Membransko odvajanje je tehnika koja se koristi u znanosti i industriji za odvajanje tvari iz smjese filtriranjem te smjese kroz poroznu membranu. Tvar koja se filtrira može biti tekućina ili plin. Membransko odvajanje ima mnoge praktične primjene, uključujući filtraciju vode i stvaranje koncentriranih otopina. Glavne vrste procesa membranskog odvajanja su reverzna osmoza, nanofiltracija, ultrafiltracija i mikrofiltracija.
Kada se napojna otopina ili plin propušta kroz poroznu membranu pod visokim tlakom, određene tvari iz te smjese će prožimati membranu do područja nižeg tlaka, ali druge tvari neće to moći. Konzistencija i kemijski sastav membrane određuju koji materijali prolaze kroz nju. Na primjer, membrana koja ima veće pore će propuštati velike i male čestice, a membrana koja ima manje pore će isključiti veće čestice. Slično, membrana koja ima određeni kemijski sastav mogla bi biti dizajnirana da kemijski filtrira određene spojeve.
U reverznoj osmozi dvije se otopine nalaze na suprotnim stranama membrane – jedna je koncentrirana, a druga vodenija ili manje koncentrirana. Prirodna sklonost vode da difundira iz područja niske koncentracije u područje visoke koncentracije preokrene se pritiskom na visoko koncentriranu otopinu. To uzrokuje da voda istječe iz visoko koncentrirane otopine preko membrane, čineći tu otopinu još više koncentriranom uklanjanjem vode. Evaporirano mlijeko i drugi kondenzirani proizvodi mogu se napraviti ovim postupkom.
Nanofiltracija se obično koristi u procesu obrade vode kako bi se uklonio njezin slani okus ili nepoželjni mineralni sadržaj. Ova metoda uklanja soli, kao što su natrij i kalij, iz tekućine. Membrane koje se koriste u nanofiltraciji imaju nešto veću veličinu pora od onih koje se koriste u reverznoj osmozi.
Ultrafiltracija i mikrofiltracija se koriste za odvajanje većih čestica dok se manje čestice propuštaju kroz membranu. Ove membrane s većim porama isključuju viruse, bakterije i suspendirane čvrste tvari. Često će se ultrafiltracija ili mikrofiltracija koristiti zajedno s metodom finije filtracije kao dio cjelokupnog industrijskog procesa.
Mnoge industrije koriste membransko odvajanje kao dio svojih rutinskih operacija. Na primjer, uklanjanje štetnih soli i minerala koji bi mogli stvoriti kamenac ili koroziju u izvorišnoj vodi važno je u radu kotlova. Membransko odvajanje također se može koristiti za regeneraciju kemijskih spojeva iz toka otpada. Desalinizacija je još jedna metoda u kojoj se membransko odvajanje naširoko koristi za proizvodnju visokokvalitetne pitke vode.