膜是膜分离过程的核心，根据膜的分离机理、性质、形状、结构等的不同，膜有不同的分类方法。
①按分离机理：主要有反应膜、离子交换膜、渗透膜等。
②按膜的性质：主要有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜）。
③按膜的形状：有平板膜、管式膜和中空纤维膜。
④按膜的结构：有对称膜、非对称膜和复合膜。
按分离膜的材料不同可将其分为聚合物膜和无机膜两大类。
(1）聚合物膜
目前，聚合物膜在分离用膜中占主导地位。聚合物膜由天然或合成聚合物制成。天然聚合物包括橡胶、纤维素等；合成聚合物可由相应的单体经缩合或加合反应制得，亦可由两种不同单体共聚而得。按照聚合物的分子结构形态可将其分为：①具有长的线链结构，如线状聚乙婚；②具有支链结构，如聚丁二烯；③具有高交联度的三维结构，如酚醛缩合物；④具有中等交联结构，如丁基橡胶。线链状聚合物随温度升高变软，并溶于有机溶剂，这类聚合物称为热塑性（ thermoplastic ）聚合物，而高交联聚合物随温度升高不会明显地变软，几乎不溶于多数有机溶剂，这类聚合物称为热固性（ thermosetting ）聚合物。
聚合物膜种类很多。按照聚合物膜的结构与作用特点，可将其分为致密膜、微孔膜、非对称膜、复合膜与离子交换膜五类。
①致密膜致密膜又称均质膜，是一种均匀致密的薄膜，物质通过这类膜主要是靠分子扩散。
②微孔膜微孔膜内含有相互交联的孔道，这些孔道曲曲折折，膜孔大小分布范围宽，一般为0.01~20μ m ，膜厚50~250μ m 。对于小分子物质，微孔膜的渗透性高，但选择性低。然而，当原料混合物中一些物质的分子尺寸大于膜的平均孔径，而另一些分子小于膜的平均孔径时，则用微孔膜可以实现这两类分子的分离。另有一种核径迹微孔膜，它是以10~15μ m 的致密塑料薄膜为原料，先用反应堆产生的裂变碎片轰击，穿透薄膜而产生损伤的径迹，然后在一定温度下用化学试剂侵蚀而成一定尺寸的孔。核径迹膜的特点是孔直而短，孔径分布均匀，但开孔率低。
③非对称膜非对称膜的特点是膜的断面不对称，故称非对称膜。它由同种材料制成的表面活性层与支撑层两层组成。膜的分离作用主要取决于表面活性层。由于表面活性层很薄（通常0.1~1.5μ m )，故对分离小分子物质而言，该膜层不但渗透性高，而且分离的选择性好。大孔支撑层呈多孔状，仅起支撑作用，其厚度一般为50~250μ m ，它决定了膜的机械强度。
④复合膜由在非对称膜表面加一层0.2~15μ m 的致密活性层构成。膜的分离作用亦取决于这层致密活性层。与非对称膜相比，复合膜的致密活性层可根据不同需要选择多种材料。⑤离子交换膜是一种膜状的离子交换树脂，由基膜和活性基团构成。按膜中所含活性基团的种类可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和特殊离子交换膜。膜多为致密膜，厚度在200μ m 左右。
(2）无机膜
膜材料的选择是膜分离的关键。聚合物通常在较低温度下使用（最高不超过200℃)，而且要求待分离的原料流体不与膜发生化学反应。当在较高温度下或原料为化学活性混合物时，采用无机膜较好。无机膜的热稳定性能、力学性能和化学稳定性均较好，使用寿命长，污染少，易于清洗，孔径分布均匀等，缺点是易破碎，成型性差，造价高。无机膜的发展大大拓宽了膜分离的应用领域。目前，无机膜的增长速度远快于聚合物膜，此外，无机材料还可以和聚合物制成杂合膜，该类膜有时能综合无机膜与聚合物膜的优点而具有良好的性能。
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