利用流體中各組分對膜的滲透率 (物質在單位推動力梯度作用下，在單位時間內經過單位膜面積的透過量)的差別實現組分分離，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。膜可以是固態或液態，所處理的流體可以是液體或氣體，過程的推動力可以是壓力差、濃度差或電位差。
1748年法國學者A.諾勒開創了膜滲透現象的研究。20世紀40年代中期出現人工離子交換膜，開始了電滲析的工業應用。1960年，S.洛布和S.索里拉金首先用醋酸纖維素製成非對稱性反滲透膜，開拓了反滲透的實際應用。1968年，美籍華裔學者黎念之最先研究乳化液膜的形成方法和滲透機理，開拓了液膜分離技術。中國自1958年開始研究電滲析，1966年開始研究反滲透，現已對膜分離技術的各個領域開展了研究工作，並推廣於工業應用。
膜分離的效能，取決於膜本身的屬性。膜可分液膜和固體膜。固體膜又可分：
（1）無機多孔膜，由無機質的多孔材料構成。將膠體和不溶性微粒強制沉積於無機多孔膜上便製成動力形成膜。
（2）合成膜，通常採用醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚碸、聚乙烯、聚丙烯等高分子材料製成。合成膜又分為離子交換膜、均質膜和多孔膜。離子交換膜由帶有可電離的陽離子或陰離子的高分子材料所構成；均質膜是均勻的高分子薄膜；多孔膜是在鑄膜液中加發孔劑，經過蒸發和凝膠分離而成的。多孔膜又分為非對稱膜和複合膜。非對稱膜(見圖)
的膜體可分為表皮層和支撐層，表皮層質地緻密，厚度很小（0.1～0.2μm），但它決定了膜的選擇性和滲透效能；支撐層具有多孔結構，它提供必要的機械強度。膜的結構可通過調節鑄膜液組成和凝膠形成條件予以控制。複合膜是以多孔膜作支撐層，覆以極薄的表皮層。用於工業分離的合成膜，可製成片狀、管狀和中空纖維狀（見彩圖）等，因此膜分離裝置也隨之具有多種結構形式。膜的結構形態，通常藉助於電子顯微鏡技術、電子透射或掃描來觀察。
按所用的膜，分為液膜分離和合成膜分離。液膜分離過程分為乳化液膜和固定液膜的分離過程。合成膜的分離過程（見圖）包括微過濾、超過濾、反滲透、氣體滲透分離、滲透蒸發、滲析及電滲析等過程。
膜分離過程可簡化為滲透過程。滲透過程的機理研究尚處於發展之中，有多種描述方法，目前尚未得出統一的理論。滲透的基本問題是膜內傳遞的概念。物質在膜內的傳質通量可概括為:傳質通量=滲透係數×傳遞推動力式中傳質通量為單位時間內單位膜面積的物質透過量；滲透係數為單位時間內單位膜面積在單位推動力作用下的物質透過量；傳遞推動力有多種，各有其計量單位。滲透係數不僅取決於滲透物質的屬性，也取決於膜材料的化學屬性和膜的物理構型（見表）。
描述膜滲透機理的主要模型有：
（1）溶解－擴散模型適用於液體膜、均質膜或非對稱膜表皮層內的物質傳遞。在推動力作用下，滲透物質先溶解進入膜的上游側，然後擴散至膜的下游側，擴散是控制步驟。例如氣體的滲透分離過程中，推動力是膜兩側滲透物質的分壓差。當溶解服從亨利定律（見相平衡關聯）時，組分的滲透率是組分在膜中的擴散係數和溶解度係數的乘積。混合氣體的分離依賴於各組分在膜中滲透率的差異。
溶解-擴散模型用於滲透蒸發（又稱汽滲，上游側為溶液，下游側抽真空或用惰性氣體攜帶，使透過物質汽化而分離）時，還須包括膜的汽液介面上各組分的熱力學平衡關係。
（2）優先吸附－毛細管流動模型 由於膜表面對滲透物的優先吸附作用，在膜的上游側表面形成一層該物質富集的吸附液體層。然後，在壓力作用下通過膜的毛細管，連續進入產品溶液中。此模型能描述多孔膜的反滲透過程。
（3）從不可逆熱力學匯出的模型 膜分離過程通常不只依賴於單一的推動力，而且還有伴生效應（如濃差極化）。不可逆熱力學唯象理論統一關聯了壓力差、濃度差、電位差對傳質通量的關係，採用線性唯象方程描述這種具有伴生效應的過程，並以配偶唯象係數描述伴生效應的影響。
在一些膜分離過程中，會出現濃差極化現象，須在設計和操作中採取合理措施，以減少其不利影響。
與傳統分離技術相比，膜分離技術的優點在於過程簡單，在常溫下操作，能耗低，特別適宜於熱敏物質的分離、濃縮和提純。合成膜分離廣泛應用於溶液脫鹽、純水和超純水的製備，廢水處理，生物製品的提純以及氣體的組分分離等。隨著合成膜效能的提高和新過程的開發，膜分離技術的應用將更加廣泛。液膜分離尚處於創始階段，今後將為化工分離提供又一種有效方法。
參考書目王振堃等著：《電滲析和反滲透》，上海科學技術出版社，上海，1980。
es，Membranes Separation Processes，Elsevier Scientific .，Amsterdam，1976.
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