Bei der Umkehrosmose wird die Lösung (Meerwasser) zur Überwindung des osmotischen Druckes unter hohem Druck durch eine semipermeable Membran aus Polyamid, PTFE oder sulfonierten Copolymeren mit einem Porendurchmesser von 0,5 bis 5 nm gepresst.
Diese wirkt wie ein Filter und lässt nur bestimmte Ionen und Moleküle durch.
Somit erhält man eine Auftrennung der ursprünglichen Lösung.
Durch diesen Filtrationseffekt lassen sich Salze, Bakterien, Viren, und Gifte wie Schwermetalle zurückhalten.
Der osmotische Druck steigt mit zunehmender Salzkonzentration, der Prozess würde somit irgendwann zum Stehen kommen.
Um dem entgegenzuwirken, wird das Konzentrat abgeführt. Da das Auskristallisieren des Salzes oder der Mineralien in den Membranen verhindert werden muss, wird die Ausbeute der Umkehrosmoseanlage begrenzt. Je nach Salzkonzentration muss aufgrund des hohen Drucks auch in optimalen Anlagen mit einem Energieaufwand zwischen 2 und 4 kWh pro Kubikmeter Trinkwasser gerechnet werden.
Die Membranen einer Umkehrosmoseanlage sind nicht wartungsfrei. Belagsbildung, hervorgerufen durch mineralische Ablagerungen (Scaling), biologische Stoffe (Biofouling) oder kolloidale Partikel, vermindern die Permeation der Wassermoleküle durch die Membranen. Um dem entgegenzuwirken, ist eine chemische Reinigung der Membranen in bestimmten Intervallen notwendig. Diese Reinigungsmittel bzw. Spülwasser sind nicht umweltverträglich und müssen separiert oder vor Rückführung ins Konzentrat (Meer) behandelt werden.
Die Trinkwasseraufbereitungsanlagen können je nach Art der Wasserverunreinigung mit weiteren Vorfiltern ausgestattet werden. Grobstoffe können so bis zu einer Partikelgröße von 20 Mikrometern abgetrennt werden. Ein zusätzlicher Aktivkohlefilter scheidet organische Stoffe wie Pflanzenschutzmittel ab. Auch kann eine UV-Bestrahlung nachgeschaltet werden, was eine zusätzliche Sicherheitsstufe gegen Keime darstellt.
In den Meerwasserentsalzungsanlagen kommen auf Grund der hohen Salzkonzentration und den daraus resultierenden hohen Drücken Seewassermembranen zum Einsatz.
Für die Seewassermembranen gibt es darüber hinaus weitere Anwendungen wie Brüdenkondensataufbereitung von Schlammtrocknungsanlagen und Gärrestaufbereitung in Biogasanlagen.