背景
膜蒸餾傳遞數學模型原理圖多孔疏水膜可將溫度不同的兩種料液隔開，在膜兩側蒸汽壓差的作用下，揮發性組分以蒸汽形式通過膜孔，從膜熱側到達冷側，這就是膜蒸餾的基本過程。
定義
1986年在羅馬召開的膜蒸餾研討會上，與會專家統一規範了膜蒸餾過程涉及的各種術語，定義膜蒸餾過程有如下幾層含義：
a) 使用的膜是多孔的；
b) 膜不能被膜兩側的料液潤濕；
c) 揮發性組分以蒸汽的形式通過膜孔；
d) 各種組分通過膜的推動力是該組分在膜兩側的蒸汽壓差；
e) 在膜孔中不發生毛細冷凝現象；
f) 膜本身不影響其兩側不同組分的汽—液平衡：
g) 膜至少有一側與料液直接接觸。
與傳統的分離過程相比，膜蒸餾過程具有如下獨特的優點：
a) 100%的排斥溶液中的不揮發性物質，如離子、大分子、固體顆粒；
b) 操作溫度比傳統蒸餾過程低得多；
c) 操作壓力比其它壓力驅動的膜分離過程〔如反滲透〕低許多；
d) 處理液與膜之間的化學作用很小；
e) 對膜的機械強度要求很低；
f) 與傳統的蒸餾過程相比，操作時所需的汽相空間很小
技術背景
Bodell於1963年申請了膜蒸餾技術專利，在其專利申請中，他將膜蒸餾描述為“一種將不可飲用含水流體轉化為飲用水的裝置和技術”。Bodell指出了可用抽真空的方式將滲透蒸汽從裝置中移走。但他並沒有給出所用膜的結構和孔的大小，只是說該膜只能被蒸汽透過而不能被水透過，而且也並沒有給出它的這一發明的結果和定量分析。Weyl發現採用空氣填充的多孔疏水膜可在蒸汽壓系統內從含鹽水中回收去離子水。這個著眼於採用新工藝提高脫鹽效率的發現於1967年被北京化工大學碩十學位論文授予美國專利。該專利宣稱“這是一種新的脫鹽方法和裝置，它的運作將在最小限度地使用外部能量、資金和場地的情況下進行”.Weyl建議將熱的溶液和冷的滲透物都與膜直接接觸，以消除氣隙.採用厚3.2mm，孔徑9μm，孔隙率42%PTFE膜，Weyl當時獲得了lkg/m2-h的通量，較當時反滲透5~75kg/m2-h的通量有相當大的差距。因此，在60年代後期人們對膜蒸餾的興趣逐漸減弱。
第一個將膜蒸餾的研究結果公開發表的是Findley，60年代後期他給出了用多種膜材料進行的直接接觸式膜蒸餾的實驗結果和基本理論。這些膜材料包括紙、樹膠、玻璃纖維、玻璃紙、尼龍、硅藻土等，這些材料都用矽、聚四氟乙烯
和水作為拒拆劑以獲得膜的疏水性。儘管Findley的實驗裝置和步驟相當粗糙，但他還是定性地確定了膜孔中空氣的存在、膜的厚度、導熱熱損失和空隙率的影響。
80年代早期，隨著膜製造技術的發展，人們對膜蒸餾興趣又逐漸恢復，這主要是因為此時已經出現了空隙率高達80%而厚度僅為50μm的膜，使得膜蒸餾的通量已經是，weyl和Findley在60年代所用膜的100倍以上。另外，組件的設計也有相當大的改進，對溫度和濃度極化現象對膜蒸餾過程的影響也有了較深的認識。這些都使膜蒸餾逐漸被認為是一個極具競爭力的分離過程。此時已經有多位研究者開始在膜蒸餾過程中測試自己的膜，以求膜蒸餾單元能夠商品化。用板框式組件對膜蒸餾進行了研究。Enda等人採用中空纖維膜組件對膜蒸餾過程進行理論性的探索，並公開發表了其理論模型和結果。80年代後期Enda推出了商品化的膜蒸餾系統。但是即使是在今天，從商品化的角度來講，膜蒸餾作為一種處理方法也沒有被接受，這主要是由於它的生產能力還不能保證它占據諸多的套用領域，儘管它已經具有相當強的競爭力。
主要部件
用於膜蒸餾的膜一般採用疏水性微孔膜，同時膜材料必須耐溫，以保證膜在熱溶液中穩定運行。幾種高分子材料，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)等，由於其表面能很低，具有疏水性。並且這些聚合物有很好的化學穩定性和熱穩定，因而常用於製備膜蒸餾所用的膜。目前膜蒸餾所使用的微孔膜多是用於微濾的商品膜，專門開發用於膜蒸餾的膜還很少(徐又一，1998)。為提高滲透通量，膜蒸餾所用的膜要求有較高的孔隙率，為了避免滲漏，要求孔徑分布均勻。
在膜使用過程中，不可避免的會出現膜污染問題，膜污染有可能使膜的疏水性下降。這一點已經有許多研究者進行過論述。
微孔提供了氣體傳遞的通路。對多孔性要求有三條：其一是孔隙率大。孔隙率越大，氣體傳遞的通路就越大，傳質有效面積增大，傳質通量就大。其二是孔徑適中。孔徑太小，傳質阻力就大；孔徑太大，水溶液滲入膜孔造成短路；其三是儘量使用直孔膜，這樣可降低曲折因子，增大膜的透過通量。
除了疏水性和多孔性之外，還要求膜有足夠的機械強度，好的熱穩定性、化學穩定性以及低的導熱係數。
從成膜過程區分，有雙向拉伸膜和熱相轉化膜兩種。常用的聚四氟乙烯微孔膜為雙向拉伸膜。
根據選用的膜的形態(平板或者中空纖維膜)，膜器也相應有平板膜膜器和中空纖維膜膜器。其中有板框式和卷板式之分。與中空纖維膜器相比，平板膜膜器結構稍複雜，裝填密度也小些。
傳遞過程
在膜蒸餾過程中，同時伴有熱量傳遞和質量傳遞。對於直接接觸式膜蒸餾其具體過程包括以下幾個步驟(如圖1-6所示)：
1.熱量和揮發性組份從料液主體通過邊界層傳遞到膜界面；
2.揮發性組份在膜界面處汽化並吸熱；
3.蒸汽通過膜孔透過微孔膜，同時熱量以傳導形式透過膜；
4.蒸汽在膜冷側界面處冷凝並放熱；
5.熱量通過熱邊界層從膜冷側表面傳遞到冷凝液主體。
