膜分離有機蒸氣回收系統是通過溶解-擴散機理來實現分離的。有機氣體分子與膜接觸后，在膜的表面溶解，進而在膜兩側表面就會產生一個濃度梯度，因為不同氣體分子通過致密膜的溶解擴散速度有所不同，使得氣體分子由膜內向膜另一側擴散，最后從膜的另一側表面解吸，最終達到分離目的，實現有機物的回收或去除。
相對于其他的傳統分離方法，如熱破壞法、吸附（活性炭、多孔樹脂）、氧化法、生物處理、冷凝回收、液體吸收等，有機物優先透過的滲透汽化膜過程，具有安全、效率高、能耗低、無二次污染、環境友好、設備流程簡單（易放大）、可連續操作等優勢。
工藝流程：VOC原料氣通過風機/壓縮機輸送至冷凝器（除水/高難度有機物），然后進入膜組件（具體膜組件連接方式視實際工藝情況設計），原料氣中的有機物擴散并在膜表面溶解滲透，在滲透側冷凝回收。
