超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05μm～1nm之間，實際應用中一般不以孔徑表征超濾膜，而是以截留分子量(MWCO，又稱切割分子量)來表征。MWCO是指90%能被膜截留的物質的相對分子質量。例如，某種膜的截留分子量為10000，就意味著相對分子質量大于10000的所有溶質有90%以上能被這種膜截留。一種膜制作好后，就要用實驗手段測定其截留分子量和純水通量，以反映膜的分離能力和透水能力。超濾截留微粒范圍大約是1～20nm，相當于相對分子質量是500～300000的各種蛋白質分子或相當粒徑的膠體微粒，所以超濾膜主要用于溶液中的大分子、膠體、蛋白質、微粒等和溶劑的分離。

超濾過程的基本特性

超濾膜的分離原理可用篩分機理來解釋，其截留率取決于溶質的尺寸和形狀(相對于膜孔徑而言)。事實上，超濾和微濾是基于相同的分離原理的類似的膜過程，兩者主要的差別在于超濾膜具有不對稱結構，其皮層要致密得多(孔徑小，表面孔隙率低)，因此，流體阻力比微濾 膜要大得多。

超濾膜對大分子溶質較易截留的原因主要是：

(1)在膜表面及微孔內的吸附(一次吸附)；

(2)在孔中的停留而被去除(阻塞)；

(3)在膜表面的機械截留(篩分)。

由于理想的分離是篩分，因此要盡量避免一次吸附和阻塞的發生。典型的超濾過程

一次吸附或阻塞程度主要取決于溶質的濃度、過濾量、膜與溶質間相互作用的程度等因素。當初始濃度高、過濾壓力大、膜薄、有表面活性劑存在時，一次吸附量急增。如果孔徑比粒徑大得多，則得到Ⅰ形曲線；若孔徑與粒徑為同一數量級，則得到Ⅱ～IV形曲線。在初期階段，由于溶質在膜和細孔內的一次吸附，所以濾液中溶質濃度低。當膜的內外被溶質覆蓋，濾液中溶質的濃度與原液中溶質濃度或相同(曲線Ⅰ)，或適當降低，或緩慢地增加。在產生阻塞的異常過濾時，濃度達到最大值，然后下降。在孔徑比粒徑大得多時，殘留液的濃度不會變化，只有發生篩分現象時，殘留液的濃度才上升。這種現象在有阻塞時也同樣出現。當添加其他粒子而產生阻塞時特別明顯。阻塞也可能由于溶質在膜與溶液的界面上產生沉淀而引起。

增加過濾壓力，會使強烈吸附層外沿的溶質吸附層剝落，結果減少了一次吸附的范圍。若添加表面活性劑，則表面活性劑在膜面被選擇吸附。于是，也減少了溶質的一次吸附。阻塞在高濃度和高過濾壓力下容易發生，增加膜的厚度或添加其他粒子時，阻塞會更嚴重。但是與一次吸附一樣，添加表面活性劑會減少阻塞，使透過速度增加。這是由于超濾的細孔壁被覆蓋了，因而相對增大了流動性。