Изобретение относится к способу разделения смеси компонентов и касается полимерных мембран с наполнителем, их применения и способа их производства. Способ включает на первой стадии получение суспензии наполнителя, содержащей растворитель для стеклообразного полимера и частицы нанометрового размера. Частицы нанометрового размера в указанной суспензии наполнителя объединены в агрегаты, имеющие средний размер, находящийся в диапазоне от 50 нм и менее 200 нм. На следующей стадии к суспензии наполнителя добавляют стеклообразный полимер для получения суспензии полимера. Вслед за этим стеклообразный полимер растворяют в суспензии полимера. На следующей стадии суспензию полимера разливают по субстрату с последующей стадией удаления растворителя. Полимерная мембрана с наполнителем содержит агрегаты нанометровых частиц наполнителя, а также предлагается применение мембраны в процессах первапорации и нанофильтрации. Изобретение обеспечивает получение мембраны с улучшенными свойствами. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 ил., 2 пр.