与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其*的优势：（1）压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低；（2）反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低；（3）反渗透分离工程设计和操作简单，建设周期短；（4）反渗透净化效率高，环境友好。因此，反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用，如海水和苦咸水淡化、科研和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
海水和苦咸水淡化
20世纪60年代以来，反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径，是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。目前，反渗透脱盐技术主要应用在两个方面：海水淡化和苦咸水脱盐。
*海水淡化装置中约有30%是利用反渗透技术实现的，通过反渗透膜可除去海水中99%以上的盐离子， [2] 得到可饮用的淡水。以色列的反渗透海水淡化技术比较*，2005年阿什克伦建造了当时世界上大的反渗透海水淡化装置，产水量为3.3×105m3·d-1，占到以色列全部水需求量的15%，产水成本约为0.53美元·m-3。我国大的反渗透海水淡化站位于大连市长海县。
苦咸水在我国北方地区分布较为广泛，含盐离子较多，可通过反渗透技术进行除盐淡化处理，达到饮用水标准。马莲河流域示范工程利用马莲河上游环江苦咸水资源，采用反渗透膜技术，建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程，出水水质达到国家生活饮用水卫生标准，有效解决了环县城区5万居民饮水问题。何绪文、姚永毅、孙魏等均对苦咸水进行过反渗透处理的实验研究，系统脱盐率>95%，出水水质优于国家饮用水标准。
海水和苦咸水淡化是反渗透技术的传统应用领域，目前存在的问题仍然是操作压力偏高，能耗较大，另外海水中的Cl-对反渗透膜也有较大的污染，阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。目前，低压、低能耗、抗污染、抗氧化的反渗透膜正在积极的研发之中，以便从根本上解决现在存在的问题。
纯水和超纯水的制备
反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加，脱盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，反渗透装置连用一般不会超过二级，通常将反渗透与电去离子技术联用，不仅克服了反渗透出水不能*除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
工业废水处理
工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，反渗透技术应用多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高，运用反渗透技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。
重金属废水处理
反渗透技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代，反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。
膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水，镍离子的截留率大于99%，经一级纳滤和两级反渗透浓缩后，浓缩液中镍离子浓度达到50g·L-1，透过液可经处理后再次回用。张连凯对印制电路板加工酸洗车间产生的重金属废水调节pH至中性后采用超滤+反渗透工艺进行中试，反渗透系统对Cu2+和溶解性总固体的去除率分别为99.9%和98.9%。
印染废水处理
印染纺织废水不仅色度高、水量大，而且成分十分复杂，废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等，染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质，如硝基和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，如不经处理直接排放，必将对环境造成严重污染。
超滤+反渗透双膜技术处理印染废水，超滤能够有效地去除废水中大分子有机物，降低浊度，使进水水质达到反渗透膜的要求，经反渗透处理后，有机物和盐的去除率可分别达99%和93% 以上，产水化学需氧量小于10mg·L-1，电导率小于80μS·cm-1，产水满足大部分印染工艺用水标准。钟璟采用中空纤维超滤膜和反渗透技术处理羊毛印染废水，操作压力为0.1MPa，流速为1500L·h-1的条件下，色度、含盐量等指标均有显著的降低，COD值、色度达标排放。
电厂循环废水处理
电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大，占到纯火力发电厂用水的80%，热电厂用水的50%以上，对循环排放水进行回收处理，产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源，不仅防止了对环境造成污染，还可以有效节约水资源，降低生产成本。
超滤+反渗透技术联合操作对电厂循环排污水进行处理，投运以来，反渗透系统运行良好，产水量68m3·h-1，电导率小于35μS·cm-1，脱盐率高于97%。双膜法水处理工艺，经过超滤+二级反渗透+混床处理后的精脱盐水可供电厂锅炉及干熄焦使用，日产精脱盐水15000t。超滤—反渗透组合工艺处理循环冷却排污水做了现场试验，反渗透系统各段运行压力平稳，产水满足回用的要求。陈颖敏采用连续微滤 + 反渗透技术对循环排污水进行预除盐，反渗透系统脱盐率达98%以上。
化工废水处理
采用离子交换法生产K2CO3的生产过程中，会产生大量的NH4Cl废水，为了节约用水和*解决NH4Cl废水排放问题，张继臻采用选择离子交换、反渗透膜分离和低温多效闪蒸相结合的方法，将低浓度NH4Cl废水进一步浓缩回收，使废水由达标排放转变为全部回收利用，达到*。
石油化工废水成分复杂，除含有油、硫、苯、酚、氰、环烷酸等有机物以外，还含有金属盐、反应残渣等，污染物浓度高且难降解，水量及酸碱度波动较大，传统的水处理工艺很难达到资源回收再利用的 目的。
反渗透一般作为工业废水终端处理，对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率，出水水质优良，可回用作冷却水或工艺用水循环利用，不仅节约了新鲜水的使用量，节约生产成本，还减少了污水的排放量，对环境保护和可持续发展都有着重要意义，对缺水地区具有巨大的经济效益。
