中空纤维超滤膜是由高分子材料经特殊工艺制成的不对称半透膜,它是中空的毛细管，管壁上密布微孔,超滤膜的孔径约为0.01-0.1微米，分子量截止值约为6000-500000道尔顿。原液在压力的作用下，在膜内外流动，其中溶剂或小分子可以通过膜，收集后成为超滤液，而其中的大分子物质、胶体颗粒和细菌被截留在膜外，由原液带循环。

中空纤维超滤膜是超滤技术中应用最广泛的结构之一。由于中空纤维超滤膜的连续生产，膜质量容易均匀，优良的膜一般无缺陷，模块内膜堆积密度大，膜面积大，所以体积比其他配置小。中空纤维超滤膜组件的质量除了外观之外，差别很大，它的膜分离技术具有操作简单、能耗低、无二次污染等优点，应用领域不断扩大。目前膜分离技术，尤其是超滤技术，因其具有灵活、高性价比、高效、环保等优点，已被广泛应用于污水处理、水质净化、蛋白质浓缩、酶解、酶提取等诸多领域。然而虽然传统的高分子中空纤维超滤膜被广泛应用，但其机械性能低、水通量小、亲水性和抗污染性能差，所以为了降低成本，提高膜的抗污染能力，延长膜的使用寿命，制备高亲水性、高抗污染的中空纤维超滤膜是关键。现在新研发的中空纤维超滤膜组件系统中，数万根中空纤维膜丝组装在一个塑料薄膜外壳中，原水沿膜纤维内部流入，平行于膜表面流动。原水可以流过每个中空纤维，从模块的一端流到另一端，而不与过滤水接触。过滤水或渗透物出口是位于膜中心的多孔管，渗透液从中空纤维丝中流出，并被收集到多孔中心管中，然后分别通过膜的两端流出。当进水水质变化较大时，出水水质仍然稳定，对水源有较好的适应性。

  近年来，大多数研究集中在通过引入无机二维纳米材料来改善中空纤维超滤膜的性能。典型的二维纳米材料，如氧化石墨烯纳米材料及其衍生物，由于其高长径比、低密度、良好的力学性能和提供额外水通道的能力，在膜分离领域显示出广阔的应用前景。