Ampliamente utilizado en desalinización de agua de mar, concentración de alimentos, tratamiento de aguas residuales, preparación de aire enriquecido con oxígeno, fabricación de agua médica ultrapura, dispositivos de riñón y pulmón artificiales, liberación sostenida de fármacos, etc.
Diversas membranas de separación de polímeros se utilizan ampliamente en combustible nuclear y refinación de metales, separación de gases e hidrocarburos, desalinización de agua de mar y agua salobre, preparación de agua pura y agua ultrapura, protección ambiental y tratamiento de aguas residuales, etc.
Puede lograr una separación efectiva de mezclas cercanas al punto de ebullición, mezclas de máximo punto de ebullición, mezclas de isómeros y otros sistemas de mezclas difíciles de separar, así como ciertas sustancias sensibles al calor. La energía necesaria para la desalinización de agua de mar mediante el método de ósmosis inversa es sólo la mitad de la del método de congelación y 1/17 del método de la evaporación. Es sencillo de utilizar y extremadamente económico. Por lo tanto, el método de ósmosis inversa tiende a reemplazar gradualmente el método de evaporación instantánea de múltiples etapas. La separación por membrana se utiliza en industrias alimentarias como la de jugos naturales concentrados, procesamiento de lácteos y elaboración de cerveza. Debido a que no requiere calentamiento, puede mantener el sabor original de los alimentos. El uso de membranas poliméricas enriquecidas con oxígeno puede obtener fácilmente aire enriquecido con oxígeno para uso médico. También se puede utilizar para preparar agua ultrapura para la industria electrónica y agua ultrapura médica estéril. Los riñones y pulmones artificiales ensamblados con membranas de separación pueden purificar la sangre, tratar a pacientes con insuficiencia renal y funcionar como oxigenadores en máquinas de circulación extracorpórea artificiales. Desde la década de 1980, las membranas de separación de polímeros se han ido desarrollando hacia una alta eficiencia, alta selectividad, composición funcional y formas diversificadas. La investigación sobre la preparación de membranas asimétricas y membranas compuestas, así como de películas ultrafinas de materiales poliméricos, es muy activa. La tecnología de separación por membranas ha demostrado su potencial en nuevas energías, bioingeniería, nuevas tecnologías químicas, etc.