20世纪80年代初，一个将膜过程和液-液萃取过程结合的膜萃取(membrane extraction)过程开始出现。在膜萃取过程中，两非互溶相由多孔膜隔开，通过膜孔接触，两相中的一相能够润湿膜孔而另一相则不能润湿膜孔。两不互溶溶剂之间的传质发生在微孔膜孔口的液/液界面处，该孔口侧不被接触的溶液所润湿，从而防止了扩散进入另一相。微滤膜或超滤膜通常被用于膜萃取过程，为两个不互溶相提供接触界面。在此过程中，膜不发挥选择性，而只是起到为两相提供界面的作用。溶剂能够通过反萃取剂再次萃取溶质而获得再生，如图所示为膜萃取和反萃取过程示意图。

　　膜萃取的传递过程是在把料液相和萃取相分开的微孔膜表面上进行的。因此，它不存在通常萃取过程中液滴的分散与聚集问题。膜萃取的优点如下：

　　膜萃取通常由载体辅助进行，载体在第一个膜组件中的界面处与溶质反应，并在另一个膜组件中的界面处释放。在载体介导的膜萃取过程中，萃取反应动力学起到很重要的作用，因此需要特别关注。溶质分配系数的浓度依赖性是另一个需要考虑的参数，它影响浓度梯度，并可能导致整体传质系数随浓度发生变化。文献中已建立了一些数学模型，如早期的静态传质系数、可变分布系数，而后期的模型则考虑了萃取与反萃取界面的形成与脱离反应动力学、基于反应动力学的阻力分析，这种反应动力学与依赖于溶质与载体浓度的总阻力有关，它的范围可能在30%~80%之间。