不同的膜分离过程中所用的膜具有一定结构、材质和选择特性，被膜隔开的两相可以是液态，也可以是气态。推动力可以是压力梯度、浓度梯度、电位梯度或温度梯度，所以不同的膜分离过程的分离体系和适用范围也不同。根据膜微孔直径的大小可以将膜分为:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)。微滤膜是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的筛分作用进行分离。微滤膜是均匀的多孔薄膜，其技术特点是膜孔径均一、过滤精度高、滤速快、吸附量少且无介质脱落等。微滤膜技术主要应用于食品饮料、医药卫生、电子、化工及环境监测等领域;超滤膜是以压差为驱动力，利用超滤膜的高精度截留性能进行固液分离或使不同相对分子质量物质分级的膜分离技术。其技术特点是:能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质。与反渗透相比，其操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低且膜选择性高。超滤膜应用十分广泛，在反渗透预处理、饮用水制备、制药、色素提取等领域都发挥着重要作用，今后其主要用途将是工业废水的处理。在实际连续生产过程中，超滤膜会受有机物、微生物污染及浓差极化现象等影响而引起阻塞，因此研究改善膜的材料、结构、工艺及工作条件，是超滤膜技术发展的主要方向;反渗透(又称高滤)过程是渗透过程的逆过程，推动力为压力差，即通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使原液中的溶剂被压到半透膜的另一侧。反渗透系统由反渗透装置及其预处理和后处理三部分组成。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
反渗透技术的特点是无相变、能耗低、膜选择性高、装置结构紧凑、操作简便、易维修和不污染环境等。反渗透技术在大规模海水脱盐、苦盐水脱盐中已取得重大成就，是21世纪淡化领域的主导技术。在城市废水的深度处理中，利用反渗透技术以及纳滤技术对二级排放液进行最后的脱盐软化以及COD、BOD、微量有机物重金属离子的最后脱除，并已取得公认的效果;纳滤膜是在反渗透膜的基础上发展起来的，因具有纳米级的孔径故名纳滤。纳滤技术是超低压反渗透技术的延续和发展分支，早期 被称作低压反渗透膜技术或松散反渗透膜技术。目前，纳滤膜技术已从反渗透膜技术中分离出来，成为独立的分离技术。纳滤膜技术对单价离子或相对分子质量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及相对分子质量介于200～1000的有机物有较高脱除率。纳滤膜具有荷电，对不同的荷电溶质有选择性截留作用，同时它又是多孔膜，在低压下透水性高。纳滤膜可脱除污水中农药、表面活性剂及三氯甲烷前驱物，非常适用于污水处理。
根据膜的材料又可以将膜分为有机膜和无机膜，有机膜主要包括醋酸纤维素脂(CA)、聚酰胺聚合物(PA)、聚砜(PSF)、聚醚砜(FES)、聚砜/聚醚砜(PSF/FES)等，其价格相对较低，但是容易污染和劣化，使用寿命短;无机膜主要包括Al2O3、TiO2、ZrO2等陶瓷膜，其价格较高，耐高温、机械强度高、具有孔径分布窄、耐强酸强碱、耐有机溶剂和微生物浸蚀等优点，可以在恶劣的环境下工作。
膜分离技术受到广泛关注，发展迅速，其主要原因在于膜分离对混合物中各组分的选择性高，分离过程中混合物主体没有相变，所用的设备装填密度大、效率高，因而在处理许多分离体系时与传统方法相比，具有高效、节能、有利于环境保护等特点。