روش‌های غشایی از سال ۱۹۶۰ وارد بازار شدند؛ حدود ده سال زودتر از فراگیر شدن اسمز معکوس. ایده مشترک همه آن‌ها ساده است: یک سطح انتخاب‌گر، یون یا مولکول نمک را نگه می‌دارد و آب را عبور می‌دهد.
الکترودیالیز و EDR
سه اصل، طراحی الکترودیالیز را می‌سازد: بیشتر نمک‌های محلول یون هستند، یون‌ها به سمت الکترود با بار مخالف حرکت می‌کنند، و می‌توان غشاهایی ساخت که فقط کاتیون یا فقط آنیون را عبور دهند. آب شور از کانال‌هایی میان غشاهای یک‌درمیان آنیونی و کاتیونی می‌گذرد. یک سلول آب را رقیق می‌کند (محصول شیرین) و سلول کناری یون‌ها را غلیظ می‌کند (پساب).
اجزای اصلی واحد عبارت‌اند از پیش‌تصفیه، توده غشا، پمپ گردش کم‌فشار، یکسوکننده جریان مستقیم و پس‌تصفیه برای تنظیم pH و حذف گازهایی مانند سولفید هیدروژن. در سال ۱۹۷۰ سامانه EDR با معکوس‌کردن جریان، شستشوی خودکار غشا را ممکن کرد.
مزیت‌ها شامل بازیابی ۸۵ تا ۹۴ درصد، مصرف انرژی متناسب با مقدار نمک جداشده (نه حجم آب)، عمر غشای ۷ تا ۱۰ سال و رشد نکردن باکتری روی غشای EDR است. عیب‌ها هم روشن است: شستشوی شیمیایی دوره‌ای الزامی است، نشتی غشا رخ می‌دهد و باکتری و مواد غیریونی در محصول می‌مانند.
اسمز معکوس
اسمز حرکت حلال از غشای نیمه‌تراوا به سمت محلول غلیظ‌تر است. در اسمز معکوس با فشار مصنوعی روی سمت شور، جهت جریان عوض می‌شود: آب خالص عبور می‌کند و نمک‌ها می‌مانند. غشاهای امروزی ۹۵ تا ۹۹ درصد جامدات محلول و تا ۹۹ درصد باکتری را جدا می‌کنند.
واحدها بر اساس کیفیت خوراک به دو گروه تقسیم می‌شوند: SWRO برای آب دریا یا چاه لب‌دریا با شوری بیش از ۱۰٬۰۰۰ میکروزیمنس بر سانتی‌متر، و BWRO برای آب لب‌شور زیرزمینی یا رودخانه‌ای با شوری کمتر. فشار ورود به غشا در آب لب‌شور ۱۵ تا ۲۵ بار و در آب دریا ۲۵ تا ۸۰ بار است؛ حدود ۷۰ درصد برق کل تأسیسات صرف همین پمپ فشارقوی می‌شود. توربوپمپ با بازیابی انرژی پساب، این مصرف را کم می‌کند.
نخستین غشاهای سلولز استات را Reid در دانشگاه فلوریدا در ۱۹۵۴ ساخت. توسعه UCLA در ۱۹۵۹ و لایه نازک مرکب (TFC) مسیر صنعتی را باز کرد. نخستین تأسیسات غشایی در ۱۹۶۵ در کالیفرنیا به کار افتاد.
مزیت RO نصب سریع، بازه ظرفیت بسیار گسترده، استارت و توقف آسان و امکان خارج کردن موازی یک قطار بدون توقف کل واحد است. محدودیت‌ها شامل عمر ۲ تا ۵ ساله غشا، حساسیت به ذرات معلق در هوای طوفانی، نیاز به پیش‌تصفیه جدی و کارکرد در فشار بالاست.
اسمز مستقیم، تقطیر غشایی و RO گریز از مرکز
در اسمز مستقیم، به‌جای پمپ فشارقوی از یک محلول کشنده غلیظ (معمولاً آمونیاک و دی‌اکسید کربن) استفاده می‌شود. آب به‌صورت طبیعی به سمت غلظت بالاتر می‌رود؛ سپس محلول تا حدود ۵۸ درجه گرم می‌شود تا NH3 و CO2 جدا و بازیافت شوند. مصرف برق بسیار پایین است، اما هنوز در مقیاس شهری فراگیر نشده است.
تقطیر غشایی از ۱۹۸۰ تجاری شد: آب شور تا مرز بخار گرم می‌شود، بخار از غشا عبور می‌کند و در سمت سرد به آب شیرین تبدیل می‌شود. ساختار ساده است و به اختلاف دمای کم نیاز دارد، اما فضا و انرژی بیشتری می‌خواهد.
در RO گریز از مرکز، غشا روی روتور می‌نشیند و نیروی گریز از مرکز فشار لازم را می‌سازد. پتنت آن به ۱۹۸۸ برمی‌گردد، اما تا امروز عمدتاً در مقیاس آزمایشگاهی مانده است؛ یک واحد ۱۰ مترمکعب در روز در کانادا با بازیابی حدود ۲۰ درصد گزارش شده است.
