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Os filtros de membrana são finas películas microporosas utilizadas para capturar ou reter partículas de impurezas contidas no ar. Com taxas de eficiência de mais de 99% de remoção de partículas, estes materiais semipermeáveis possuem a mesma eficiência dos filtros de ar HEPA. Como resultado, estes dispositivos de filtração compactos são vistos em uma série de indústrias. No setor de eletrônicos, em laboratórios de ciências e pesquisas, na área de saneamento, nas indústrias biofarmacêuticas e médicas, entre muitas outras, é muito comum o uso de filtros de membrana como meio de purificação do ar. Como esses mecanismos não requerem o uso de produtos químicos ou aditivos, quando aplicados em conjunto com alguns sistemas de filtragem, eles são seguros para uso e possuem baixo custo de produção e de manutenção. Além disso, os filtros de membrana necessitam de energia mínima para sua instalação e funcionamento, pois podem ser instalados como filtros de linha dentro de tubos de fluxo pré-existentes.

Tal como acontece com todos os filtros, os modelos de filtros de membrana devem ser limpos regularmente para garantir sua funcionalidade ideal. Alguns processos como o de retrolavagem, interrupção de fluxo e diafiltração são meios eficazes para a limpeza automática desses tipos de filtros de limpeza industriais. Alternativamente, os filtros podem ser retirados, lavados e esterilizados em autoclave. O processo de filtração por membranas sucessivo reduz significativamente as necessidades de manutenção dos equipamentos e de muitos sistemas de filtragem, e é freqüentemente utilizado para melhorar a produtividade no setor industrial. Na confecção desses filtros, uma série de membranas são colocadas na composição do filtro com o tamanho dos poros progressivamente menores, primeiro para remover grandes partículas, permitindo aos filtros secundários reterem as micropartículas e microorganismos. Em alguns casos, o chorume preso aos poros da membrana pode ser reciclado e atraído de volta para um determinado sistema a fim de continuar a reduzir os custos operacionais, melhorando a produtividade das empresas.

Cabe destacar que as técnicas de nanofiltração, ultrafiltração e microfiltração empregam filtros de membrana. A função básica de cada uma é que um fluxo de ar é puxado através de um material fino com a função de permitir a passagem do ar, mas não das partículas mais finas. A composição da membrana deve ser cuidadosamente calculada para excluir as partículas indesejáveis, permanecendo semi-permeáveis. O fluxo de ar e de partículas devem ser ambos tomados em consideração durante a seleção. A matriz contínua de poros pode ser classificada como polimérica ou cerâmica. Apesar de a cerâmica ser um material empregado na constituição dos filtros de ar, ela é mais frequentemente utilizada na filtração de membrana líquida.

Materiais poliméricos e outros avançados materiais sintéticos variam de espessura, um fator significativo na escolha da membrana correta para uma determinada aplicação. Nitrocelulose, acetato de celulose, revestidos com PTFE, nylon, policarbonato e materiais mistos de éster de celulose são materiais de membrana comuns, muito eficazes para a fabricação dos filtros de membrana. Outras considerações a se fazer ao escolher o materal adequado para a produção dos filtros, além da porosidade e espessura, incluem eficácia, absorção, qualidade de passagem de fluxo e outros requisitos obrigatórios. O suporte dos filtros também deve ser adequado para a aplicação específica. Suportes de vidro, vidro sinterizado ou suportes de aço inoxidável, bem como os de poliéster são usados frequentemente para manter a membrana firme e no devido lugar. Os filtros de membrana são cada vez mais populares por afastarem a possibilidade de contaminação do filtro por partículas devido à possibilidade de haver escape de gás, o que ocorre com outros tipos de filtros fibrosos.