آب خالص در طبیعت به دلیل ویژگی حلالیت بالای آن، وجود ندارد و دارای ناخالصی های گوناگون می باشد. ناخالصی آب را به سه دسته ی کلی مواد جامد محلول، مواد جامد معلق و کلوئیدی و گازها دسته بندی می نمایند.

آب مایه حیات و تداوم زندگی موجودات زنده و همچنین عامل اساسی در پیدایش اجتماعات و تمدن‌های بشری است. امروزه حجم کل آب‌کره‌ زمین که منبع زندگی تمام موجودات به شمار می‌رود از زمان تشکیل تاکنون، تقریباً ثابت و غیرقابل تغییر مانده است. این منابع آب حدود ۵/۴ میلیارد سال پیش به وجود آمده است.

خاصیت اسمزی به عبور یک حلال از بخش محلول رقیق به بخش محلول غلیظ از درون یک غشا نیمه تراوا گفته می شود. فرآیند اسمز معکوس یکی از شیوه های گسترده جداسازی است، که کاربردهای مختلفی دارد. شیرین سازی آب دریا، جداسازی مواد آلی و سمی از پساب های صنعتی دو مورد مهم استفاده از این تکنولوژی می باشد.

تصفیه مقدماتی به منظور استفاده بهینه از غشاها و افزایش زمان کارکرد غشا انجام می گیرد و در طی این عملیات آب را آماده عبور از روی غشا می سازند.

سیستم های انتقال آب ، کانال های لازم برای انتقال آب از نقطه ای به نقطه ی دیگر را شامل می شوند. در بیشتر موارد، انتقال آب از منبع آن به تاسیسات تصفیه و از آن جا به مصرف کننده ها ضروری است. پمپاژ به منظور تامین انرژی لازم برای به حرکت در آوردن آب، از ابتدا تا انتهای سیستم انتقال به کار می رود. ایستگاه های پمپاژ معمولا در آب گیر آب خام، تصفیه خانه و شبکه ی توزیع قرار داده می شوند.

فرآیندهای نرم سازی به منظور کاهش سختی آب به کار می روند. با استفاده از مواد شیمیایی، سختی آب تحت واکنش های شیمیایی قرار می گیرد و رسوب می نماید. که در نتیجه سختی آب کاهش می یابد. سختی آب به دلیل وجود کربنات ها، سولفات ها، کلریدها و نیترات های فلزات کلسیم، منیزیم، آهن و آلومینیوم است.

فرایند تعویض و تبادل یونی از زمان قدیم مورد استفاده قرار می گرفت. ارستا تالیس به کمک این فرایند آب شور را با خاک هایی تماس می داد و آب شیرین تهیه می کرد. در سال 1845 تامسون نشان داد که هر گاه آب حاوی آمونیوم سولفات از خاک عبور کند در آب خروجی کلسیم سولفات تولید خواهد شد.

فرایندهای غشایی به شیوه های فیزیکی برای جداسازی حلال از نمک های محلول در آن با استفاده از غشاهای نیمه تراوا اطلاق می شود. این فرایندها در سال های اخیر پیشرفت های زیادی داشته است. سابقه ی استفاده از غشا برای صاف کردن به اوایل قرن بیستم باز می گردد.