小分子量的分子或離子能夠穿透一半透性的膜 (semi-permeable membrane)﹐我們稱為透析(dialysis)。巨大的分子如蛋白質﹐澱粉等則不能通過半透膜。在我們的身體裡就有許多透析的例子﹐例如從血液中將氧和養分送入細胞中﹐再把廢物從細胞移入血液；腎臟中有數百萬個腎元每天做著純化血液的工作﹐當腎臟失去功能時，只有靠洗腎機中的半透膜來完成工作了。 透析是純化蛋白質和核酸的重要技術之一﹐常以透析管的方式進行。透析管的膜一般是用cellulose membrane。在使用前﹐必須小心清洗以除去膜上的glycerin、硫化物、金屬離子和一些enzymes。

在選用膜時，還需注意的就是它的pore size。Pore size決定分子要大到什麼程度才不能穿過膜，我們稱做MWCO，即molecular weight cutoff 的簡稱。5000 MWCO會阻止分子量大於5000的分子穿透。 有兩項因素會影響透析的過程︰溫度和壓力。溫度的影響是在於分子擴散的速度。溫度提高時﹐分子移動的更快﹐自然透析的更快。但有些大分子如蛋白質對溫度敏感﹐必須在低溫下進行透析。另外增加壓力也會使透析加快﹐例如ultrafiltration是把透析袋放在真空中﹐使水和小分子很快的透析至膜外﹐達成濃縮的目的。 透析的另一個效應是Donnan potential的產生。例如透析蛋白質時﹐由於蛋白質本身常帶電核(如帶負電)﹐當小分子移出透析袋時﹐會有較多的cations 留在袋內﹐以平衡袋內蛋白質的電荷，這使得袋內和袋外產生一電位差﹐稱為Donnan potential。由於袋內的H+會比較多﹐因此pH值也會較低﹐這種現象在低鹽類濃度和無buffer的狀態下最為明顯。