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膜分離技術是21世紀初具有發展前途的技術之一。依據膜孔徑的大小及分離物質的差別，膜分離技術可分為微濾、超濾、納濾和反滲透(圖1)。其中，微濾膜孔徑在0.05-2.0μm之間，可阻留分子量為 20 萬—100 萬的物質，適用于細菌微粒等的分離；超濾膜孔徑在 0.001-0.2μm，截留分子量范圍在 1000—50 萬，適用于大分子（蛋白質、膠體等）與小分子（無機鹽、糖等低分子量有機物）溶液的分離；納濾膜孔徑小于 1nm，截留分子量范圍在 150—1,000 之間，適用于糖等低分子量有機物、二價或多價鹽與單價鹽的分離。反滲透膜孔小于 0.5nm，截留分子量小于 200 (100—200)，適用于無機鹽及低分子量有機物的分離和濃縮。
圖1
1、MF：微濾是利用膜孔徑的大小，在壓差為推動力下，將料液中大于膜孔徑的微粒、細菌等懸浮物質截留下來，達到濾液中微粒的去除與溶液澄清的膜分離技術。操作壓差較小，約為 0.01-0.2MPa。2、UF：由于不同超濾膜存在不同范圍的孔徑分布，所以超濾不是一種分級技術，一般僅能對尺寸上差一個數量級的分子進行分離。對于混合體系，超濾可分離分子量相差 10 倍以上的高分子混合物。
3、NF：納濾膜是介于反滲透膜和超濾膜之間的一種壓力驅動膜。反滲透膜脫除了所有的鹽和有機物，而超濾膜對鹽和低分子有機物沒有截留效果，納濾膜截留了糖類低分子有機物和多價鹽，對單價鹽的截留率低，具有相當大的通透性。由于單價鹽能自由透過納濾膜，所以膜兩側不同離子濃度所造成的滲透壓要遠低于反滲透膜。因此，納濾膜比反滲透膜所要求的操作壓力要低。
4、RO：反滲透
用一張只透過水而不透過溶質的理想半透膜把水和鹽水隔開，則出現水分子由純水一側通過半透膜向鹽水一側擴散的現象，為滲透現象。隨著滲透現象的進行，鹽水側液面不斷升高純水側水面相應下降，經過一定時間之后，兩側液面差不再變化，系統中純水的擴散滲透達到了動態平衡，這一狀態稱為滲透平衡。π為鹽水溶液的滲透壓。滲透平衡時純水相與鹽水溶液相中水的化學勢差等于零。如果人為地增加鹽水側的壓力，則鹽水相中水的化學勢增加，出現了水分子從鹽水側通過半透膜向純水側擴散滲透的現象。由于水的擴散方向恰恰與滲透現象相反，此過程稱為反滲透。一半透膜分隔濃度不同的兩個水溶液，其滲透壓差為 π，則只要在濃溶液側加以大于 π 的外壓，能使這一體系發生反滲透過程，這是反滲透膜分離的基本概念。實際的反滲透過程中所加外壓一般都達到滲透壓差的若干倍。
高壓反滲透（5.6—10.5MPa，如海水淡化），低壓反滲透（1.4—4.2MPa，如苦咸水的脫鹽）和超低壓反滲透（0.5—1.4MPa，如自來水脫鹽）。反滲透膜具有高脫鹽率（對 NaCl 達95—99.9％的去除）和對低分子量有機物的較高去除。
圖2
5、四種膜過程比較| 序號 | 項目 | 反滲透膜RO | 納濾膜NF | 超濾膜UF | 微濾膜MF |
| 1 | 膜類型 | 非對稱膜 | 非對稱膜 | 非對稱膜 | 非對稱膜,對稱 |
| 2 | 厚度 | 150um | 150um | 150-250um | 10-150um |
| 3 | 薄膜厚度 | 1um | 1um | 1um | 4-0.02um |
| 4 | 孔徑 | ＜0.5nm | ＜1nm | 1-200nm | 50-2000nm |
| 5 | 截留組分 | 氯化鈉，葡萄糖、氨基酸 | 單糖、多糖，和多聚糖，多價離子 | 小分子組分，蛋白質，多糖，病毒 | 顆粒，粘土，細菌 |
| 6 | 膜材質 | 醋酸纖維素 (CA) | 醋酸纖維素 (CA) | 陶瓷、聚砜 (PSO)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、醋酸纖維素 (CA) | 陶瓷、聚丙烯 (PP) 聚偏二氟乙烯(PVDF） |
| 7 | 膜組件類型 | 管式、卷式、板框式 | 管式、卷式、板框式 | 管式、中空纖維 卷式、板框式 |
管式、中空纖維、卷式 |
| 8 | 操作壓力MPa | 1.5-15 | 0.5-3.5 | 0.1-1.0 | ＜0.2 |
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