Η μικροδιήθηση είναι ένας τύπος διήθησης που χρησιμοποιεί ειδικές μεμβράνες με μικροσκοπικούς πόρους που κυμαίνονται σε μέγεθος από 3.9 εκατομμυριοστά της ίντσας (περίπου 1 μικρόμετρα) έως 390 εκατομμυριοστά της ίντσας (περίπου 10 μικρόμετρα). Το μέγεθος των πόρων είναι αυτό που δίνει το όνομά του στο microfiltration. Χρησιμοποιείται για την αφαίρεση όλων των σωματιδίων που είναι μεγαλύτερα από 39 εκατομμυριοστά της ίντσας (περίπου 1 μικρόμετρο) από ένα διάλυμα.
Η θερμική αποστείρωση τυπικά δεν είναι επιθυμητή για χρήση με όλα τα υγρά. Ορισμένα ποτά, όπως ο χυμός, το κρασί και η μπύρα, χάνουν τη γεύση τους όταν ζεσταίνονται. Ομοίως, ορισμένα φαρμακευτικά προϊόντα χάνουν την αποτελεσματικότητά τους όταν θερμαίνονται. Μία από τις κύριες χρήσεις της μικροδιήθησης είναι η κρύα αποστείρωση. Τα βακτήρια είναι μεγαλύτερα από ένα μικρόμετρο σε μέγεθος, επομένως αυτές οι μικρομεμβράνες χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση βακτηρίων από υγρά χωρίς τη χρήση θερμότητας.
Η μικροδιήθηση χρησιμοποιείται επίσης για την επεξεργασία των λυμάτων έτσι ώστε το νερό να μπορεί να επιστρέψει με ασφάλεια στο περιβάλλον. Χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του λαδιού και του νερού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό του λίπους από τα τρόφιμα, ενώ αφήνει πίσω το νερό και την πρωτεΐνη. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προεπεξεργασία νερού για άλλες διεργασίες, όπως η αντίστροφη όσμωση.
Γενικά, όλο το φιλτράρισμα λειτουργεί εν μέρει με τη διαδικασία της διάχυσης. Κάθε μόριο ενός διαλύματος έχει κάποια κινητική ενέργεια και κινείται γύρω, αναπηδώντας από άλλα μόρια και τα τοιχώματα του δοχείου. Αυτά τα μόρια που χτυπούν το φίλτρο ρέουν μέσα από αυτό και φιλτράρονται από αυτό.
Ένα σύστημα μικροδιήθησης αποτελείται γενικά από ένα καθαρό υγρό και ένα διάλυμα που διαχωρίζεται από ένα μικροφίλτρο. Εφαρμόζεται χαμηλή πίεση στην πλευρά του διαλύματος που το πιέζει μέσα από το μικροφίλτρο με υψηλότερο ρυθμό από αυτόν που θα επέτρεπε μόνο η διάχυση. Το φίλτρο αφαιρεί όλα τα μεγάλα σωματίδια και το υγρό που αναδύεται από την άλλη πλευρά καθαρίζεται από οτιδήποτε είναι μεγαλύτερο από τους πόρους του φίλτρου.
Υπάρχει μια κοινή παραλλαγή της μικροδιήθησης που ονομάζεται μικροδιήθηση διασταυρούμενης ροής (CFMF). Σε αυτή την έκδοση, το υγρό αντλείται εφαπτομενικά στην επιφάνεια του μικροφίλτρου. Καθαρισμένο υγρό πέφτει μέσα από το φίλτρο και συλλέγεται κάτω από αυτό. Το πλεονέκτημα της μικροδιήθησης εγκάρσιας ροής είναι ότι επιτρέπει στα τρέχοντα συστήματα διαχείρισης απορριμμάτων να αυξάνουν την εισροή τους χωρίς την προσθήκη νέων χωνευτών για την άντληση υγρών μέσω των μικροφίλτρων. Με το CFMF, τα υγρά πρέπει απλώς να ρέουν πάνω από πρόσθετα φίλτρα, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για νέο εξοπλισμό.
Σκληρά ή αιχμηρά σωματίδια στην εισροή μπορεί να καταστρέψουν τα μικροφίλτρα. Για το λόγο αυτό, είναι συνήθως σημαντικό όλα τα υγρά να προφιλτράρονται πριν από το μικροφίλτρο. Αυτό επιτρέπει την απομάκρυνση των μεγαλύτερων, πιο επικίνδυνων σωματιδίων πριν προλάβουν να καταστρέψουν τα ευαίσθητα μικροφίλτρα.