1 除熱原
制劑中熱原的去除壹般采用活性炭反復吸附的方法，該方法勞動強度大、損耗高、收率低。超濾去除熱原的原理是利用小於熱原分子量的超濾膜攔截熱原，該方法已通過美國食品藥品管理局認證，具有勞動強度低、產品收率高、產品質量好等優點。
上海第四制藥有限公司采用卷式超濾小裝置，以分子量為20000的截留膜進行了硫酸（雙氫）鏈黴素除熱原的試驗，試驗結果表明，用超濾代替傳統的活性炭吸附熱原，對於生產硫酸（雙氫）鏈黴素是可行的。上海福達藥業有限公司采用截留分子量為 10000 的磺化聚醚碸膜（SPES）對黃芪註射液的熱原進行超濾去除，再用活性炭吸附，使產品的熱原合格率從原來的經常波動到現在的 100%合格。上海天廚味精廠采用截留分子量為10000的SPES超濾膜去除丙氨酸、谷氨酸、賴氨酸等氨基酸溶液中的熱原，經鱟試劑法檢測，結果均為陰性。
由於藥液中的有效成分（如黃酮、生物堿、總苷等）分子量都在 1000 以下。因此，藥物制劑尤其是註射劑使用超濾最適合去除熱原。空軍北京醫院藥劑科用超濾法制備復方丹參、銀梔子花、生脈3種復方中藥註射劑，所得超濾產物澄清度良好，放置3個月後未出現沈澱。用化學分析方法測定註射液中鞣質、蛋白質、澱粉等項目的含量，結果表明超濾產品中上述雜質含量均低於衛生標準，除雜效果很好。實驗證明，經超濾處理的去皮註射液不會造成原配方有效成分的損失。例如，復方丹參超濾產品中測得的 281nm 光密度值較高，薄層色譜法檢測到原兒茶醛斑點，可見斑點及其熒光斑點多而清晰。張映輝采用超濾法去除人參皂甙熱原，發現：超濾法能有效去除熱原，並能有效減少總人參皂甙的損失，方法簡便、可靠、有效，可用於去除人參皂甙熱原。
北京中醫藥大學藥學院比較了活性炭和超濾兩種工藝，發現對於清開靈註射液除熱原，兩種工藝均可行，但超濾法得到的產物：黃岑苷含量高，產物顏色淺，顆粒數明顯少。用超濾膜過濾川參註射液、冠舒註射液、松梅樂註射液和大輸液中的焦磷酸，實驗表明，藥液經超濾後，焦磷酸的截留率獲得滿意的結果，符合藥典規定，去除焦磷酸是可靠的。超濾不僅能去除熱原，還能去除大於膜孔徑的大分子物質，提高註射液的澄清度和穩定性，而且超濾膜孔徑越小，脫色效果越明顯。
2 小分子物質的精制
對於抗生素類小分子物質，其傳統的生產工藝，經過過濾、提取、濃縮、結晶等過程，存在流程長、收率低、能耗大等缺點，而且在精制過程中有微量的大分子雜質殘留，如蛋白質、核酸、多糖等，可能對人體產生副作用。利用超濾膜可以去除大分子雜質，簡化操作過程。
青黴素是壹種熱敏性物質，其活性單位受環境影響較大，溫度稍高或加工時間過長都會導致活性單位降解。因此，青黴素的精制要求在 15℃以下快速完成。目前，在青黴素精制過程中，需要添加十五烷基溴化吡啶作為破乳劑，這種破乳劑有毒且價格昂貴。采用超濾工藝可以去除發酵副產物和殘留物以及壹些可溶性蛋白質，無需添加破乳劑，而且工藝簡單、速度快。
超濾系統已應用於紅黴素、青黴素、頭孢菌素、四環素、林可黴素、慶大黴素、利福平等抗生素的過濾生產。美國默克公司采用截留分子量為24000的超濾膜過濾頭孢黴素發酵液，收率比帶助濾層的鼓式真空過濾機高2%，達到98%，材料成本降低2/3，設備投資成本降低20%。此外，使用超濾膜能有效處理頭孢菌素 C 發酵液，不堵塞或汙損膜，提高回收率，使濃縮液中頭孢菌素 C 的濃度高於原發酵液中的濃度。韓紹咀等用超濾膜提純螺旋黴素，發現：截留分子量為5000的芳香族聚酰胺超濾膜可以去除蛋白質等大分子雜質，起到納濾預處理的作用。
