廣泛用來解釋超濾和微濾分離機理的是“篩分”原理，即認為膜具有無數微孔，這些實際存在的不同孔徑的孔眼，像篩子一樣截留住直徑大于孔徑的溶質和顆粒，從而達到分離目的。

反滲透是與自然滲透過程相反的膜分離過程。滲透和反滲透是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側施加比自然滲透壓更高的壓力，迫使濃溶液中的溶劑反向透過膜，流向稀溶液一側,從而達到分離提純的目的。滲透壓的大小與溶液性質有關而與膜無關。物質遷移過程常用氫鍵理論、優先吸附一毛細管流動理論、溶解擴散理論來解釋。

納濾又稱低壓反滲透，是膜分離技術的一個新興領域,其分離性能介于反滲透與超濾之間，允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜,從而達到分離目的。納濾膜特有的功能是反滲透膜和超濾膜無法取代的,它兼有反滲透和超濾的工作原理。

上述4種膜分離過程及主要應用如圖9-14所示。