Pemisahan membran adalah teknik yang digunakan dalam ilmu pengetahuan dan industri untuk memisahkan zat dari campuran dengan menyaring campuran itu melalui membran berpori. Zat yang disaring dapat berupa cairan atau gas. Pemisahan membran memiliki banyak aplikasi praktis, termasuk penyaringan air dan pembuatan larutan pekat. Jenis utama dari proses pemisahan membran adalah reverse osmosis, nanofiltrasi, ultrafiltrasi dan mikrofiltrasi.
Ketika larutan umpan atau gas dilewatkan melalui membran berpori di bawah tekanan tinggi, zat tertentu dari campuran itu akan menembus membran ke area bertekanan lebih rendah, tetapi zat lain tidak dapat melakukannya. Konsistensi dan komposisi kimia membran menentukan bahan mana yang melewatinya. Misalnya, membran yang memiliki pori lebih besar akan cenderung membiarkan partikel besar dan kecil masuk, dan membran yang memiliki pori lebih kecil akan mengeluarkan partikel yang lebih besar. Demikian pula, membran yang memiliki komposisi kimia tertentu mungkin dirancang untuk menyaring senyawa tertentu secara kimia.
Dalam reverse osmosis, dua larutan terkandung di sisi berlawanan dari membran — satu yang lebih pekat dan yang lain lebih encer, atau kurang pekat. Kecenderungan alami air untuk berdifusi dari area dengan konsentrasi rendah ke area dengan konsentrasi tinggi dibalikkan oleh tekanan yang diterapkan pada larutan dengan konsentrasi tinggi. Hal ini menyebabkan air mengalir keluar dari larutan yang sangat pekat melintasi membran, membuat larutan itu menjadi lebih pekat dengan penghilangan air. Susu evaporasi dan produk kental lainnya dapat dibuat melalui proses ini.
Nanofiltrasi biasanya digunakan dalam pengolahan air untuk menghilangkan rasa asin atau kandungan mineral yang tidak diinginkan. Metode ini menghilangkan garam, seperti natrium dan kalium, dari cairan. Membran yang digunakan dalam nanofiltrasi memiliki ukuran pori yang sedikit lebih besar daripada yang digunakan dalam reverse osmosis.
Ultrafiltrasi dan mikrofiltrasi digunakan untuk memisahkan partikel yang lebih besar sambil membiarkan partikel yang lebih kecil melewati membran. Virus, bakteri, dan zat padat tersuspensi dikecualikan oleh membran berpori yang lebih besar ini. Seringkali, ultrafiltrasi atau mikrofiltrasi akan digunakan bersama dengan metode filtrasi yang lebih halus sebagai bagian dari proses industri secara keseluruhan.
Banyak industri menggunakan pemisahan membran sebagai bagian dari operasi rutin mereka. Misalnya, menghilangkan garam dan mineral yang merusak yang dapat menimbulkan kerak atau korosi pada sumber air adalah penting dalam pengoperasian boiler. Pemisahan membran juga dapat digunakan untuk mendapatkan kembali senyawa kimia dari aliran limbah. Desalinasi adalah metode lain di mana pemisahan membran banyak digunakan untuk menghasilkan air minum berkualitas tinggi.