随着膜技术的进步，我国水污染治理领域对膜技术的需求越来越大，膜技术的应用范围也越来越广，不仅已广泛应用于城镇污水处理和工业污水处理，而且更多地应用于难生物降解有机污染物和重金属污染物的分离处理，并且已成为工业废水零排放或低排放的基本手段。
1、反渗透（RO）膜
反渗透膜分为高压、中压、低压及超低压膜几类，近年又商品化了0.2MPa～0.3MPa下出水的极低压膜。
当今流行的芳香聚酰胺复合膜，其功能性也在不断扩展，商品化了抗氧化、抗污染、高通量的膜。主要用于脱盐和脱除水中有机物杂质的反渗透膜，中、低压及超低压膜已实现国产化，性能优良；用于海水淡化的国产高压膜的性能已接近国际先进水平。
近年来，我国在工业废水、城市生活污水处理、再生水回收中广泛采用了以RO为核心的集成膜过程，在电力、钢铁、石化废水及市政污水处理、再生水回用等方面都有1万立方米/日以上规模的示范工程完成，成为膜法水资源再利用的技术发展趋势。
2、纳滤（NF）膜
纳滤膜大的应用领域是饮用水软化和有机物的脱除，在工业下游产品脱盐与浓缩方面，它正取代传统的离心分离、真空蒸馏、加热蒸发等工艺，也被用于废（污）水处理再生水回用。
3、超滤（UF）膜和微滤(MF)膜
超滤和微滤膜都是多孔膜，用于水体除菌除浊、或流体中的固/液分离、有用物质回收等。UF和MF膜是我国分离膜的第一大产业，是我国膜产业中企业数、产品种类、型号多，产量大，能与国外产品抗衡的领域。8家规模化企业的超滤、微孔滤膜合计产能已超过3000万平方米。
近年来，超滤、微孔滤膜大量用于反渗透的前处理和膜生物反应器（MBR），涉及海水淡化、高品质饮用水制备以及污水处理再生水回用等。采用微孔滤膜MBR污水处理工程，单项处理规模已达到10万～11万吨/日，跃居国际一流水平。
4、电驱动膜
电驱动膜包括一般的离子交换膜、双极性膜及用于新能源电池的隔膜和氯碱工业用全氟磺酸（羧酸）膜。
我国的离子交换膜以异相膜为主，也有均相膜批量生产。国产异相离子交换膜价格低廉，在中、低端市场极具竞争力。
近年来又成功推出了低渗透异相离子交换膜、电去离子（EDI）专用膜，并在研发耐酸、耐碱、抗氧化、抗污染膜，一价离子与多价离子分离膜，以及高浊度下使用、浓缩分离用、电泳涂装用等专用膜，应用目标现在已从传统的苦咸水脱盐转向化工分离，采油、天然气回注水处理，糖类、蛋白、氨基酸的浓缩提纯，酸、碱回收等方面。
电去离子（EDI）是一项崭新的制取高纯水的技术。它将电渗析-离子交换-电化学再生结合为一体，彻底革除了造成环境严重污染的酸碱再生工艺，避免了废水排放。用EDI代替传统的离子交换树脂，全国每年可节省酸、碱近1000万吨和大量的冲洗用水。我国EDI装置产超纯水能力已逾万吨，年增长率为20%。
5、新膜和新膜过程
目前国内都在开展研究，虽然尚未实现产业化，但具有很好的潜在应用前景，如：膜接触器（膜吸收、膜吸附、膜蒸馏、膜蒸发、膜结晶、膜脱气）；膜色谱；选择性响应功能膜（又称智能型开关膜，闸膜）；膜传感器等。
目前备受关注和研究较多的是膜蒸馏过程，涉及海水淡化及反渗透浓水的利用技术，为此，作为膜蒸馏的关键材质——超高疏水性膜的制备受到关注。
在污水处理领域，近年来，随着国家对废水排放中有机污染物的控制越来越严格，在城市生活污水处理和工业难处理废水方面，已越来越广泛地采用包括MBR、集成膜分离技术在内的膜技术，尤其是在北方缺水地区和全国COD总量控制重点区域，采用MBR技术城市生活污水处理，能充分发挥其活性污泥浓度高、处理效果好、可将废水资源化、排泥量少的特点；在电镀、印染、皮革、酿造、焦化等难处理工业废水领域采用膜分离技术，已成为行业的发展方向。
在回用水领域，目前市政污水回用处理比较盛行“双膜法”工艺，即将两种不同的膜装置组合在一起，形成回用水处理工艺流程。根据回用领域的不同，膜的种类可以是微滤、超滤和反渗透的组合。
针对工业废水领域的回用，基于废水的循环利用，或是“零排放”的环境压力，或是为了治理某种难处理废水的污染的原因，膜技术的应用较为多样化。
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