La aplicación de la tecnología de separación utilizando membranas de ultrafiltración/nanofiltración para la purificación y concentración de proteínas ha crecido rápidamente en la última década. Las innovaciones para sintetizar membranas con propiedades y rendimiento que se adapten a las características de la solución de alimentación han estado y seguirán desarrollándose. Este estudio tiene como objetivo examinar las estrategias para mejorar el rendimiento de la membrana de Fluoruro de Polivinilideno (PVDF) para la aislamiento de la proteína lactoalbúmina. La membrana de polímero PVDF fue modificada añadiendo copolímero Poloxamer 188 (Po1) y una combinación de dos tipos de nanocarbonos, es decir, nanotubos de carbono de pared simple (S-CnT) y nanotubos de carbono de pared múltiple (M-CnT). Se examinaron las siguientes características de la membrana: propiedades mecánicas, estructura morfológica, porosidad, composición elemental y grupos funcionales, y hidrofobicidad de la superficie. El rendimiento de filtración de la membrana se analizó en términos de su capacidad para pasar agua (flujo) y concentrar la proteína lactoalbúmina. Los resultados mostraron que los cambios en la estructura morfológica de la membrana eran claramente visibles en la prueba SEM, que expuso más poros abiertos de la membrana después de añadir los aditivos Pol y S-CnT/M-CnT. Las propiedades mecánicas de la membrana también aumentaron, como lo indica el incremento en la resistencia a la tracción de 12.1 MPa a 16.07 MPa. En general, se encontró que la composición de las soluciones poliméricas PVDF/Pol/S-CnT/NMP resultó en un mejor rendimiento de filtración en comparación con las membranas hechas solo de la solución polimérica PVDF/NMP.