De voordelen van ultrafiltratiemembranen worden voornamelijk weerspiegeld in hun hoge filtratienauwkeurigheid, stabiele werking, sterk aanpassingsvermogen en relatief gemakkelijk onderhoud, waardoor ze op grote schaal worden gebruikt in waterbehandeling en industriële scheiding.
Ultrafiltratiemembranen hebben doorgaans poriegroottes in het nanometer- tot submicronbereik, waardoor zwevende vaste stoffen, colloïden, bacteriën en enkele grote organische moleculen effectief uit water worden verwijderd, waardoor de troebelheid aanzienlijk wordt verminderd en de waterkwaliteit wordt gestabiliseerd. Dit stabiele fysieke retentievermogen geeft hen een duidelijk voordeel bij drinkwaterzuivering en precisiefiltratie.
Ultrafiltratiesystemen werken doorgaans onder constante druk of constante stroom, gecombineerd met terugspoelen en lucht-waterwassen om membraanvervuiling onder controle te houden. Daarom is de algehele werking in hoge mate geautomatiseerd met minimale menselijke tussenkomst, waardoor deze geschikt is voor continu gebruik op de lange- termijn. Bovendien vereisen ze, vergeleken met traditionele filtratieprocessen, minder vloeroppervlak en hebben ze een hogere systeemintegratie.
Ultrafiltratie vertoont ook een sterke weerstand tegen schokbelastingen. Het past zich goed aan veranderingen in de waterkwaliteit aan en handhaaft een stabiel effluent, zelfs met aanzienlijke schommelingen in de kwaliteit van het influent, waardoor stabiele prestaties worden aangetoond in de gemeentelijke watervoorziening, industrieel circulerend water en systemen voor hergebruik van afvalwater.
Ultrafiltratiemembranen kunnen worden gebruikt als zelfstandige waterzuiveringseenheden of in combinatie met omgekeerde osmose, actieve koolfiltratie of biologische behandelingsprocessen om als voorbehandeling of geavanceerde behandeling te dienen. Dankzij deze flexibiliteit kunnen ze een cruciale rol spelen in een verscheidenheid aan waterbehandelingssystemen.