Wśród wszystkich zastosowań systemów membranowych można wyróżnić następujące obszary:

• Neutralizacja ścieków komunalnych i przemysłowych

Obecnie coraz częściej układy z systemami membranowymi stosowane są w oczyszczalniach ścieków do oczyszczania lub doczyszczania zarówno ścieków bytowo – gospodarczych, jak i przemysłowych. Wykorzystanie membran w procesach neutralizacji ścieków przemysłowych pozwala na zmniejszenie ilości zanieczyszczeń przedostających się razem ze ściekami do środowiska oraz na odzysk wartościowych substancji w nich rozpuszczonych. Efektem zastosowania systemów membranowych do oczyszczania ścieków jest także możliwość zamykania obiegów wodnych w obrębie zakładu produkcyjnego.

• Uzdatnianie wody pitnej oraz w celach przemysłowych

Procesy membranowe cieszą się dużym zainteresowaniem w procesach oczyszczania i uzdatniania wody, a także jej odzysku. Ze względu na dostępność membran o rożnych właściwościach separacyjnych istnieje możliwość wstępnego oczyszczania wody - także o bardzo wysokiej jakości. Woda ta nadaje się do spożycia, jak również do wykorzystania w wielu gałęziach przemysłu. W porównaniu do konwencjonalnych metod uzdatniania wody, techniki membranowe pozwalają na produkcję wody o stałej jakości, nie wymagają użycia dodatkowych chemikaliów, a także umożliwiają oszczędność energii.

• Przemysł spożywczy

Membrany mają szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Używa się ich w procesach klarowania, zatężania, sterylizacji oraz odzysku wartościowych składników. Mają przewagę nad tradycyjnymi metodami głównie ze względu na swoją niską energochłonność, a także na fakt, że filtrowane substancje nie tracą swoich właściwości odżywczych. Membrany wykorzystuje się  między innymi do:

• • produkcji napojów (np. klarowanie wina, piwa, soków, wody kokosowej, zagęszczanie soków, odzyskiwanie piwa resztkowego, produkcja piwa i wina o zmniejszonej zawartości alkoholu)
  • przerobu jaja kurzego (np. zagęszczanie białka, pozyskiwanie lizozymu, pozyskiwanie kolagenu)
  • przetwórstwa mleka – pasteryzacja mleka na zimno, zagęszczanie mleka i serwatki
  • klarowania olejów

• Przemysł chemiczny

Membrany są też skutecznym rozwiązaniem w przemyśle chemicznym przy:

• • produkcji nawozów sztucznych
  • zatężaniu wody amoniakalnej
  • oczyszczaniu ługów w ich produkcji
  • oczyszczaniu kwasów w ich produkcji

• Separacja gazów

Przykładowymi mieszankami gazów, które mogą być poddane rozdziałowi są:

• • metan + dwutlenek węgla (oczyszczanie biogazu)
  • metan + azot (odazotowanie gazu ziemnego)
  • tlen + azot (rozdział składników powietrza)
  • wodór + dwutlenek węgla (oczyszczanie produktów zgazowania)
  • metan + etan + propan + butan + wyższe węglowodory (frakcjonowanie gazów kopalnianych)
  • metan + para wodna (osuszanie gazu ziemnego i łupkowego)
  • powietrze + para wodna (osuszanie powietrza)