膜分离技术是当前废乳化液破乳的热点工艺，其原理是利用油分子和水分子的粒径大小不同来分离的，可以直接分离，而且膜分离还存在稳定性好、不添加任何试剂、能耗低、分离效率高、不与微生物发生作用、耐酸碱较强的优点。当然，膜分离还存在膜污染和浓差极化问题。张伟军等研究了震动膜对乳化液处理效果，实验结果表明：振动膜对COD去除率可以达到90%以上，油的去除率可以达到99%，悬浮物去除率达到100%。而且膜污染现象大大减缓，膜通量一直维持在比较高的水平。王瑛等研究了预处理+无机陶瓷膜工艺处理乳化液废水，研究了操作压力、膜面流速、温度对膜通量的影响。当操作压力为0.36 MPa，膜面流速为4.66 m/s，温度为60 ℃时，膜通量为80 L/（m2·h） 油的去除率为99.9％，COD的去除率为99.1％。Nandi等利用微滤陶瓷膜对含油量50～150g/L的乳化液进行了研究，当实验中跨膜压差为206.8 kPa时，陶瓷膜对150 g/L的油水去除率大于98%，当油浓度大于250 mg/L时,通量衰减规律符合滤饼过滤模型。