Ultrafiltrační membrány mají širokou škálu aplikací, především proto, že mohou stabilně odstraňovat suspendované pevné látky, koloidy, bakterie a některé velké organické molekuly z vody, přičemž zadržují molekuly vody a malé molekuly. Proto hrají klíčovou roli v procesech úpravy a separace vody v různých průmyslových odvětvích.
Ultrafiltrační membrány se běžně používají pro hloubkové čištění vodovodní vody. Mohou sloužit jako zlepšující jednotka v konvenčních čistících procesech, nahrazovat nebo doplňovat tradiční pískové filtrace a sedimentační procesy, účinně zlepšovat zákal odpadních vod a mikrobiální bezpečnost a jsou zvláště vhodné pro oblasti s výraznými výkyvy v kvalitě zdrojové vody.
Ultrafiltrační membrány se často používají jako jednotky předúpravy nebo střední úpravy. Například v předřazených systémech reverzní osmózy se používají k odstranění pevných částic a organických kontaminantů, čímž se snižuje riziko zanášení membrány po proudu. V energetickém, elektronickém a chemickém průmyslu se také používají pro úpravu regenerované vody a přípravu procesní vody, čímž zlepšují efektivitu využití vodních zdrojů.
Ultrafiltrační membrány se používají v separačních a purifikačních procesech. Příklady zahrnují koncentraci proteinu a filtraci vyčeření šťávy v mlékárenském průmyslu a separaci fermentačního bujónu a čištění proteinu v biofarmaceutikách. Tyto aplikace kladou důraz na nízkoteplotní-provoz a schopnosti uchování součástí, což pomáhá udržovat aktivitu a kvalitu produktu.
Ultrafiltrační membrány jsou široce používány při opětovném použití šedé vody, pokročilém čištění odpadních vod a kombinovaných membránových procesech. Díky svému stabilnímu filtračnímu výkonu a silné odolnosti vůči nárazovému zatížení se často používají v systémech opětovného použití městských odpadních vod nebo v pokročilých průmyslových systémech čištění odpadních vod a jsou důležitým technickým prostředkem k dosažení recyklace vodních zdrojů.