Cette catégorie reprend les différentes technologies de séparation basées sur une filtration membranaire. Selon le type, les membranes servent alors à la séparation de particules en suspension ou à la production d’eau déminéralisée.
L'ultrafiltration est utilisée pour l'élimination des matières en suspension, bactéries, fibres... et peut également servir de prétraitement dans le cas d'installations à osmose inverse ou de traitement biologique des eaux (MBR).
La nanofiltration est pratiquée afin d'éliminer des ions (métaux lourds) et est souvent utilisée pour la décoloration, le dessalage, la diminution des matières organiques...
L’échange d’ions n’est pas la seule technique possible quand il s’agit de filtrer les particules chargées; cette opération peut aussi être réalisée grâce à l’électrodialyse. Il s’agit d’un procédé membranaire dans le cadre duquel la séparation s’opère sous l’effet d’un champ électrique.