气水分离膜去除氨氮的工作原理如下：氨氮在水中存在着离解平衡，随着PH升高，氨在水中NH₃形态比例升高，在一定的温度和压力下，NH₃的气态和液态两相达到平衡。根据化学平衡移动的原理，即吕．查德里（A.L.LE Chatelier）原理：在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的，化学平衡只是在一定条件下才能保持。“假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。”遵从这一原理进行了如下设计理念（见图）。

其中，T₁，T₂为膜两侧的温度；P₁，P₂为膜两侧的压力；PH₁，PH₂为膜两侧溶液的PH值。在膜的一侧是含氨氮的废水（原料液），另一侧是酸性水溶液（吸收液。当氨氮废水的温度T₁＞20℃，PH₁＞9，P₁＞P₂保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH₄⁺就变为氨分子NH₃，并经废水侧界面扩散至膜表面，在膜两侧表面氨分压差的作用下穿越膜孔，进入吸收液，立即膜吸收法去除氨氮的原理图 与酸性溶液中的H⁺反应生成非挥发性的、不能逆扩散的NH₄⁺。反应方程是：

 2NH₃ + H₂SO₄  = （NH₄）₂SO₄

     NH₃ + HNO₃  =  NH₄NO₃

    该过程的实质是膜蒸发、扩散与吸收的连续过程，解吸与吸收在膜的两侧同时完成。副产品铵盐的质量浓度可达20%～30%，成为清洁的工业原料，而废水中的氨氮可以降至15mg/L以下或任意要求指标。

该项技术适用于各种氨氮废水的治理，包括高浓度、高含盐量、可生化性差的氨氮废水，已经在稀土、AC发泡剂、催化剂、农药、皮革、生物制药、垃圾渗沥液等多个行业得到了大规模的工程应用，技术成熟可靠，设备运行稳定。