通常，膜工程應用研究的基本方法是通過實驗的方法在現有的商品膜中挑選合適的膜材料，進行操作條件的優化設計和工程的技術經濟分析，以此判斷工程的可行性。該方法可以對特定的陶瓷膜材料進行操作條件的優化設計，但選擇膜材料采用的還是實驗方法。事實上，膜過程的設計不僅是工藝參數的設計，膜的材料性能也會對膜過程的綜合經濟效益產生決定性的影響。為了實現對膜材料微結構的設計，必須建立膜功能與膜微結構參數之間的定量關系。目前關于陶瓷膜過濾過程的模型一般將膜視為“黑匣”，主要包括應用于多孔介質傳遞研究的布朗擴散、剪切誘導擴散和慣性升力等模型。這些模型主要是在特定膜基礎上對過程進行描述，只能對操作參數進行優化，不能用于微結構的設計。
膜分離所遇到的實際應用體系性質千差萬別，為了系統研究的需要，本課題組按照處理料液體系中組分的分散性將應用體系進行大致分類，主要包括：溶液、溶膠和懸浮液。典型的體系如剛性微細粒子與溶劑的混合懸浮物等，這類體系中由于懸浮粒子尺寸較小，一般的過濾方法很難進行處理，陶瓷膜法分離能取得較好的分離性能。溶膠體系中分散相尺寸介于溶液和懸浮液之間，以膠體形式存在，膜超濾和微濾主要是針對這類體系的分離純化或濃縮，多孔陶瓷膜在液體分離領域的應用中經常遇到類似的體系。溶液體系主要是指分散相以分子或離子形式存在，目前用于這些領域的膜大多為有機膜，無機膜的應用還處于研發起步階段。本課題組主要針對顆粒懸浮液與膠體體系的陶瓷膜過濾過程滲透性能與陶瓷膜微結構之間的定量關系進行了詳細研究，構建了不同應用體系膜功能與微結構關系模型，針對應用體系特性可以設計出合適的陶瓷膜。