膜分离除氨是利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。气水分离膜脱除氨氮即是一种较为理想的方法。
氨氮在水中存在着离解平衡，随着pH值升高，氨在水中NH3形态比例升高，在一定温度和压力下，NH3的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡原理，在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持“假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动”。脱气膜从废水中脱氨就是遵从这一原理而进行设计的，在膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是吸收液(如水、酸性水等).当左侧温度大于20度，pH值大于9，左侧气体分压大于右侧气体分压时，并保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH4+就变为氨分子NH3，并经原料液侧介面扩散至膜表面，在膜表面分压差的作用下，穿越膜孔，进人吸收液，迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。
该过程的实质是扩散与吸收的连续过程，解吸与吸收在膜的两则同时完成。副产品铵盐的质量浓度可达20%～30%，成为清洁的工业原料，而废水中的氨氮可以降至1mg/L以下，适用于煤化工、制药、冶金等行业的高浓度氨氮废水处理。
脱气膜用于废水脱氨的优点:
(1)氨脱除率高，可将废水中氨的含量降到5mg/L以下;
(2)运行成本低，只有传统工艺的5%以下;
(3)设备占地面积小，只有传统工艺的1/3以下;
(4)无氨气泄露，实现清洁生产。