Membrany wykorzystuje się w procesie filtracji. W zależności od przepuszczalności, zdolności zatrzymywania różnej wielkości cząsteczek oraz przeznaczenia wyróżnia się m.in. membrany ultrafiltracyjne i membrany osmotyczne. Membrany ultrafiltracyjne mają większe pory, przez które w trakcie filtracji przepłyną m.in. sole i rozpuszczone w cieczy substancje. Na powierzchni membrany pozostaną natomiast m.in. koloidy, białka i wirusy. Z kolei membrany osmotyczne są znacznie bardziej precyzyjne i selektywne. Zatrzymują większość zanieczyszczeń, wirusów i bakterii, dzięki czemu doskonale sprawdzą się do filtracji wody pitnej. Membrany różnią się także przepuszczalnością. Membrany ultrafiltracyjne nie zatrzymają np. jonów, ale skutecznie odseparują większe cząsteczki. Natomiast membrany osmotyczne, które działają na zasadzie odwróconej osmozy, wymagają zastosowania wysokiego ciśnienia. Podsumowując, membrany ultrafiltracyjne są stosowane do oddzielania substancji na podstawie różnicy wielkości cząsteczek, zatrzymując większe cząsteczki, podczas gdy membrany osmotyczne są bardziej precyzyjne i selektywne, umożliwiając przepływ czystej wody, ale zatrzymując większość zanieczyszczeń i soli.