《Separation and Purification Technology》：Progress in salt separation and crystallization technology for zero liquid discharge systems: Principles, applications, and future prospects
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本文系统综述了零液体排放（ZLD）技术中脱盐结晶工艺的发展现状与工程应用，分析热法、冷冻结晶及膜法的技术原理、能耗特征与适用场景，结合煤化工与电力脱硫废水案例探讨工艺集成模式及资源化效果，指出混合盐分离瓶颈、系统稳定性风险及高能耗挑战，展望了智能控制、高值盐产品开发与低碳集成的未来方向。
Xue Zhou|Yunxian Liu|Xinyu Wang|Xiaosheng Jing|Wei Yan|Hao Xu
西安交通大学环境科学与工程学院，中国西安710049
摘要
在水资源短缺和环境保护政策日益严格的背景下，工业废水的零排放技术受到了越来越多的关注。本文系统地回顾了零液体排放系统中脱盐结晶过程的当前发展状况和工程应用，明确了“预处理-膜浓缩-蒸发结晶-脱盐资源利用”的基本技术路径。同时，本文重点分析了三种脱盐技术（热法、冷冻结晶和膜法）的原理、能耗特性及适用场景。通过结合煤化工和电力脱硫废水的典型案例，讨论了脱盐过程的集成模式和资源利用效果，并明确了特定工业废水与脱盐结晶技术之间尚未充分探索的集成策略。该综述还指出了混合盐分离瓶颈、系统稳定性以及高能耗等关键挑战。通过综合近期工程实践和技术分析，本文为ZLD的系统设计和优化提供了更新和全面的视角。未来，脱盐技术将朝着智能控制、高价值盐产品开发及低碳工艺集成方向发展，有助于工业废水从末端处理向资源回收转变。
引言
人口增长、工业化和城市化对水资源、能源、植物等自然资源的可持续性产生了巨大影响[1]。根据联合国世界水资源评估计划的数据，全球仅有0.5%的水资源可供人类直接使用。据统计，目前全球约有36亿人生活在每年至少有一个月面临水资源短缺的地区；到2050年，这一数字可能上升至48至57亿人[2]、[3]。
在全球水资源短缺和环境污染问题日益严重的背景下，许多工业过程（如化工、煤炭、农业加工、制药和造纸行业）会产生大量成分复杂且含有难降解污染物的高盐废水。高盐废水会导致土地盐碱化、改变土壤结构和渗透性、降低土壤渗透性、增加洪水风险，并引发水污染（包括水矿化和富营养化），进而影响饮用水安全[4]、[5]、[6]。如果这些废水直接排放，不仅会对生态系统造成严重危害，还会浪费潜在的盐资源。
“十四五”规划（2021-2025年）、“水十条计划”和《关于促进废水资源化利用的指导意见》等政策文件对零废水排放提出了明确要求。在这种政策指导下，作为高盐废水处理核心手段的盐分离技术具有重要意义。通过盐分离技术，可以高效回收和再利用盐资源，将原本难以处理的高盐废水转化为有价值的资源，从而降低固体废物处理成本。这项技术不仅有助于解决高盐废水处理问题，还促进了循环经济的发展和盐资源的可持续利用。
本文从工业废水零排放技术的背景和政策需求出发，首先阐述了零排放技术的定义、核心原理（预处理→膜浓缩→蒸发结晶→盐分离和资源利用）及其发展历程；随后重点介绍了盐分离和结晶过程的核心作用，并深入分析了三种主要工艺（热盐分离、冷结晶和膜盐分离）的技术原理、能耗特性和分离效率；接着结合工程案例详细讨论了盐分离和结晶过程在实际应用中的效果和创新模式；最后总结了混合盐分离的瓶颈、系统稳定性风险以及高能耗挑战，并展望了智能控制、高价值盐产品开发和低碳工艺集成等发展方向，以推动工业废水的转型，提高盐分离过程的效率。
零液体排放技术的定义与原理
零液体排放（ZLD）的概念是为了解决含盐废水排放带来的环境问题而提出的[7]。ZLD是一种通过一系列水处理技术的组合和集成，实现工业生产过程不向外部环境排放废水或最小化废水排放的技术。该技术的目标是最大限度地回收和再利用水资源，同时
盐分离过程的原理与技术
零盐废水排放技术的核心在于结晶过程。结晶是一种固液分离技术，通过该过程，溶质从液相中结晶成纯固态晶体，从而有效回收废水中的多种有用和有价值的物质（以及水），例如NaCl[19]、Na2SO4、Na2CO3[20]、磷酸盐[21]等的回收
盐分离技术的应用案例
在实际项目中，盐分离技术的应用取决于废水的具体成分和处理需求。煤化工和电厂是处理高盐废水的两个最具代表性的行业，这些行业的废水不仅量大、盐含量高，而且水质和成分也存在显著差异，这决定了盐分离技术在这些领域的实现路径和工艺
结论与展望
尽管在过去十年中ZLD领域出现了许多新型材料和工艺，但创新技术在实现经济高效和节能的ZLD应用方面仍面临诸多障碍。鉴于其高昂的成本和较高的能耗，ZLD是否是最优解决方案仍存在广泛争议。ZLD的适用性取决于废水的量和化学成分，而这些因素在不同行业之间存在显著差异[8]、[15]。
尽管ZLD
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（编号52270078）、陕西省杰出青年学者科学基金（编号2025JC-JCQN-027）、西安交通大学基础研究基金（编号xzy022025024）以及山东省科技型中小企业创新能力提升项目（编号2025TSGCCZZB0684）的财政支持。
