膜技术与反渗透结合工艺使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按解离离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应，阴极水呈碱性，阴极上容易结垢。

膜技术与反渗透结合工艺阴、阳离子交换膜层热压成型法
这种方法的基本过程是将干燥的阴、阳离子交换膜层叠放在用聚四氟乙烯薄膜覆盖的不锈钢板中，排除内部气泡，加热加压制得双极膜。由这种方法制得的双极膜，可能会因为阴、阳两膜层的相互渗透，固定基团的静电相互作用，在中间界面层形成高电阻区域，使双极膜的工作电压升高。
 
一膜层在另一膜层上流延成型法

这种制备方法的基本过程是在阴离子交换膜层上覆盖一层分散有阳离子交换树脂的聚合物溶液，或者在阳离子交换膜层上覆盖一层分散有阴离子交换树脂的聚合物溶液，经干燥而制得双极膜。也可以直接用液态的离子交换材料，如二-(2-乙烯基-己基)-焦磷酸、三辛基甲基氯化铵等，代替离子交换树脂分散的聚合物溶液。为了使两膜层能结合紧密，在覆盖前可对阴膜层或阳膜层的表面进行粗糙化处理，如砂纸打磨，表面压花(纹)，等离子体表面蚀刻等。