分離膜的分類方式多種多樣。根據膜材料分為天然膜和合成膜。天然膜包括生物膜、天然物質改性或再生而制成的膜；合成膜包括有機膜和無機膜。其中應用為廣泛的是有機合成膜，其特點為制備工藝簡單、膜元件容積率高、價格低廉、分離效率較高，但化學穩定性差、耐溫性差、機械強度差、耐清洗能力差。

 

按分離過程的推動力分類：以膜兩側壓力差為推動力的膜分離過程為微濾、超濾、納濾、反滲透等；以電位差為推動力的膜分離過程為電滲析與樹脂床電滲析等。

根據膜的結構形式分類，分為多孔膜與致密膜。具有多孔和開口結構的膜為多孔膜，致密膜則不存在透孔。一般而言，超濾、微濾等多孔膜的分離精度較低，僅可以分離水中的懸浮物、有機物等大顆粒物質；而致密膜的分離精度較高，可以分離水中的離子或分子成分。

 

根據膜的結構均勻與否，多孔膜與致密膜各自又可再分為均質膜與非均質膜，均質膜的膜體結構在膜表面垂直方向上均勻一致，非均質膜的膜體結構在膜表面垂直方向上不均勻。一般而言，均質膜的膜阻力較大、分離效率較低；非均質膜的膜阻力較小、分離效率較高。而且，均質膜易于污染、不易沖洗，非均質膜不易污染、易于沖洗。值得注意的是，由于復合膜的復合層與基層的連接較弱，復合膜結構一般不適合反向沖洗。

 

根據膜元件結構分類，膜元件可劃分為板式膜、折疊膜、管式膜、中空膜、卷式膜等不同結構形式。各類膜結構在比表面、過流方式、壓力支撐、清洗條件等方面各有優劣。例如，板式膜的結構簡單、不易斷裂、對原液要求較低，但比表面小、設備效率低；而中空膜的結構復雜、易于斷裂、對原液要求較高，但比表面大、設備效率高。目前超濾及微濾膜元件結構多為中空式，反滲透及納濾膜元件結構多為卷式。