اسمز یک پدیده رایج در طبیعت است. به عنوان مثال، اگر خیار را در آب نمک قرار دهید، آب خود را از دست می دهد و جمع می شود. فرآیند ورود مولکول های آب از خیار به محلول آب نمک اسمز است. اگر یک حوض آب توسط غشایی به دو قسمت تقسیم شود که فقط مولکول های آب از آن عبور کنند و آب خالص و آب نمک در هر طرف غشاء به همان ارتفاع بریزند، پس از مدتی، سطح آب خالص کاهش می یابد، در حالی که سطح آب نمک افزایش می یابد. این پدیده مهاجرت مولکول های آب از طریق غشاء به داخل آب نمک اسمز نامیده می شود. افزایش سطح آب نمک بی پایان نیست. در ارتفاع معینی به نقطه تعادل می رسد. فشاری که با اختلاف سطح مایع در سراسر غشا در این نقطه نشان داده می شود، فشار اسمزی نامیده می شود. مقدار فشار اسمزی مستقیماً با غلظت آب نمک مرتبط است.
پس از رسیدن دستگاه فوق به حالت تعادل، اگر فشار خاصی به سطح سمت آب نمک وارد شود، مولکول های آب از سمت آب نمک به سمت آب خالص مهاجرت می کنند. این پدیده مهاجرت مولکول های مایع از محلول رقیق به محلول غلیظ تحت فشار اسمز معکوس نامیده می شود. اگر به یک سر دستگاه فوق الذکر-آب نمک اضافه شود و فشاری بیش از فشار اسمزی آب نمک به آن سر وارد شود، میتوانیم در انتهای دیگر آب خالص به دست آوریم. این اصل تصفیه آب اسمز معکوس است. دو عامل کلیدی در سیستمهای اسمز معکوس که آب خالص تولید میکنند وجود دارد: یک غشای انتخابی، به نام غشای نیمه نفوذپذیر، و یک فشار معین.
به زبان ساده، غشای نیمه نفوذپذیر اسمز معکوس دارای منافذ متعددی است که اندازه آنها با اندازه مولکول های آب قابل مقایسه است. از آنجایی که باکتری ها، ویروس ها، بیشتر آلاینده های آلی و یون های هیدراته بسیار بزرگتر از مولکول های آب هستند، نمی توانند از غشای نیمه نفوذپذیر اسمز معکوس عبور کنند و از آبی که از آن عبور می کند جدا می شوند. در میان بسیاری از ناخالصیهای موجود در آب، حذف نمکهای محلول دشوارترین است. بنابراین، اثر تصفیه آب اسمز معکوس اغلب با نرخ نمکزدایی تعیین میشود. میزان نمک زدایی اسمز معکوس عمدتاً به گزینش پذیری غشای نیمه نفوذپذیر اسمز معکوس بستگی دارد. المانهای غشایی اسمز معکوس با گزینش بالا میتوانند به نرخ نمکزدایی تا 99.7% دست یابند.
