Membraanmooduleid kasutatakse laialdaselt kaasaegses tööstuses ja keskkonnakaitses. Nende põhiväärtus seisneb selektiivse läbitungimise põhimõtte kasutamises ainete eraldamise, puhastamise ja kontsentreerimise saavutamiseks. Sõltuvalt membraani materjalist ja pooride suurusest on võimalik saavutada erinevaid eraldusprotsesse, nagu mikrofiltreerimine, ultrafiltreerimine, nanofiltreerimine ja pöördosmoos, mis on kohandatud paljudele rakendusstsenaariumidele.
Veetöötlus: Membraanmoodulid on üks küpsemaid rakendusi. Pöördosmoosi ja ultrafiltratsiooni membraansüsteeme kasutatakse laialdaselt olmevee puhastamisel, merevee magestamises ja tööstusliku reovee taaskasutamisel. Membraanide eraldamise tehnoloogia võib tõhusalt eemaldada veest hõljuvaid tahkeid aineid, kolloide, orgaanilisi aineid ja isegi sooli, parandades seeläbi veekvaliteedi ohutust ja võimaldades veeressursside ringlussevõttu, mis on eriti oluline veepuuduses{2}}aladel.
Toit ja biofarmatseutilised tooted: membraanmooduleid kasutatakse tavaliselt eraldamis- ja puhastamisprotsessides. Näiteks kasutatakse neid valkude kontsentreerimiseks piimatöötlemisel, selgitamiseks filtreerimiseks mahla tootmisel ning valkude eraldamiseks, käärituspuljongi töötlemiseks ja aseptiliseks filtreerimiseks biofarmatseutilistes preparaatides. Need rakendused nõuavad suurt eraldamise täpsust ja membraantehnoloogia võib aktiivsete koostisosade paremaks säilitamiseks töötada madalatel temperatuuridel.
Tööstuses ja keskkonnakaitses on membraanimoodulitel samuti oluline roll. Näiteks kasutatakse neid keemilises tootmises lahustite regenereerimiseks ja materjalide eraldamiseks, galvaniseerimisel ja metallurgilises reoveepuhastuses raskmetallide eemaldamiseks ning gaaside eraldamisel süsinikdioksiidi kogumiseks või lämmastikoksiidi eraldamiseks. Kuna energiasäästu ja heitkoguste vähendamise nõudmised kasvavad, on membraantehnoloogia järk-järgult muutumas üheks oluliseks vahendiks traditsiooniliste eraldusprotsesside asendamiseks.