反滲透膜分離技術（簡稱RO技術）是滲透的相反過程，其原理是水與溶液以滲透膜相隔，水側向溶液滲透，兩相之間有滲透壓。若在溶液相上加壓大于滲透壓，則溶液相中的水就會向水相反方向滲透過去。利用反滲透而取得脫鹽水，即原水在足夠的壓力下，通過滲透膜而變成純凈的水，沒有通過膜的水溶解物、懸浮物濃度逐漸增大。
RO技術是可達到90%~99%雜質去除率中較經濟的方法。RO膜的濾孔結構較UF膜還要致密，RO膜可去除所有的顆粒、細菌以及分子量大于300的有機物(包括熱源)。
當第二種不同濃度的溶液，由一個半透膜隔開時，滲透現象會自然發生。滲透壓將水壓過半透膜，水將濃度較高的溶液稀釋，最后造成濃度平衡。在水純化系統中，施加壓力于高濃度的溶液中，以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過RO膜，并可加以收集。由于RO膜致密度高，因此，產出的水流很慢，需要經過相當的時間，貯水箱內才會有足夠的水量。
RO膜可執行離子排除，使得只有水可通過RO膜，其余所有的離子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括鹽類和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除，帶電荷愈大，排除性愈高，所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價離子，但是，對于弱離子性的單價離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進水需要不同種類的RO膜，RO膜包括由乙酸纖維酯制成，或是以聚硫胺與聚砜基質的混合薄層聚合物。
如果以原水水質及產水水質為基準，經過適當設計后，RO是將自來水純化的經濟有效方法。RO同時也是試劑級純水系統較好的前處理方法。
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