膜的孔徑通常是微米級的。根據膜的孔徑大小(或截留分子量)不同，膜可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。根據材料的不同，可以分為無機膜和有機膜。無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，過濾精度低，選擇性小。有機膜由高分子材料制成，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚碸、含氟聚合物等。
微濾(MF)又稱微孔過濾，屬於精密過濾，其基本原理是篩網分離過程。微濾膜的材料分為有機和無機兩大類。有機聚合物包括醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚酰胺等。無機膜材料包括陶瓷和金屬。鑒於微孔膜的分離特性，微孔膜的應用範圍主要是從氣相和液相中截留顆粒、細菌等汙染物，以達到凈化、分離和濃縮的目的。
對於微濾來說，膜的截留特性是用膜的孔徑來表征的，孔徑通常在0.1 ~ 1微米之間，所以微濾膜可以分離大直徑的細菌和懸浮固體。可用於壹般料液的澄清、安全過濾和空氣滅菌。
超濾
是介於微濾和納濾之間的膜過程，膜的孔徑在0.05um-1nm之間。超濾是壹種膜分離技術，可以對溶液進行凈化、分離和濃縮。超濾過程通常可以理解為與膜孔徑相關的篩選過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在壹定壓力下，當水流過膜表面時，只允許水和小於膜孔徑的小分子物質通過，從而達到凈化、分離和濃縮溶液的目的。
對於超濾來說，膜的截留特性是用標準有機物的截留分子量來表征的，壹般在1000 ~ 300000之間。因此，超濾膜可以分離大分子有機物(如蛋白質、細菌)、膠體、懸浮物等。廣泛應用於料液的澄清、大分子有機物的分離純化和除熱。
納濾
它是壹種介於超濾和反滲透之間的膜分離技術。其截止分子量在80 ~ 1000範圍內，孔徑為幾個納米，故稱納濾。基於納濾分離技術的優越特性，它在制藥、生化、食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
對於納濾，膜的截留特性表現為對標準NaCl、MgSO4 _ 4、CaCl2 _ 2溶液的截留率，通常為60% ~ 90%，對應的截留分子量為100 ~ 1000。因此，納濾膜可以將小分子有機物與水和無機鹽分離，同時實現脫鹽和濃縮。
反滲透
它是利用反滲透膜只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質或小分子物質的選擇性透過性，以膜兩側的靜壓力為驅動力來分離液體混合物的膜過程。反滲透是膜分離技術的重要組成部分，具有水質高、運行成本低、無汙染、操作方便、運行可靠等諸多優點，已成為海水和苦鹹水淡化及純水制備最節能、最簡單的技術。它已廣泛應用於醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業水處理技術的首選。
反滲透的截留目標是所有離子，只允許水通過膜。NaCl截留率在98%以上，出水為去離子水。反滲透可以去除可溶性金屬鹽、有機物、細菌、膠粒和發熱物質，即可以截留所有離子。反滲透膜已廣泛應用於純水、軟化水、去離子水的生產、產品濃縮和廢水處理，如垃圾滲濾液的處理。
膜分離技術的優點可以總結如下:
(1)在室溫下。
有效成分損失少，特別適用於熱敏性物質的分離濃縮，如抗生素等藥物、果汁、酶、蛋白質等。
(2)無相變
保持原有風味，能耗極低，成本約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。
(3)沒有化學變化
在典型的物理分離過程中，不使用化學試劑和添加劑，產品不受汙染。
(4)良好的選擇性
它能在分子水平上分離物質，具有普通過濾材料無法替代的優異性能。
(5)適應性強
處理規模可大可小，可連續或間歇進行，工藝簡單，操作方便，易於自動化。
(6)低能耗
只需要電能驅動，能耗極低，其成本約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。
缺點:
所有的技術都不是萬能的，膜技術不適合任何場合，也不是單壹的膜技術就能解決所有的問題。比如膜技術雖然濃縮成本低，但不能將產品濃縮成幹物質；再比如膜技術雖然有選擇性過濾，但是異構體是無法分離的。所以在設計生產工藝的過程中，要結合實際情況和傳統工藝，合適的工藝在合適的地方，讓生產工藝更順暢。最終目標是工藝流程順暢，能耗最低，用工最少，占地最少，經濟性最好。