維生素 C 是人體必需的營養物質，在醫學和營養學中有著廣泛的應用。目前，生產維生素 C 的方法主要有兩種：萊式法和兩步發酵法。兩步發酵法是我國科學家首創的生產工藝，這種工藝往往采用加熱沈澱法除去雜質，耗能大，導致有效成分古洛尼克酸的損失，產量也低。采用超濾膜系統代替加熱沈澱法除去發酵液中殘留的菌絲、蛋白質和懸浮顆粒等雜質，省去了預處理、加熱、離心等工序，既節約了能源又提高了古龍水的收率。
中藥中大部分有效成分的分子量不超過 1000，而澱粉、多糖、蛋白質、樹脂等無效成分和其他雜質的相對分子質量都在 50000 以上。因此，具有合適截留分子量的超濾膜可以輕松地將二者分離。與傳統的化學分離法相比，膜分離法不僅效率高、操作簡便，而且成本低、經濟效益好，因此被越來越多的人所采用。
3 大分子物質的精制
隨著生物技術的發展，大分子藥物的數量急劇增加，由於這類產品的熱不穩定性，超濾的低溫快速過濾特點成為精制這類物質的重要方法。
利用截留分子量為 20,000 PS 的管式超濾膜系統濃縮植酸酶發酵液的實驗表明，植酸酶的濃縮倍數可達 6.53 倍，濃縮產率為 99.69%，截留率為 99.93%。
利用PAN超濾膜分離純化藏牦牛血中凝血酶的實驗表明，獲得的凝血酶平均比活度為38.24 IU/mg，是傳統方法的2倍。
利用超濾膜從豬血中純化SOD有三個優點：（1）去除大量小分子雜質；（2）濃縮SOD可節省後續沈澱SOD所需的溶劑；（3）可大大提高後續熱變性純化的效果，SOD總回收率可達62%，比活度可達5000U/mg。
在丙種球蛋白產品的生產中，將采用超濾技術進行蛋白質脫氫。超濾技術用於蛋白質脫氫和濃縮。
超濾技術可用於人血白蛋白的濃縮和脫氫。
利用超濾技術濃縮和分離免疫初乳中的抗體，這些應用都取得了良好的濃縮效果。
利用超濾單獨分離高分子多糖類化合物，制備具有特殊藥理作用的藥物，使不同分子量的中藥成分達到不同的治療目的，實現藥物的綜合利用，是膜分離的壹項重要功能。
選用截留分子量為50000的PS超濾膜代替醇沈法處理板藍根水提液，實現了高效節能。
利用CA超濾膜濃縮銀耳提取物，產品收率比傳統濃縮法提高了22.4%，同時濃縮時間縮短。
利用超濾和重濾改進了香菇多糖的提取純化工藝，提高了產品收率，降低了生產成本。
采用超濾代替透析去除海洋真菌多糖提取物中的小分子雜質，結果表明，超濾得到的產品收率和多糖含量均高於透析對照組，此外，多糖中的大部分色素會被超濾膜吸附，有利於粗品中多糖含量的提高。
中空纖維超濾膜能有效提取六味地黃湯中的活性多糖，工藝簡單，生產周期短。
4 膜蒸餾
膜蒸餾是利用疏水性微孔膜將兩種不同溫度的水溶液分開，在膜兩側水蒸氣壓差的作用下，熱側的水蒸氣通過膜孔進入冷側，冷側的水蒸氣冷凝下來。膜蒸餾與常規蒸餾中的蒸發-轉移-冷凝過程是壹樣的。兩者都以氣液平衡為基礎，都需要蒸發潛熱來實現相變。與傳統分離過程相比，其優點在於理論上可100%分離離子、大分子、膠體、細胞等非揮發性物質；②操作溫度低於常規蒸餾過程；③操作壓力低於該過程；④對膜的機械性能要求低；⑤適合分離特殊物質，且可分離濃度極高的物質，甚至可產生晶體；⑥效率高。膜蒸餾用於熱敏性物質的濃縮，可以很好地發揮其低溫濃縮的特點。青黴素作為抗生素應用於臨床已有 50 年之久，壹般采用溶劑萃取法提取，但萃取工藝復雜。采用直接接觸膜蒸餾法濃縮青黴素水溶液，濃縮過程更穩定。益母草和芍藥是常用的中藥，而水楊酸和芍藥苷是它們的指標成分，均為水溶性，沸點高於水。采用真空膜蒸餾法濃縮益母草和芍藥的提取物是可行的，具有效率高、能耗低、操作方便、有效成分保留率達 100%等優點。