झिल्ली आधारित समुद्री जल अलवणीकरण प्रौद्योगिकी को रिवर्स ऑस्मोसिस द्वारा दर्शाया जाता है। इसके सिद्धांत में समुद्री जल को अर्ध पारगम्य झिल्ली के माध्यम से चलाने के लिए उच्च दबाव का उपयोग करना, पानी के अणुओं को नमक आयनों से अलग करना शामिल है। समुद्री जल के उच्च आसमाटिक दबाव के कारण, सिस्टम को पर्याप्त दबाव (आमतौर पर 5-8 एमपीए) प्रदान करने के लिए एक उच्च दबाव पंप की आवश्यकता होती है, साथ ही उच्च {{7} अलवणीकरण {{8} दर झिल्ली सामग्री (जैसे मिश्रित पॉलियामाइड झिल्ली) की भी आवश्यकता होती है। इस तकनीक के फायदे अपेक्षाकृत कम ऊर्जा खपत और मजबूत सिस्टम मॉड्यूलरिटी हैं, जो इसे विश्व स्तर पर सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मुख्यधारा की तकनीक बनाती है।
तापीय समुद्री जल अलवणीकरण प्रौद्योगिकियों में मुख्य रूप से मल्टी{0}स्टेज फ्लैश वाष्पीकरण (एमएसएफ) और मल्टी{1}इफेक्ट डिस्टिलेशन (एमईडी) शामिल हैं। ये प्रौद्योगिकियाँ समुद्री जल को वाष्पीकृत करने के लिए गर्म करती हैं, फिर उसे संघनित करके ताजे पानी में बदल देती हैं, जिससे नमकीन पानी अलग हो जाता है। एमएसएफ मल्टी-{4}स्टेज कम दबाव फ्लैश वाष्पीकरण के माध्यम से दक्षता में सुधार करता है, जबकि एमईडी गर्मी ऊर्जा का पुन: उपयोग करने के लिए मल्टी-स्टेज इवेपोरेटर का उपयोग करता है। थर्मल प्रौद्योगिकियां बिजली संयंत्र अपशिष्ट ताप या औद्योगिक अपशिष्ट ताप के साथ एकीकरण के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन उनमें ऊर्जा की खपत अधिक होती है और इसके लिए बड़े पैमाने के उपकरणों की आवश्यकता होती है।
अन्य उभरती प्रौद्योगिकियों में इलेक्ट्रोडायलिसिस, फॉरवर्ड ऑस्मोसिस और हाइब्रिड प्रक्रियाएं शामिल हैं। इलेक्ट्रोडायलिसिस आयनों को अलग करने के लिए आयन विनिमय झिल्लियों के माध्यम से चलाने के लिए एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता है, जो इसे कम लवणता वाले जल उपचार के लिए उपयुक्त बनाता है। फॉरवर्ड ऑस्मोसिस जल प्रवासन को चलाने के लिए आसमाटिक दबाव अंतर का उपयोग करता है। हाइब्रिड प्रक्रियाएं समग्र दक्षता और स्थिरता में सुधार के लिए झिल्ली विधियों को थर्मल तरीकों या प्रीट्रीटमेंट प्रौद्योगिकियों के साथ जोड़ती हैं।
सिस्टम इंजीनियरिंग स्तर पर, समुद्री जल अलवणीकरण प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रीट्रीटमेंट और ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकियाँ भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, रेत निस्पंदन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन जैसी प्रीट्रीटमेंट विधियां दूषण भार को कम करती हैं और झिल्ली जीवन को बढ़ाती हैं; ऊर्जा पुनर्प्राप्ति उपकरण (ईआरडी) संकेंद्रित नमकीन पानी की दबाव ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करते हैं, जिससे परिचालन ऊर्जा खपत में काफी कमी आती है। कुल मिलाकर, समुद्री जल अलवणीकरण तकनीक एक व्यापक जल उपचार प्रणाली है जो रिवर्स ऑस्मोसिस पर केंद्रित है और कई प्रक्रियाओं के सहक्रियात्मक अनुकूलन द्वारा पूरक है।