La pompe à membrane est une pompe hydraulique volumétrique qui traite le fluide de travail dans un volume de contrôle variable de manière périodique dans le temps, avec un flux généralement non stationnaire. Dans les pompes à membrane PHOENIX, le fluide voyage du collecteur d'aspiration inférieur au corps de la pompe, puis au collecteur de refoulement grâce au mouvement alternatif de deux membranes opposées. En anglais, elle est appelée Air Operated Double Diaphragm AODD car le mouvement est transmis aux membranes de manière pneumatique via un arbre contrôlé par un distributeur, dans lequel de l'air comprimé est introduit dans une chambre adjacente à la chambre de pompage. Grâce à ce mécanisme, la pompe à membrane peut également être appelée pompe à membrane pneumatique, ou plus précisément, pompe à double membrane pneumatique.

Dans la pompe à double membrane, les hauteur de refoulement du fluide de travail sont élevées, malgré sa taille relativement compacte : si déjà amorcée, elle peut aspirer du liquide depuis 9 mètres et pomper jusqu'à 9,8 mètres de hauteur en aspiration amorcée. Ces hauteurs peuvent être limitées par la viscosité du fluide lui-même, plus la viscosité est élevée, moins la hauteur de refoulement est importante.

La pression d'alimentation est quant à elle limitée par les frottements entre les composants du distributeur et les canaux de passage de l'air disponibles. Le rapport fluide-air est d'environ 1:1. Des pompes à double membrane pneumatique peuvent être réalisées pour des débits petits et moyens, et des hauteurs de refoulement moyennes et élevées.

Les pompes à membrane fonctionnent généralement avec des pressions d'alimentation comprises entre 1,5 bar et 8 bar.