La ósmosis es un fenómeno común en la naturaleza. Por ejemplo, si se coloca un pepino en agua salada, perderá agua y se encogerá. El proceso por el cual las moléculas de agua del pepino ingresan a la solución de agua salada es la ósmosis. Si un charco de agua se divide en dos partes mediante una membrana por la que solo pueden pasar moléculas de agua, y se vierte agua pura y agua salada en cada lado de la membrana a la misma altura, después de un período de tiempo, el nivel de agua pura disminuirá, mientras que el nivel de agua salada aumentará. Este fenómeno de moléculas de agua que migran a través de la membrana hacia el agua salada se llama ósmosis. El aumento del nivel del agua salada no es interminable; alcanzará un punto de equilibrio a cierta altura. La presión representada por la diferencia de niveles de líquido a través de la membrana en este punto se llama presión osmótica. La magnitud de la presión osmótica está directamente relacionada con la concentración del agua salada.
Después de que el dispositivo anterior alcanza el equilibrio, si se aplica una cierta presión a la superficie del lado del agua salada, las moléculas de agua migrarán del lado del agua salada al lado del agua pura. Este fenómeno de moléculas líquidas que migran de una solución diluida a una solución concentrada bajo presión se llama ósmosis inversa. Si se agrega salmuera a un extremo del -dispositivo mencionado anteriormente y se aplica una presión que excede la presión osmótica de la salmuera en ese extremo, podemos obtener agua pura en el otro extremo. Este es el principio de la purificación del agua por ósmosis inversa. Hay dos factores clave en los sistemas de ósmosis inversa que producen agua pura: una membrana selectiva, llamada membrana semi-permeable, y una cierta presión.
En pocas palabras, la membrana semipermeable de ósmosis inversa tiene numerosos poros, cuyo tamaño es comparable al tamaño de las moléculas de agua. Dado que las bacterias, los virus, la mayoría de los contaminantes orgánicos y los iones hidratados son mucho más grandes que las moléculas de agua, no pueden atravesar la membrana semi-permeable de ósmosis inversa y se separan del agua que sí la atraviesa. Entre las muchas impurezas del agua, las sales disueltas son las más difíciles de eliminar. Por lo tanto, el efecto de purificación del agua de la ósmosis inversa suele estar determinado por la tasa de desalinización. La tasa de desalinización de la ósmosis inversa depende principalmente de la selectividad de la membrana semi-permeable de ósmosis inversa. Los elementos de membrana de ósmosis inversa de alta-selectividad pueden alcanzar una tasa de desalinización de hasta el 99,7 %.
