L’un des matériaux les plus courants pour les membranes d’ultrafiltration est le fluorure de polyvinylidène (PVDF). Ce matériau présente une excellente résistance aux produits chimiques et à l'oxydation, permettant un fonctionnement stable à long terme-dans des environnements aquatiques contenant du chlore-ou complexes, ce qui le rend largement utilisé dans les systèmes de traitement de l'eau municipaux et industriels. Les membranes PVDF sont généralement modifiées pour devenir hydrophiles afin de réduire l'encrassement de la membrane et d'améliorer la stabilité du flux.
Un autre matériau courant est le polyéthersulfone (PES) ou le polysulfone (PSF). Ces matériaux possèdent une résistance mécanique élevée et une bonne stabilité thermique, avec une structure de membrane uniforme et des performances de séparation stables, ce qui les rend adaptés aux applications de filtration de précision avec des exigences élevées en matière de qualité de l'eau. Cependant, leur hydrophilie naturelle est relativement faible, nécessitant généralement une modification de surface ou des additifs pour améliorer leurs propriétés antisalissure.
Il existe également des matériaux plus récents ou modifiés, tels que les membranes d'ultrafiltration PAN (polyacrylonitrile), CA (acétate de cellulose) et céramique. Les membranes céramiques sont fabriquées à partir de matériaux inorganiques tels que l'alumine et l'oxyde de zirconium, possédant une très forte résistance aux hautes températures, aux acides et aux alcalis et des capacités antisalissure, ce qui les rend adaptées aux environnements industriels extrêmes, mais à un coût plus élevé. Dans l'ensemble, la sélection des matériaux de membrane d'ultrafiltration nécessite un équilibre entre performances, coût et environnement d'application pour répondre aux besoins des différents systèmes de traitement de l'eau.