其他傳統分離工程相比，反滲透分離過程有其獨特的優勢：（1）壓力是反滲透分離過程的主動力，不經過能量密集交換的相變，能耗低；（2）反滲透不需要大量的沉淀劑和吸附劑，運行成本低；（3）反滲透分離工程設計和操作簡單，建設周期短；（4）反滲透凈化效率高，環境友好。因此，反滲透技術在生活和工業水處理中已有廣泛應用，如海水和苦咸水淡化、醫用和工業用水的生產、純水和超純水的制備、工業廢水處理、食品加工濃縮、氣體分離等。

海水和苦咸水淡化

       20世紀60年代以來，反滲透脫鹽已成為一種獲取飲用水的重要途徑，是解決淡水資源緊缺的一種有效方法。反滲透脫鹽技術主要應用在兩個方面：海水淡化和苦咸水脫鹽。

       全世界海水淡化裝置中約有30%是利用反滲透技術實現的，通過反滲透膜可除去海水中99%以上的鹽離子， 得到可飲用的淡水。以色列的反滲透海水淡化技術比較領先，2005年阿什克倫建造了當時世界上最大的反滲透海水淡化裝置，產水量為3.3×105m3·d-1，占到以色列全部水需求量的15%，產水成本約為0.53美元·m-3。我國最大的反滲透海水淡化站位于大連市長海縣。

       苦咸水在我國北方地區分布較為廣泛，含鹽離子較多，可通過反滲透技術進行除鹽淡化處理，達到飲用水標準。馬蓮河流域示范工程利用馬蓮河上游環江苦咸水資源，采用反滲透膜技術，建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程，出水水質達到國家生活飲用水衛生標準，有效解決了環縣城區5萬居民飲水問題。何緒文、姚永毅、孫魏等均對苦咸水進行過反滲透處理的實驗研究，系統脫鹽率>95%，出水水質優于國家飲用水標準。

       海水和苦咸水淡化是反滲透技術的傳統應用領域，存在的問題仍然是操作壓力偏高，能耗較大，另外海水中的Cl-對反滲透膜也有較大的污染，阻礙了反滲透技術在該領域的進一步推廣。低壓、低能耗、抗污染、抗氧化的反滲透膜正在積極的研發之中，以便從根本上解決現在存在的問題。

純水和超純水的制備

       反滲透+混床水處理技術改進了原來的全離子交換制水工藝，運行期間，產水增加，水質改善，大幅度降低了制水成本。此外，許多科研人員均對反滲透+電去離子法制取純水進行了實驗研究，達到了預期結果，證實了反滲透+電去離子法制取高純水的可行性。通過控制反滲透的級數可制取不同純度脫鹽水。隨著反滲透級數的增加，脫鹽水的純度提高，但是出水量減少，水利用率降低，因此，反滲透裝置連用一般不會超過二級，通常將反滲透與電去離子技術聯用，不僅克服了反滲透出水不能徹底除鹽的不足，還可以提高電去離子裝置的進水水質，防止電去離子設備損壞，提高整體凈水效果。

工業廢水處理

       工業廢水處理是除脫鹽和純水的制備領域外，反滲透技術應用最多的一個領域。工業廢水處理具有降低生產成本，保護環境，實現廢水資源化等多重意義。由于反滲透膜對進水要求較高，運用反滲透技術對廢水進行深度處理時，往往還要結合沉降、混凝、微濾、超濾、活性炭吸收、pH調節等預處理工藝。

重金屬廢水處理

       反滲透技術在重金屬廢水處理中應用較早，國內外均對此進行了大量的研究。早在20世紀70年代，反滲透技術已經在電鍍廢水處理中有所應用，主要是大規模用于鍍鎳、鉻、鋅漂洗水和混合重金屬廢水的處理。

膜分離技術濃縮電鍍鎳漂洗水，鎳離子的截留率大于99%，經一級納濾和兩級反滲透濃縮后，濃縮液中鎳離子濃度達到50g·L-1，透過液可經處理后再次回用。張連凱對印制電路板加工酸洗車間產生的重金屬廢水調節pH至中性后采用超濾+反滲透工藝進行中試，反滲透系統對Cu2+和溶解性總固體的去除率分別為99.9%和98.9%。

印染廢水處理

       印染紡織廢水不僅色度高、水量大，而且成分十分復雜，廢水中含有染料、漿料、油劑、助劑、酸堿、纖維雜質以及無機鹽等，染料結構中還含有很多較大生物毒性的物質，如硝基和胺類化合物以及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，如不經處理直接排放，必將對環境造成嚴重污染。

超濾+反滲透雙膜技術處理印染廢水，超濾能夠有效地去除廢水中大分子有機物，降低濁度，使進水水質達到反滲透膜的要求，經反滲透處理后，有機物和鹽的去除率可分別達99%和93% 以上，產水化學需氧量小于10mg·L-1，電導率小于80μS·cm-1，產水滿足大部分印染工藝用水標準。鐘璟采用中空纖維超濾膜和反滲透技術處理羊毛印染廢水，操作壓力為0.1MPa，流速為1500L·h-1的條件下，色度、含鹽量等指標均有顯著的降低，COD值、色度達標排放。

電廠循環廢水處理

       電廠循環冷卻水系統對水的消耗量很大，占到純火力發電廠用水的80%，熱電廠用水的50%以上，對循環排放水進行回收處理，產水作為循環補充水或鍋爐補給水系統的水源，不僅防止了對環境造成污染，還可以有效節約水資源，降低生產成本。

超濾+反滲透技術聯合操作對電廠循環排污水進行處理，投運以來，反滲透系統運行良好，產水量68m3·h-1，電導率小于35μS·cm-1，脫鹽率高于97%。雙膜法水處理工藝，經過超濾+二級反滲透+混床處理后的精脫鹽水可供電廠鍋爐及干熄焦使用，日產精脫鹽水15000t。超濾—反滲透組合工藝處理循環冷卻排污水做了現場試驗，反滲透系統各段運行壓力平穩，產水滿足回用的要求。陳穎敏采用連續微濾 + 反滲透技術對循環排污水進行預除鹽，反滲透系統脫鹽率達98%以上。

化工廢水處理

       采用離子交換法生產K2CO3的生產過程中，會產生大量的NH4Cl廢水，為了節約用水和徹底解決NH4Cl廢水排放問題，張繼臻采用選擇離子交換、反滲透膜分離和低溫多效閃蒸相結合的方法，將低濃度NH4Cl廢水進一步濃縮回收，使廢水由達標排放轉變為全部回收利用，達到零排放。

石油化工廢水成分復雜，除含有油、硫、苯、酚、氰、環烷酸等有機物以外，還含有金屬鹽、反應殘渣等，污染物濃度高且難降解，水量及酸堿度波動較大，傳統的水處理工藝很難達到資源回收再利用的 目的。

       反滲透一般作為工業廢水終端處理，對水中的無機鹽、有機物、重金屬離子等都有很高的截留率，出水水質優良，可回用作冷卻水或工藝用水循環利用，不僅節約了新鮮水的使用量，節約生產成本，還減少了污水的排放量，對環境保護和可持續發展都有著重要意義，對缺水地區具有巨大的經濟效益。