分离膜与膜过程国家重点实验室由科技部和天津市政府于2015年1月联合发文批准建设，是目前为止国内唯一专业从事分离膜研究的国家重点实验室。实验室依托单位天津工业大学是我国最早从事中空纤维膜科学与技术研究的单位，1974年成立了膜科学与技术研究所，并研制出我国第一支产业化中空纤维膜组件。经过五十年的发展，在国家“六五”至“十四五”科技计划和天津市科技局连续支持下，实验室已拥有从事膜基础理论研究、新型中空纤维膜的研究与开发以及膜工艺开发等技术设备与研发条件，形成了一支膜科学与技术的高水平研究团队。2020年作为牵头单位获批教育部“膜分离科学与技术协同创新中心”，标志着实验室已建成重要的膜材料与膜过程应用基础技术创新服务平台。
实验室面向世界科学前沿和国家战略需求，针对膜分离技术在污水资源化、海水淡化、饮用水安全、大气污染控制与个体防护、生物工程等领域的实际应用，围绕分离膜成形机理、膜材料及功能化设计、膜集成技术与膜标准化三个方向开展研究，在膜材料、膜制备、膜过程及产业化方面形成了全链条的人才梯队，实验室现有包括美国工程院院士、全国杰出专业技术人才、长江学者、国家杰出青年基金获得者、国家百千万人才工程入选者等在内的固定人员80余名，形成了包括教育部和天津市创新团队在内的10余支特色鲜明的科研创新团队，拥有博士后流动站5个，博士点6个，硕士点13个，已成为膜领域专业人才的重要培养基地，并于2016年被科技部批准为国家级“创新人才培养示范基地”。
实验室注重科技创新和产业化推广。在微分相成膜过程控制方法、中空纤维膜多重孔结构控制理论、膜集成及污染控制技术、高效空气过滤用新型熔喷非织材料等方面获得系列突破，自2008年以来先后获国家科技奖励8项；2012年，以实验室核心技术培育国际知名的民族品牌“津膜科技”（300334）成功上市，建有亚洲最大的中空纤维膜生产基地、国家发改委新材料产业基地，其在全系列中空纤维膜及其应用工艺与装备的研究开发方面居国内领先地位，产品远销30多个国家和地区。2022年建立沧州市天津工业大学研究院，研究院占地8000余平米，产业园区占地50000余平米，总投资4.8亿元，预计实现产值6.3亿元。
实验室有分析测试中心、膜性能评价中心和标准化研究中心三个公共平台，拥有近2亿元的现代分析测试仪器，可实现从膜材料微环境的物理和化学结构到膜应用过程中结构演变等进行精密监测和分析。
实验室坚持“开放、流动、联合、竞争”的运行机制，广泛开展国内外学术交流与合作，与美国、德国、澳大利亚、英国、日本、新加坡、韩国、南非等国科研机构开展了广泛的合作与交流，并于2017年获批科技部国家级“分离膜科学与技术国际联合研究中心”、2018年获批教育部、国家外专局“分离膜学科创新引智基地”（“111”计划），已成为我国分离膜领域重要的对外合作平台。
近年来，实验室更加注重高质量发展，在人才引进、牵头重大项目、顶级水平科研成果方面持续突破。未来，实验室将瞄准国家在资源、环境、能源、生物医药等领域的战略需求，突出中空纤维膜特色，发展高性能和功能化分离膜技术，面向面向世界科技前沿、经济主战场、国家重大需求、人民生命健康，，努力把实验室建成特色鲜明、机制完备的国家重点实验室，不断提升中国分离膜科学和技术水平，引领分离膜产业发展，共筑科技强国梦。
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