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油气回收膜分离方法是透过碳氢化合物VOCs与空气在膜中的蔓延性能（即渗透速率）之差来构建剥离，即让碳氢化合物VOC与空气混合物在一定压差的推动之下通过膜的“过滤器”，因此，混合物中的烃类挥发性有机化合物可首先通过膜分离和回收，并选择性地截留空气。由于碳氢化合物挥发性有机化合物难引爆，为了安全性行驶并避免气体腐蚀膜组件中的膜设备，它通常用作透过侧加压在膜的两边产生压差
日本NKK公司于1988年修建了油库之中第一台油气回收膜装置，用作处置含15%-20%烃类VOCs的汽油油和气体空气混合物经处置之后，废气空气之中残余的碳氢化合物VOCs含量高于5%。1989年德国GKSS研究中心修建了第一台膜分离油气回收处理装置之后，20世纪90年代初，由于使用膜分离方法剥离碳氢化合物，世界之上首次开启了用作加油站天然气过程的膜分离油气田销毁处理装置，挥发性有机化合物不能100%纯度剥离，可以蒸馏。因此，对于对油气排放浓度建议严苛的场合，如果单独采用膜分离技术，即使融资低，也很容易达标准。此时，可采用膜分离技术与其他技术相结合的过程然而，从加油站的具体情况来看，pre冷凝+膜分离组合工艺相对国民经济恰当。此外，一些有机蒸汽的渗透活化能为负值，温度减少，渗透速率减少；对于O2和N2等小分子气体，渗入活化能为正，温度减少，渗透速率减少。因此，低温有助于有机蒸汽的膜剥离
美国MTR公司使用传输凝结和气体膜分离的集成系统来销毁废气中的VOCs。含挥发性有机化合物的废气在传输之后转入冷凝反应器。冷凝液体之中含大量VOCs，剩余气体转入膜组件，剩余气体间接排入大气；渗入气体含有挥发性有机化合物，这些挥发性有机化合物被重复到压缩机的进口。由于VOCs在装置中的循环，电路中的VOCs浓度急速下降。当转入凝结的压缩气体达冷凝浓度时，挥发性有机化合物将上升。该工艺回收的挥发性有机物包含20种苯、甲苯、丙酮、三氯乙烯等。
