اسمز معکوس فرایندی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه تراوا استفاده میشود. اگر یک غشای نیمه تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به گونه ی طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین تر به غلظت بالاتر جریان می یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است.

اگر فشاری برابر با اختاف فشار اسمزی به محلول غلیظ تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتیکه فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید. در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می شود که نیترات و سایر مواد معدنی را فیلتر میکند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی میماند که به عنوان آب پسمانده دور ریخته میشود.

سیستم های اسمز معکوس با کارایی بالا از فشارهای در حد یک میلیون پاسکال استفاده میکنند.

اولترافیلتراسیون تکنولوژی جداسازی توسط ممبران است که بر مبنای غشاء نیمه تراوا جهت جداسازی محلول های حاوی ترکیبات مفید و غیرمفید به کار برده می شود. این تکنولوژی جهت حذف ذرات ریز و آلودگی های میکروبی بوده، اما یون ها و مولکول های بسیار کوچک (TDS) را حذف نمی نماید. اختلاف فشار، نیروی محرک جریان، جهت عبور از میان غشای UF می باشد.

ساختار نامتقارن ممبران های UF باعث جدا شدن ذرات بزرگتر از وزن مولکولی ممبران و باقی ماندن آن ها در سطح ممبران می شود در حالیکه ذرات کوچکتر از میان ساختار ممبران عبور می کنند.

معمولا تا زمانی که افت فلاکس در سیستم مشاهده نشود سیستم فعال است بعد از مشاهده افت فلاکس باید سیستم backwash شود تا دوباره برای تصفیه آماده گردد. بر خلاف RO که امکان backwash ندارد در سیستم های UF این کار به راحتی قابل انجام است در نتیجه در زمان کوتاهی همه آلودگی ها از سطح غشا حذف می گردد بدون آنکه نیازی به مواد شیمیائی باشد.

میزان کلسیم و منیزیم موجود در آب که به سختی موسوم است باعث ایجاد رسوبات چسبنده ای در جدار لوله ها و دیگ های بخار و دیگر سطوح تماس آب در دستگاه های صنعتی می شود و در نتیجه این فرسودگی علاوه بر اتلاف انرژی، هزینه های سنگینی را به صنایع تحمیل می نماید. سختی آب عموماً ناشی از یون های کلسیم و منیزیم در آب می باشد و در صنایع غذایی موجب تغییر طعم و افت کیفیت محصول می شوند. رایج ترین روش برای حذف این نوع نمک ها استفاده از سختی گیرهای رزینی ( با رزین کاتیونی) می باشد. عبور آب سخت از بستر رزین باعث تبادل یون مابین آب و رزین می شود. رزین ها یون منیزیم و کلسیم را با یون سدیم تعویض کرده و آب سخت را به آب نرم تبدیل می کنند. با عبور آب از بستر رزینی ، پس از گذر زمانی در حدود مثلاً یک هفته ، رزین خاصیت خود را از دست می دهد و اصطلاحاً اشباع می شود و دیگر توانایی تعویض یونی را ندارد. بنابراین باید رزین را به صورت دوره ای احیا نمود که این عمل توسط آب نمک صورت می پذیرد. به همین علت در کنار سختی گیرها یک مخزن آب نمک نیز وجود دارد.

در صورت مراقبت از دستگاه سختی گیر ، احیا به موقع، عدم تماس رزین با گل و لای ، روغن و گریس و کلر، رزین ها می توانند ۳ تا ۵ سال عمر کنند.