Eine Membran, die Substanzen selektiv durchlässt, wird als semipermeable Membran bezeichnet. Eine Membran, die nur das Lösungsmittel, nicht aber den gelösten Stoff durchlässt, wird im Allgemeinen als ideale semipermeable Membran bezeichnet. Wenn gleiche Volumina einer verdünnten Lösung (z. B. Süßwasser) und einer konzentrierten Lösung (z. B. Salzwasser) auf gegenüberliegenden Seiten einer semipermeablen Membran platziert werden, fließt das Lösungsmittel in der verdünnten Lösung auf natürliche Weise durch die Membran zur Seite der konzentrierten Lösung. Dieses Phänomen wird Osmose genannt.
Wenn die Osmose das Gleichgewicht erreicht, ist der Flüssigkeitsspiegel auf der Seite der konzentrierten Lösung höher als auf der Seite der verdünnten Lösung, wodurch eine Druckdifferenz entsteht, die als osmotischer Druck bezeichnet wird. Die Größe des osmotischen Drucks hängt von den inhärenten Eigenschaften der Lösung ab, nämlich der Art, Konzentration und Temperatur der konzentrierten Lösung, nicht jedoch von den Eigenschaften der semipermeablen Membran. Wenn auf die Seite der konzentrierten Lösung ein Druck ausgeübt wird, der größer als der osmotische Druck ist, fließt das Lösungsmittel in die entgegengesetzte Richtung zur ursprünglichen osmotischen Richtung, beginnend von der konzentrierten Lösung zur Seite der verdünnten Lösung. Dieser Vorgang wird Umkehrosmose genannt.
Umkehrosmose ist ein umgekehrter Migrationsprozess der Osmose. Es handelt sich um eine Trennmethode, die die selektive Retention einer semipermeablen Membran nutzt, um den gelösten Stoff und das Lösungsmittel in einer Lösung unter Druck zu trennen. Es wird häufig zur Reinigung und Konzentration verschiedener Flüssigkeiten eingesetzt. Die häufigste Anwendung sind Wasseraufbereitungsprozesse, bei denen die Umkehrosmosetechnologie eingesetzt wird, um Verunreinigungen wie anorganische Ionen, Bakterien, Viren, organische Stoffe und Kolloide aus Rohwasser zu entfernen und so hochwertiges Reinwasser zu erhalten.