در این پژوهش، تخلیص بیودیزل تولیدی از روغن پسماند، با استفاده از غشای نانو کامپوزیتی با پایه پلی اتر سولفون صورت پذیرفت. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به عنوان ذرات پرکننده/اصلاح کننده در ساختار غشاها بکار گرفته شد و اثر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در بدنه غشاهای پلیمری بر خواص جداسازی آنها بررسی شد. بیودیزل مورد آزمایش از روغن پسماند و با استفاده از روش ترانس استریفیکاسیون تهیه گردید. غشاهای نانوکامپوزیتی با درصد های مختلف از دی اکسید تیتانیوم (0، 02/0، 04/0، 06/0، 08/0، 1/0 درصد وزنی)، با استفاده از تکنیک قالب گیری محلول پلیمری و به کمک تغییر فاز تهیه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که غشای نانوکامپوزتی اصلاح شده حاوی 06/0 درصد وزنی دی اکسید تیتانیوم، عملکرد مناسب تری در مقایسه با غشای بدون نانو ذره (اصلاح نشده) و نیز دیگر نمونه های نانوکامپوزیتی دارد.