膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的特性实现不同组分的分离、提纯、浓缩或富集的过程称作膜分离。膜分离通常需要借助外界能量或化学位差的推动。膜分离利用广泛存在于自然界中，尤其是生物体内，例如在鸡蛋蛋壳下面有一层细胞膜，属于半透膜，其作用是让空气通过来保持卵的呼吸，同时阻止水分蒸发营养流失。
气体分离是膜分离技术的一个重要应用场景，1979年Monsanto公司研制的PRISM膜分离器成功应用。我国现已开发出天然气膜法净化、脱水、提氦、轻烃回收等应用技术。
氦气在工业生产中有重要作用：半导体工业中用于生成锗和硅晶体的保护气及某些混合气的底气；电子工业中用作运载气、激光气；还用于填充气球、温度计、电子管、潜水服、原子反应堆和加速器、冶炼、焊接等。
空气中氦气含量仅有5×10－6，从空气中提氦经济性太差。天然气中氦气含量由千分之几到百分之几，从天然气中提纯氦是目前氦商业应用的唯一来源。工业上常用的氦气提取和纯化的方法主要有深冷分离法和膜分离法。
深冷分离法较为成熟，通常需要在－190℃下操作，能耗、成本较高；膜分离法能耗、成本低，但氦气收率低、膜的稳定性不佳，未实现大规模的工业应用。
美国是全球最主要的氦生产国，氦气产量占全球总产量的一半以上。中国目前运行的四川荣县东兴场镇天然气提氦装置建于2012年，日处理天然气40万立方米，年产纯氦21万立方米，氦收率大于96．5％，产品粗氦纯度为90％～95％。粗氦运输到中国石油西南油气田成都天然气化工总厂进行氦的纯化精制，生产纯度为99．999％～99．9999％的产品供给用户。
那么如何从天然气中提取氦气呢？首先利用甲基二乙醇胺溶液作为脱碳溶液，将天然气中的二氧化碳脱除到50×10－6以下，然后进行分子筛脱水，水含量降低至1×10－6后进入提氦单元，通过深冷分离在第一分离塔中实现氦与甲烷分离，第二分离塔中实现氦与大部分氮气的分离，获得75％左右的粗氦，之后通过钯催化脱除残余的氢气，进入膜分离反应器，得到90％～95％的粗氦。在精制单元，进一步将氢脱除到5×10－6以下，经过分子筛深度脱水及冷凝吸附后获得高纯度的氦气作为产品销售。
膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、石油、水处理、电子、仿生等领域。
