O processo de osmose reversa utiliza uma membrana semi-permeável para separar a água dos contaminantes. A membrana semipermeável permite a passagem de água, mas noções (por exemplo, Na+, Ca2+, Cl-) ou moléculas maiores (por exemplo, glicose, ureia, bactérias). A difusão e a osmose são termodinamicamente favoráveis e continuarão até que o equilíbrio seja alcançado. A osmose pode ser retardada, parada ou até mesmo revertida se for aplicada pressão suficiente na membrana do lado 'concentrado' da membrana.
A osmose reversa ocorre quando a água é movida através da membranacontra o gradiente de concentração, de menor concentração para maior concentração. Para ilustrar, imagine uma membrana semipermeável com água doce de um lado e uma solução aquosa concentrada do outro lado. Se ocorrer osmose normal, a água doce atravessará a membrana para diluir a solução concentrada. Na osmose reversa, a pressão é exercida ao lado com a solução concentrada para forçar as moléculas de água através da membrana para o lado da água doce.
Existem diferentes tamanhos de poros de membranas usadas para osmose reversa. Enquanto um pequeno tamanho de poros faz um trabalho melhor de filtragem, leva mais tempo para mover água. É como tentar derramar água através de um coador (grandes buracos ou poros) em comparação com tentar despejá-la através de uma toalha de papel (buracos menores). No entanto, a osmose reversa é diferente da simples filtragem da membrana porque envolve difusão e é afetada pela vazão e pressão.
