由于單一膜存在制膜工藝復雜、膜的重復性差、制備小孔徑膜困難、質脆柔韌性差、成本高等缺點，因此研究者們將2種單一膜復合在一起，使其同時具備2種或多種單一膜的優點。目前國內外研究的復合膜主要是有機-無機復合膜。常用的無機材料主要有TiO2、SiO2、Al2O3等，常用的有機材料主要有聚砜、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚乙烯吡咯烷酮。張裕卿等報道了聚砜-Al2O3復合膜處理油田含油污水，復合膜的截油率可達90%，出水滿足油田回注水標準，而且復合膜經過清洗后，水滲透通量能回復到原始通量的85%。王樞等采用界面聚合法對PVDF超濾膜進行表面改性，制備出了具有抗污染的聚酰胺/聚乙烯醇復合超濾膜，在復合膜水通量為190L/(m2·h)時，復合膜的截油率可達98.5%以上，出水含油量小于1.6mg/L，膜性能均優于單一的PVDF膜。吳春金等以混合醋酸纖維素微孔膜為支撐膜制備了聚乙烯醇復合超濾膜，對模擬含油污水的處理實驗結果表明，該復合膜的截油率可達90%以上，且具有良好的耐油污染性能。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　Lu等采用相轉化法制備出了管式Al2O3-PVDF復合超濾膜，并將其用于處理大慶油田含油水，結果表明，出水含油量和懸浮固體含量均低于1mg/L，化學需氧量(COD)和總有機碳(TOC)的去除率分別為90%和98%以上，而且清洗后的膜通量恢復率可達100%。Ong等以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為添加劑，以TiO2和聚偏氟乙烯(PVDF)為原料，制備了PVDF-PVP-TiO2復合超濾膜，當PVDF膜中TiO2的質量分數為2%時，該復合膜的性能最佳，膜通量可達70.48L/(m2·h)，截油率更是高達99.7%，但是當含油量由從250mg/L增大到1000mg/L時，膜通量下降較快。