以常见的超滤过程为例，分离机理主要为筛分：膜表面有微孔，流体流经膜一侧的表面时，部分较小的分子随部分溶剂穿过膜到达另一侧，形成透析液，而大分子则被截留在原来的一侧，形成截留液，从而达到了将大分子溶质与小分子溶质及溶剂分离开的目的。
形象地说，膜就像一张筛网，可以拦下大的、透过小的。但这张筛网与众不同的是它的孔径很小，进行的是大小分子的分离。我们只要选择合适孔径的膜，就可以进行所需的分子级分离。
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气体膜分离技术的真正突破是在70年代末，1979年美国的mnsanto公司研制出“prism”气体膜分离裝置，“prism”装置采用聚砜-硅橡胶复合膜，以聚砜非对称膜中空纤维作为底膜，在其中空纤维外表面真空涂覆一层致密的硅橡胶膜。聚砜底膜起分离作用，底膜的皮层仅有0.2μm左右，远比均质膜薄，因此其渗透速率---提高;硅橡胶涂层起到修补底膜皮层上的孔缺陷的作用，以---气体分离膜的高选择性。“prism”气体膜分离裝置自1980年商业应用以来，至今已有上百套装置在运行，用于合成氨弛放气中氢回收和石油炼厂气中氢回收。
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分离膜包括：反渗透膜（0. 0001～0. 001μm） ，纳滤膜（0. 001 ～ 0. 01μm）超滤膜（0. 01 ～ 0. 1μm） 微滤膜（0. 1～10μm）、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理，不同的设备，膜透仪多少钱，有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物，或无机材料，膜透仪厂家，或液体制成，其结构可以是均质或非均质的，多孔或无孔的，固体的或液体的，荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ，厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能，需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的研究课题，也是各公司严格保密的技术。
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