膜分离法是借助外来压力，利用半透膜实现溶液分离的过程，它包括超滤法、反渗透法和电渗析法三种，目前电泳涂漆主要采用超滤装置。
(1)电泳涂漆中的超滤系统。在电泳涂漆中安置超滤系统可起两方面作用：一是回收带走的涂料，消除电泳漆对水的污染；二是提取电泳槽中的低相对分子质量的污垢杂质，如不需要的盐类等，可使槽内漆液恢复物性，从而保证电泳涂层的质量。
超滤系统的主要装置是超滤器，超滤器可分为板式、螺旋式、管式和空心纤维管等形式。其中，空心纤维超滤器是近年来出现的一种新型超滤器，管式超滤器在我国应用较为广泛。
超滤系统中，漆液循环一般采用单级离心泵，压力不超过0.5MPa。超滤装置与电泳涂漆设备连接方式有多种：如独立组装形式，即是超滤系统和电泳槽的搅拌系统组合在一起；馈给-泄流组装形式，就是在超滤系统中另外设置超滤循环泵，使漆液在管中馈给循环以增大超滤装置的供液量。
从废水处理的角度来说，在阴极电泳涂漆施工中，超滤装置与电泳后的工件清洗组成半封闭或全封闭系统基本无废水排出(只在阳极系统中，有少量废水排出)。
目前，国内生产的超滤器尚不理想，主要是超滤膜达不到要求，现国内使用的超滤器大都是进口的。
(2)电渗析法。电渗析法是20世纪70年代来在离子交换技术基础上发展起来的，目前用它来处理工业废水的工作已取得不少进展，并引起了人们的重视。
水中离子状态存在的杂质在电场作用下，正、负离子分别向阴、阳两极移动，在两极间有若干对离子交换膜，由于阳膜只允许通过正离子，阴膜只允许通过负离子。因此，正离子在移动过程中能透过阳膜而不能通过阴膜，负离子则相反。
具有选择透过性的离子交换膜是电渗析器的关键部件，其性能好坏，直接影响到净水效果及能量消耗。离子交换膜是由离子交换树脂制成的薄膜，可看成是一种聚电介质。树脂上的可交换活性基团，在水中电离成电荷符号不同的两部分：电离的活性基团和可交换离子。可交换离子进入溶液中，电离的活性基团仍在膜上。对阳膜来说，带正电荷的可交换离子进入溶液，则使阳膜带负电，它对正离子有静电吸引力，因而在外加直流电场作用下，溶液中的正离子将受到吸引而透过，负离子则受到排斥而不能透过；对阴膜则正好相反，这种性质称为选择透过性。电渗析就是利用了这种特性。
电渗析法的主要特点是，它省去了普通离子交换法所需的再生过程。因此，设备简单，但是要消耗电能，而且由于废水水质的复杂性，所以用来处理工业废水时，所要考虑而待解决的问题比用它来处理工业用水则更多些。
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