA）是一种高分子材料，具有坚固的黏附性和亲水性，在表面改性阳离子中得到了广泛的应用。PDA 还具有广泛的光吸收能力和显著的光热转换性能[68-69]，从而确保了其在高效太阳能海水淡化中的应用潜力。此外，PDA 的生物相容性[70-71]、低毒性和可生物降解的特性使其成为水净化领域中的环境友好材料[72]。Wu 等[59]通过物理涂覆的方法将PDA覆于亲水PVDF膜表面，然后利用三氯硅烷疏水改性制备疏水PDA-PVDF 光热膜［图7(c)］。PDA-PVDF 膜在可见光区显示出优秀的吸光性能，吸光率可达97.0%，并在纯太阳能加热的情况下实现了0.49kg/(m2·h)的膜通量。

尽管通过涂覆的方式能够将纳米材料固定在疏水膜表面，并达到消除温度极化的目的，但这同时也会带来两方面的问题。一方面，在进料溶液长期冲刷下，涂覆在膜表面的吸光材料极易脱落，进而使膜性能下降。另一方面，纳米颗粒的涂覆也会减小膜的平均孔径，进而增加蒸汽扩散的传质阻力。在MD 中加入垫片是提高其性能的一种方法[73]。垫片是一种置于疏水膜与进料溶液之间的间隔物，不仅可以用作固定的湍流促进剂，以减轻膜的结垢并通过降低穿过膜的边界层传质系数来增强渗透，较高热导率的金属垫片还可以提高进料溶液与膜界面的传热系数，从而缓解温度极化[73]。基于上述优点，一些学者开始研制较高吸光性能的垫片来实现太阳能增强的MD 装置。Tan 等[62]利用热分解法将Pt纳米片修饰到泡沫镍上得到具有光热转换性能的Pt-Ni 金属垫片，光照后，与不加Pt 修饰的泡沫镍垫片相比，Pt-Ni 表面温度提高了近20℃。而在MD 性能方面，与传统聚丙烯垫片相比，Pt-Ni 金属垫片使每单位体积馏出物的加热器输入能量显著降低约28%，这一结果证明了利用金属垫片增强SDMD 性能的可行性。随后Ang 等[51]进一步探究了这一结构对于消除温度极化的作用，首先制造了基于银纳米颗粒的等离激元材料加热的金属垫片［图7(d)］，通过在泡沫镍上合成Pt纳米片，然后在Pt 纳米片上还原出Ag 纳米颗粒的方法，形成牢固的三维多孔网络。这一网络的光热转换效率可达98%。在性能方面，当光强超过0.4sun后膜界面温度即可超过进料温度，从而达到减小温度极化影响的目的。

双功能膜增强型SDMD受到了诸多学者的关注与研究，但在太阳能利用效率以及产水性能方面还未能达到较高的水平，需要研制具有更高性能的装置才可能扩大并用于实际生产中。另外，由于双功能膜增强型SDMD 需要阳光透过进料溶液加热膜，所以在处理有色废液时的性能还有待进一步研究。

4 结语

近几年，SDMD作为一种清洁环保的脱盐淡化装置得到了广泛关注。通过结构改进与光热材料开发，SDMD在废热利用、消除温度极化、实现高的产水率等方面展示出了优异的性能和令人满意的结果，特别是三维多孔网络纳米吸光材料的开发，SDMD的光热转化效率已达到98%，显示出良好的潜在应用价值。但要实现SDMD 的规模化实际应用，仍需解决以下三方面的挑战。

（1）稳定性。SDMD装置运行的稳定性是今后扩大化应用的重中之重。其中，疏水膜是膜蒸馏装置的核心，但在长时间运行过程中，盐颗粒造成的膜堵塞、进料溶液对膜的腐蚀等问题，需要进一步研究。此外，在光热转换的过程中，吸光体材料的稳定性以及寿命也是必须考虑的问题。开发高稳定性的吸光材料和疏水膜，并对SDMD系统进行长时间运行试验，是今后基础研究的重点方向。

（2）产水性能的提高。在产水量方面，SDMD装置的产水量相对偏低。在主动式海水淡化领域，反渗透海水淡化是公认最经济有效的淡化方式，与之相比，SDMD能源利用效率较低，这导致较高的运行和维护成本。通过合理的结构设计以消除或减弱温差极化和浓差极化，是提高SDMD产水量和长期运行稳定性的有效手段，而合理的系统设计如光的分频、毛细蒸发等是进一步提高蒸发性能的研究方向。

（3）成本和扩大化评估。对于实际应用，成本和可推广性是常被忽略的问题。高成本的吸收体材料和较为复杂的合成方法均会阻碍该装置在实际应用时的推广，开发具有更低成本和更简工艺的MD装置值得深入研究。此外，装置在使用期间的服务周期、维护成本、占地成本、实际产能等因素，都缺乏相应的成本分析模型进行指导，也需要综合的评估体系来进行对比。最后，适当的对装置的面积加以放大，评估其经济性能，对于它的推广应用也极为重要。