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        膜分离是利用物质透过一层特殊膜的速度差进行分离、浓缩脱盐的一种分离过程。这一层特殊的膜可以是固体，亦可以是固定化的液体或溶胀的凝胶，它具有特殊的结果和性能。这些特殊的结构和性能使其具有对物质的选择透过性，因此在过程进行时，不同于其它物理化学过程。在膜分离过程中不伴随相变，不用加热，可节约能源，投资省，且设备结构紧凑，效能高，占地面积小，操作稳定，适宜连续化生产，有利于实现自动控制。
        根据膜的种类、功能和过程推动力的不同，工业化应用的膜分离过程有电渗析（ED）、反渗透（RO）、微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）等。膜分离技术发展很快，逐步应用于废水处理各个领域。

一、电渗析
电渗析法的工作原理主要是膜室之间的离子迁移，也有电极反应。电渗析的关键部件是离子交换膜，它的性能对电渗析效果影响较大。废水成分复杂，所含的酸、碱、氧化物等物质对膜有损害作用，离子交换膜应具有抵抗这种损害的性能。
电渗析法适用于废水的脱盐处理，不适用非电离分子去除。单级电渗析器出水的含盐量一般高于300mg/L。要得到较好的出水水质，需采用电渗析器串联系统。电渗析多用于废水深度处理。
二、超滤
超滤（UF）是一种以膜两侧压差为推动力，以机械筛分原理为基础理论的溶液分离过程。超滤过程在本质上是一种筛滤过程。首先，超滤膜的选择透过性主要是因为膜上具有一定大小和形状的孔，其孔隙大小是主要的控制因素。溶质能否被膜孔截留取决于溶质粒子的大小、形状、柔韧性以及操作条件等。其次，膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。超滤膜的微孔孔径在2～5nm，超滤法所需的传质驱动力（净水压力差）为50～1000kPa。在废水处理中，超滤法主要用于分离溶解性有机物。
三、纳滤
纳滤膜比反渗透膜的孔大，因而操作压力低，脱盐率也低。纳滤是为了适应多种工业的需求，降低反渗透工作压力而出现的一种介于反渗透和超滤之间的膜。
四、反渗透
反渗透是一种以压力作为推动力，通过选择性膜，将溶液中的溶剂和溶质分离的技术。实现反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高透水性的半透膜；二是操作压力必须高于溶液的渗透压。