渗透汽化膜分离技术对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除、废水中少量有机污染物的分离及水溶液中高价值有机组分的回收具有明显的技术上和经济上的优势；近十年来，渗透汽化过程的应用领域还推广到有机混合物及同分异构体的分离；它还可以同生物及化学反应耦合，将反应生成物不断脱除，从而使反应转化率明显提高。双膜法生产无水乙醇的新工艺，即将生物发酵与渗透汽化、蒸汽渗透技术进行耦合制备燃料乙醇的新工艺。渗透汽化膜分离技术的核心在于膜，对于特定的待分离体系，膜材料的结构和物理化学性质对渗透汽化分离性能及性能的稳定性起着决定性作用。

渗透汽化膜分离技术机理主要是溶解扩散过程，其是利用致密聚合物膜分离液体混合物的组分并溶解扩散性质的膜技术。

实际上，渗透汽化膜分离技术传质过程分为三个部分：（1）小分子在侧膜表面渗透溶解；（2）在梯度作用下通过膜扩散；（3）渗透侧膜表面的蒸发。

在典型的操作环境中，第3步（汽化过程）非常快并且对整个传质过程几乎没有影响，而第3步（溶解过程）和第2步（扩散过程）不仅取决于聚合物薄膜。性质和状态也与渗透分子的性质，渗透分子之间以及渗透分子和聚合物材料之间的相互作用密切相关。因此，渗透汽化膜蒸发过程实际上是溶解 - 扩散过程的研究。

将待分离的有机混合物加热至一定温度后，在常压下将其与渗透蒸发膜一侧的膜接触，并将膜的另一侧（下游侧）抽空或载气被吹扫以保持低压。因此，渗透组分在膜的两侧上的蒸气分压差（或化学梯度）下溶解并扩散通过膜，并在膜的渗透物侧表面上蒸发，并且蒸汽直接排出或冷却。冷凝器然后转化为液态，不通过膜的渗余物直接流出膜分离器，从而达到浓缩分离的目的。