Kernefunktionen af omvendt osmose-membraner er at opnå effektiv adskillelse af vand og opløste stoffer gennem høj-tryksdrift og derved opnå høj-rent produktvand. Dens grundlæggende princip er at bruge en semi-permeabel membran, der kun tillader vandmolekyler at passere igennem, mens de blokerer opløste salte, tungmetalioner, organisk materiale og mikroorganismer, og derved opnår dyb rensning.
Ved vandrensning kan omvendt osmose-membraner reducere TDS (Total Dissolved Solids), hårdhed og tungmetalindhold i vand betydeligt, hvilket omdanner råvand til rent drikkevand. Denne funktion er meget udbredt i husholdningsvandrensere, industriel produktion af rent vand og laboratoriesystemer til ultrarent vand, især velegnet til scenarier med dårlig vandkvalitet eller høje renhedskrav.
I industrielle applikationer bruges omvendt osmose-membraner ikke kun til vandproduktion, men også til stabil forsyning af procesvand. For eksempel kræver elektronikindustrien ultrarent vand til spånrensning, elindustrien har brug for kedelfødevand, og den kemiske industri bruger det til opløsningsmiddel- og opløsningsseparation og -koncentrering. Stabile afsaltningsevner sikrer stabiliteten af produktionsprocesser og produktkvalitet.
Ydermere har omvendt osmose-membraner også ressourcegenvinding og miljøbeskyttelsesfunktioner. I spildevandsbehandling kan det muliggøre dyb genbrug af spildevand, hvilket reducerer emissioner; ved afsaltning af havvand kan det omdanne havvand til ferskvandsressourcer. Med stigende krav til vandbevarelse og miljøbeskyttelse fortsætter anvendelsen af denne funktion med at ekspandere globalt.