Les membranes d’ultrafiltration se présentent comme des fibres creuses de 1 à 2 millimètres de diamètre (et plusieurs dizaines de centimètres de long) dont la paroi de polymère est poreuse. Les pores ont en général quelques dizaines de nanomètres de diamètre (un nanomètre vaut un millième de micron). Chaque module comporte plusieurs milliers de ces fibres. Selon les constructeurs, l’eau à traiter circule dans la lumière de la fibre et le perméat est récolté l’extérieur (configuration in-out) ou l’inverse (out-in).
Toutes les membranes agréées pour la production d’eau potable en France (agrément ACS) sont en matériaux sulfonés : polysulfones ou polyéthers sulfones (PES) alors que le marché nord américain (par exemple) privilégie le PVDF (polyfluorure de vinylidène).
Pour éviter le colmatage, les fibres doivent être régulièrement «rétrolavées» avec de l’eau traitée contenant des produits comme la soude, les acides ou l’eau de javel, ce qui suppose une certaine résistance chimique de la part du polymère. Les membranes de type out-in peuvent aussi être nettoyées avec un mélange d’eau et d’air comprimé.
Sur la base de leur retour d’expérience, les constructeurs s’accordent sur une durée de vie d’une dizaine d’années si les paramètres d’exploitation sont respectés. Ce qui signifie que le marché des membranes est aussi un marché de renouvellement.