沼气提纯中膜提纯的工作原理是让气体有选择性的透过膜的表面。气体透过薄膜的驱动力是渗透侧（中空纤维内部）分压和透过侧（中空纤维外部空间）分压之间的差异。即气体膜分离是借助气体各组分在膜中渗透速率的不同而实现的，渗透推动力是膜两侧的分压差。膜材料主要是某些聚合材料如醋酸纤维、聚酰亚胺等制作。当膜两边存在压差时，渗透率高的气体组分以很高的速率透过薄膜，形成渗透气流，渗透率低的气体则绝大部分在薄膜进气侧形成残留气流、两股气流分别引出从而达到分离的目的。通过膜组件的合理组合，可以获得不同纯度的甲烷浓度，当然，甲烷的回收率也随之变化。膜法工程设计的重要的目的是在保证产品气指标的前提下获得大的回收率，和降低运行成本。