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用于超濾過程中的人工透膜。一般由高分子材料如：醋酸纖維素類、醋酸纖維素酯類、聚乙烯類、聚砜類及聚酰胺類等制成。一般預先制成管式、板面式、卷式、毛細管式等各種型式的膜組件，然后組裝多個組件在一起應用，以增大過濾面積并便于維修。
超濾膜是一種用于超濾過程能將一定大小的高分子膠體或懸浮顆粒從溶液中分離出來的高分子半透膜。以壓力為驅動力，膜孔徑為1～100nm，屬非對稱性膜類型。孔密度約10/cm，操作壓力差為100～1000kPa，適用于脫除膠體級微粒和大分子，能分離濃度小于10%的溶液。
1、飲用水處理
超濾膜可截留水中絕大部分懸浮物、膠體，但無法去除溶解性小分子物質，阻礙超濾技術在飲用水處理中的應用。國內外諸多學者研究發現，粉末活性炭（PAC）+超濾聯用系統可將溶解的小分子污染物質轉變為顆粒狀態，從而被超濾工藝去除。
2、生活污水和工業廢水處理
采用超濾反滲透處理城市二級生活污水處理廠出水，處理后出水的總磷、總氮、總溶解固體、化學需氧量、氯離子的處理效率分別為 95%、95%、99%、90%、97%以上，滿足《城市污水再生利用景觀環境用水水質標準》（GB/T 18921—2002），可用于景觀用水；除氮指標外，絕大部分指標滿足飲用水水源標準。
3、其他污水處理
超濾膜技術還應用于電廠循環排污水的處理、礦區冷卻循環排污水的處理、紙漿和造紙漂白廢水的處理和鋼鐵企業排污水等工業廢水的處理。
4、食品應用
超濾膜技術在食品方面的應用主要是果汁的濃縮、澄清、啤酒生產和營養成分的提取等，超濾膜技術除了應用于成分的提取外，還可用于滅菌。有學者將超濾技術應用于醬油的滅菌、澄清中，提高了產品品質，延長了保質期。
5、制藥應用
超濾技術可用于藥物的分離精制、除熱原、滅菌等，尤其是在抗生素及維生素的分離提取方面。有學者提出的超濾/萃取法從根本上解決了抗生素萃取過程的乳化問題，提高了萃取收率和產品質量。
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