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超滤膜的孔径范围大致在0.001-0.02微米之间，具体取决于制造厂商和型号。这一范围内的孔径能够有效去除水中的胶体、杂质、水锈、细菌、藻类、病毒和大分子有机物等有害物质，但对水分子和某些矿物质则基本无影响。
尽管超滤膜的孔径不是最小，但与反渗透膜和纳滤膜相比，它依然拥有更大的孔径。因此，超滤膜能够有效过滤水中的杂质，同时保留对人体有益的矿物质，这对于饮用水处理尤为重要。
选择超滤膜时，孔径的大小直接关系到其过滤性能和价格。孔径越小，截留能力越强，成本也相对较高。实际应用中，根据水质情况和具体需求选择合适的孔径至关重要。
超滤膜通过孔径大小有效去除水中的胶体、杂质、水锈、细菌、藻类、病毒和大分子有机物等有害物质。例如，一般的细菌和病毒比超滤膜的孔径大4000倍。超滤膜能够有效去除水中的二价离子，对一价离子的去除率也可达95～99%；对低分子量有机物的去除率可达100％。超滤系统能够除去原水中99%以上的矿物质、细菌、病毒、热原及细菌内毒素等。
超滤膜的应用非常广泛，包括饮用水和矿泉水的净化、工业废水与生活污水的净化和回收、发酵和制药工业中的浓缩、纯化与澄清、生物制品和食品工业中的分离、浓缩和纯化、血液处理和废水处理中的终端处理装置，以及纯水和超纯水制备工艺中的预处理和终端处理。
在工业用水中，超滤膜用于分离细菌、热源、胶体、悬浮杂质及大分子有机物。