渗透汽化膜使用的是致密膜、有致密皮层的复合膜或非对称膜。原料液进入膜组件，流过膜面，在膜后侧保持低压。由于原液侧与膜后侧组分的化学位不同，原液侧组分的化学位高，膜后侧组分的化学位低，所以原液中各组分将通过膜向膜后侧渗透。因为膜后侧处于低压，所以组分通过膜后即汽化成蒸气，蒸气用真空泵抽走或用惰性气体吹扫等方法除去，使渗透过程不断进行。

原液中各组分通过膜的速率不同，透过膜快的组分就可以从原液中分离出来。从膜组件中流出的渗余物可以是纯度较高的透过速率较慢的组分的产物。对于一定的混合液来说，渗透速率主要取决于膜的性质。釆用适当的膜材料和制造方法可以制得对一种组分透过速率快，对另一组分渗透速率相对很少，甚至接近零的膜，因此渗透汽化过程可以有效的分离液体混合物。

渗透汽化膜采用分子筛作为膜层材料（核心分离膜层），利用其规则的孔道实现不同组分间分子尺寸的分离，A型分子筛渗透汽化无机膜是通过A型分子筛晶体在管式陶瓷多孔支持体生长形成一层紧密堆积的膜层，孔径约为4.1A，大于水分子的动力学直径(~2.9A)而小于大多数有机溶剂的分子直径，对水分子表现出良好的择形选择性；另一方面，分子筛骨架中硅铝含量（Si/Al=1）使其具有强的亲水性，使得A分子筛渗透汽化无机膜特别适用于有机溶剂脱水。

渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术。依靠各组分在膜中的溶解与扩散速率不同的性质来实现混合物分离的新型膜分离技术过程。具有致密皮层的渗透汽化膜将料液和渗透物分离为两股独立的物流。料液侧则一般维持常压，渗透物侧则通过抽真空或载气吹扫的方式维持很低的组分分压。在膜两侧组分分压差的推动下，料液中各组分扩散通过摸，并在膜后侧汽化为渗透物蒸汽。