通常把含有被分离组分的料液作为连续相，称为外相；接受被分离组分的液体称为内相；内相包在与外相不互溶的另一液相形成的微滴内，此液相称为膜相。

液膜是分隔与其互不相溶的液体的介质相，是被分隔两相液体之间的“传质桥梁”。通常不同溶质在液膜中具有不同的溶解度（包括物理溶解和化学络合溶解）与扩散系数，即液膜对不同溶质有选择透过性，从而实现溶质之间的分离。

液膜分离技术的原理是选择性渗透和促进传递。①选择性渗透。利用不同物质在液膜中的溶解度、扩散速度的不同，依靠膜对物质的选择透过性分离出目标组分。②促进传递。在内相中加入特定试剂，加快溶质传递速率、加强对溶质的选择性，以更快、更好地分离溶质。促进传递技术又可分为两类：第一类在内相中加入可与被传递物质反应生成难溶物质或水的试剂，使溶质在内相界面处的浓度接近于零，从而增大传质推动力；第二类在膜相中加入载体，载体在膜相与外相界面处与溶质发生可逆反应，生成更易溶于膜相的物质，在膜相中传递至膜相与内相界面处，并与内相中的反萃取剂发生反应，将溶质传递至内相，载体同时获得再生，大大提高了膜相对溶质的选择性，从而提高传质速率。

与传统的溶剂萃取相比，液膜分离技术具有如下特征。①实现了同级萃取与反萃取的耦合。在液膜分离过程中，萃取与反萃取分别发生在液膜的左右两侧界面，溶质从料液相被萃入膜相左侧，并经液膜扩散到膜相右侧，再被反萃入接受相，从而实现了二者的耦合。②传质推动力大，所需分离级数少。萃取与反萃取是同时进行，一步完成，同级萃取反应萃取的优势对于萃取平衡分配系数较低的体系更为明显。③试剂消耗量少。④溶质可以逆浓度梯度迁移。

液膜分离技术主要有以下应用。①烃类混合物及其他气体的分离。一些物理化学性质相近的烃类化合物用常规的蒸馏法和萃取法分离，既成本高又难以达到分离要求。采用液膜法进行分离具有简便、快速和高效等特点。一般待分离的烃类混合物为有机相，膜相为水相膜。已对分离苯-正己烷、甲苯-庚烷、正己烷-苯甲苯、乙烷-庚烷、正己烷-环己烷、庚烷-乙烯等混合体系进行了成功实验。②含酚废水处理。中科院大连化物所、上海市环保所、华南理工大学等研究单位相继进行了含酚废水的试验研究，并部分应用于生产中。戚秀云、李霞应用液膜法处理高浓度苯酚生产废水，可使废水酚含量由3000毫克/升降至100毫克/升以下，除酚率达99%以上。③其他领域中的应用。除上述领域中的应用性研究之外，在生物化工、生物制药等领域中也较有前景。研究的典型对象包括氨基酸、乙酸和丙酸、柠檬酸、乳酸、青霉素等。