A osmose é um fenômeno comum na natureza. Por exemplo, se um pepino for colocado em água salgada, ele perderá água e encolherá. O processo pelas quais as moléculas de água do pepino entram na solução de água salgada é a osmose. Se uma piscina de água for dividida em duas partes por uma membrana pela qual apenas as moléculas de água podem passar, e água pura e água salgada forem despejadas em cada lado da membrana na mesma altura, após um período de tempo, o nível de água pura diminuirá, enquanto o nível de água salgada aumentará. Este fenômeno de moléculas de água que migram através da membrana para a água salgada é chamado de osmose. O aumento do nível da água salgada não é infinito; atingirá um ponto de equilíbrio a uma certa altura. A pressão representada pela diferença nos níveis de líquido através da membrana neste ponto é chamada de pressão osmótica. A magnitude da pressão osmótica está diretamente relacionada à concentração da água salgada.
Depois que o dispositivo acima atingir o equilíbrio, se uma certa pressão for aplicada à superfície do lado da água salgada, as moléculas de água migrarão do lado da água salgada para o lado da água pura. Este fenômeno de moléculas líquidas migrando de uma solução diluída para uma solução concentrada sob pressão é chamado de osmose reversa. Se salmoura for adicionada a uma extremidade do dispositivo-mencionado acima e uma pressão que exceda a pressão osmótica da salmoura for aplicada a essa extremidade, poderemos obter água pura na outra extremidade. Este é o princípio da purificação da água por osmose reversa. Existem dois fatores-chave nos sistemas de osmose reversa que produzem água pura: uma membrana seletiva, chamada de membrana semi{5}}permeável, e uma certa pressão.
Simplificando, a membrana semi{0}}permeável de osmose reversa tem numerosos poros, cujo tamanho é comparável ao tamanho das moléculas de água. Como bactérias, vírus, a maioria dos poluentes orgânicos e íons hidratados são muito maiores que as moléculas de água, eles não conseguem passar pela membrana semi-permeável de osmose reversa e são separados da água que passa. Entre as muitas impurezas presentes na água, os sais dissolvidos são os mais difíceis de remover. Portanto, o efeito de purificação da água da osmose reversa é frequentemente determinado pela taxa de dessalinização. A taxa de dessalinização da osmose reversa depende principalmente da seletividade da membrana semi-permeável da osmose reversa. Elementos de membrana de osmose reversa de alta-seletividade podem atingir uma taxa de dessalinização de até 99,7%.
