Sterilization methods for suppressing separation membrane module, sterilization and processing apparatus for implementing the method of the sterile, as well as the chemical manufacturing equipment damage to the ceramic separation membrane. Temperature change rate of the separation membrane module to be 6.0 ℃ per minute or less, the sterilization method of the separation membrane module with a separation membrane comprising a ceramic of the present invention is to provide a sterilized water at a controlled temperature and pressure Te, including heating step of heating the membrane separation module to a predetermined sterilization temperature (step S1), the sterilization step of sterilizing at a predetermined temperature for a predetermined time the separation membrane module, and (step S2).セラミックス分離膜の破損を抑制する分離膜モジュールの滅菌方法、および該滅菌方法を実現するための滅菌処理装置、ならびに化学品製造用装置を提供する。本発明のセラミックスを含む分離膜を備えた分離膜モジュールの滅菌方法は、分離膜モジュールの温度変化率が毎分6.0℃以下となるように、温度および圧力を制御した滅菌用水を供給して、所定の滅菌温度まで分離膜モジュールを昇温する昇温工程(ステップS1)と、分離膜モジュールを所定温度で所定時間滅菌する滅菌工程(ステップS2)と、を含む。