Odwrócona osmoza, znana również jako odwrócona osmoza, to proces separacji membranowej, w którym różnica ciśnień jest siłą napędową oddzielania rozpuszczalnika od roztworu.
Do roztworu zasilającego przykłada się ciśnienie po jednej stronie membrany. Gdy ciśnienie przekroczy ciśnienie osmotyczne, rozpuszczalnik będzie przenikał w kierunku przeciwnym do naturalnej osmozy. W ten sposób przepuszczony rozpuszczalnik, tj. permeat, uzyskuje się po stronie membrany-o niskim ciśnieniu, podczas gdy stężony roztwór, tj. koncentrat, po stronie-o wysokim ciśnieniu. Jeśli do uzdatniania wody morskiej stosuje się odwróconą osmozę, świeżą wodę uzyskuje się po-stronie membrany o niskim ciśnieniu, a solankę po stronie-o wysokim ciśnieniu.
Podczas odwróconej osmozy szybkość przenikania rozpuszczalnika, tj. energia przepływu cieczy N, wynosi: N=Kh(Δp - Δπ), gdzie Kh jest współczynnikiem przepuszczalności hydraulicznej, który nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury; Δp oznacza różnicę ciśnień hydrostatycznych na membranie; a Δπ oznacza różnicę ciśnień osmotycznych roztworu na membranie. Ciśnienie osmotyczne π rozcieńczonego roztworu wynosi: π=iCRT, gdzie i jest liczbą jonów wytwarzanych w wyniku jonizacji cząsteczki substancji rozpuszczonej; C oznacza stężenie molowe substancji rozpuszczonej; R jest stałą molową gazu; oraz T jest temperaturą bezwzględną. Odwrócona osmoza zazwyczaj wykorzystuje membrany asymetryczne i membrany kompozytowe. Sprzęt stosowany do odwróconej osmozy to głównie urządzenia do separacji z pustymi włóknami lub spiralnie zwiniętymi membranami.
Membrany odwróconej osmozy mogą zatrzymywać w wodzie różne jony nieorganiczne, substancje koloidalne i substancje rozpuszczone o dużych cząsteczkach, uzyskując w ten sposób oczyszczoną wodę. Można go również stosować do-wstępnego zatężania roztworów zawierających wielkocząsteczkową materię organiczną. Ze względu na swoją prostotę i niskie zużycie energii, odwrócona osmoza szybko rozwinęła się w ciągu ostatnich 20 lat. Obecnie jest szeroko stosowany w odsalaniu wody morskiej i słonawej (patrz solanka), zmiękczaniu wody kotłowej i oczyszczaniu ścieków. W połączeniu z wymianą jonową wykorzystywana jest do produkcji wody o wysokiej-czystości, a zakres jej zastosowań stale się poszerza, obejmując obecnie zagęszczanie produktów mlecznych i soków owocowych, a także separację i zagęszczanie czynników biochemicznych i biologicznych.