Η τεχνολογία αφαλάτωσης θαλασσινού νερού με βάση{0}}μεμβράνες αντιπροσωπεύεται από την αντίστροφη όσμωση. Η αρχή του περιλαμβάνει τη χρήση υψηλής πίεσης για τη διοχέτευση του θαλασσινού νερού μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης, που διαχωρίζει τα μόρια του νερού από τα ιόντα άλατος. Λόγω της υψηλής οσμωτικής πίεσης του θαλασσινού νερού, το σύστημα απαιτεί μια αντλία υψηλής πίεσης για να παρέχει επαρκή πίεση (συνήθως 5–8 MPa), μαζί με υλικά μεμβράνης υψηλής ταχύτητας-αφαλάτωσης- (όπως μεμβράνες σύνθετου πολυαμιδίου). Τα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας είναι η σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και η ισχυρή σπονδυλωτότητα του συστήματος, καθιστώντας την την πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη mainstream τεχνολογία παγκοσμίως.
Οι τεχνολογίες θερμικής αφαλάτωσης θαλασσινού νερού περιλαμβάνουν κυρίως την ταχεία εξάτμιση πολλαπλών{0}} σταδίων (MSF) και την απόσταξη πολλαπλών-επιπτώσεων (MED). Αυτές οι τεχνολογίες θερμαίνουν το θαλασσινό νερό για να το εξατμίσουν και στη συνέχεια το συμπυκνώνουν σε γλυκό νερό, επιτυγχάνοντας διαχωρισμό της άλμης. Οι ΓΧΣ βελτιώνουν την απόδοση μέσω της εξάτμισης φλας με μειωμένη-πολλαπλής σταδίων μειωμένης πίεσης, ενώ το MED χρησιμοποιεί εξατμιστήρες πολλαπλών-σταδίων για την επαναχρησιμοποίηση της θερμικής ενέργειας. Οι θερμικές τεχνολογίες είναι κατάλληλες για ενσωμάτωση με την απορριπτόμενη θερμότητα των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ή τη βιομηχανική απόβλητη θερμότητα, αλλά έχουν υψηλή κατανάλωση ενέργειας και απαιτούν εξοπλισμό μεγάλης-κλίμακας.
Άλλες αναδυόμενες τεχνολογίες περιλαμβάνουν ηλεκτροδιάλυση, μπροστινή όσμωση και υβριδικές διεργασίες. Η ηλεκτροδιάλυση χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό πεδίο για να οδηγεί ιόντα μέσω μεμβρανών ανταλλαγής ιόντων για διαχωρισμό, καθιστώντας την κατάλληλη για επεξεργασία νερού χαμηλής-αλατότητας. Η μπροστινή όσμωση χρησιμοποιεί διαφορά οσμωτικής πίεσης για να οδηγήσει τη μετανάστευση του νερού. Οι υβριδικές διεργασίες συνδυάζουν μεθόδους μεμβράνης με θερμικές μεθόδους ή τεχνολογίες προεπεξεργασίας για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης και σταθερότητας.
Σε επίπεδο μηχανικής συστημάτων, η τεχνολογία αφαλάτωσης θαλασσινού νερού περιλαμβάνει επίσης κρίσιμες τεχνολογίες προεπεξεργασίας και ανάκτησης ενέργειας. Για παράδειγμα, οι μέθοδοι προεπεξεργασίας όπως η διήθηση με άμμο και η υπερδιήθηση μειώνουν τα φορτία ρύπανσης και παρατείνουν τη διάρκεια ζωής της μεμβράνης. Οι συσκευές ανάκτησης ενέργειας (ERD) ανακτούν την ενέργεια πίεσης της συμπυκνωμένης άλμης, μειώνοντας σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας λειτουργίας. Συνολικά, η τεχνολογία αφαλάτωσης θαλασσινού νερού είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα επεξεργασίας νερού που επικεντρώνεται στην αντίστροφη όσμωση και συμπληρώνεται από τη συνεργιστική βελτιστοποίηση πολλαπλών διεργασιών.