海水淡化技术分为蒸馏、渗透、冻融、电渗析膜、微生物脱盐等几类，最常见的脱盐工艺是蒸馏和反渗透。目前以多级闪蒸和反渗透这两种技术占世界海水淡化的绝大多数。
1.1 太阳能蒸馏
太阳能蒸馏模仿自然水循环，其中太阳将海水加热到足以发生蒸发。蒸发后，水蒸气凝结在凉爽的表面上。有两种类型的太阳能海水淡化。第一种是利用光伏电池将太阳能转化为电能，为海水淡化提供动力。第二种类型将太阳能转化为热能，称为太阳能热动力海水淡化。
1.2 自然蒸发
除了太阳辐射之外，水还可以通过其他几种物理效应蒸发。这些影响已包含在IBTS (综合生物结构系统) 温室的多学科海水淡化方法中。IBTS 一侧是工业海水淡化（发电）厂，另一侧是利用自然水循环（按比例缩小 1:10）运行的温室。蒸发和冷凝的各种过程在低技术设施中进行，部分在地下和建筑物本身的建筑形状中，这种综合生物结构系统最适合大规模沙漠绿化。
1.3 真空蒸馏
在真空蒸馏中，大气压力降低，从而降低蒸发水所需的温度。当蒸气压等于环境压力并且蒸气压随温度升高时，液体会沸腾。实际上，当环境大气压力低于通常的大气压力时，液体会在较低温度下沸腾。因此，由于压力降低，可以利用来自发电或工业过程的低温“废”热。
1.4 多级闪蒸
水通过多级闪蒸从海水中蒸发分离出来，这是一系列的闪蒸。每个后续的闪蒸过程都利用了前一步水蒸气冷凝释放的能量。
1.5 多效蒸馏
多效蒸馏(MED) 通过一系列称为“效应”的步骤进行工作。进水被喷洒到管道上，然后被加热以产生蒸汽。然后蒸汽用于加热下一批进入的海水。 为了提高效率，可以从附近的发电厂获取用于加热海水的蒸汽。虽然这种方法是热动力方法中热力学效率最高的方法，但存在一些限制，例如最高温度和最大效应数。
1.6 蒸汽压缩蒸馏
蒸汽压缩蒸发涉及使用机械压缩机或喷射流来压缩液体上方存在的蒸汽。然后使用压缩蒸汽提供其余海水蒸发所需的热量。由于该系统只需要电源，因此如果保持小规模则更具成本效益大发国际。
1.7 波能海水淡化
波浪动力海水淡化系统通常将机械波浪运动直接转换为用于反渗透的水力。此类系统旨在通过避免转换为电力、最大限度地减少渗透压以上的过度加压以及对液压和波浪能组件进行创新来最大限度地提高效率并降低成本。其中一个例子是CETO，这是一种使用水下浮标淡化海水的波浪能技术。波浪动力海水淡化厂于 2013 年在西澳大利亚州的花园岛和2015 年在珀斯开始运营。
1.8 膜蒸馏
膜蒸馏利用跨膜的温差从盐水溶液中蒸发蒸汽，并在较冷的一侧冷凝纯水。膜的设计可以对效率和耐用性产生重大影响。一项研究发现，通过PVDF - HFP和二氧化硅气凝胶的同轴静电纺丝制成的膜在连续使用 30 天后能够过滤 99.99% 的盐分。
2.1 反渗透
就装机容量和年增长率而言，领先的海水淡化工艺是反渗透(RO)。 RO 膜过程使用半透膜和施加压力（在膜进料侧）以优先诱导水渗透通过膜，同时拒绝盐分。反渗透工厂膜系统通常比热脱盐过程使用更少的能量。海水淡化过程中的能源成本因水的盐度、工厂规模和工艺类型的不同而有很大差异。例如，目前海水淡化的成本高于传统水源，但预计成本将随着技术改进而继续降低，包括但不限于提高效率、减少工厂足迹、改进工厂运营和优化、更有效的饲料预处理和更低的能源成本。
反渗透使用薄膜复合膜，其中包含超薄芳香族聚酰胺薄膜。这种聚酰胺薄膜赋予膜传输特性，而薄膜复合膜的其余部分提供机械支撑。聚酰胺薄膜是一种致密、无空隙的聚合物，具有高表面积，因此具有高透水性。最近的一项研究发现，透水性主要由聚酰胺活性层的内部纳米级质量分布决定。
反渗透过程需要维护。影响效率的各种因素：离子污染（钙、镁等）；溶解有机碳（DOC）；细菌; 病毒；胶体和不溶性颗粒；生物污垢和结垢。在极端情况下，反渗透膜会被破坏。为了减轻损害，引入了各种预处理阶段。防垢抑制剂包括酸和其他试剂，例如有机聚合物聚丙烯酰胺和聚马来酸、膦酸盐和聚磷酸盐。结垢抑制剂是生物杀灭剂（作为抗细菌和病毒的氧化剂），例如氯气、臭氧、次氯酸钠或次氯酸钙。定期进行，具体取决于膜污染情况；波动的海水状况；或者当监控过程提示时，需要清洁膜，称为紧急或冲击冲洗。冲洗是用新鲜水溶液中的抑制剂完成的，系统必须离线。这个过程对环境有风险，因为受污染的水未经处理就被转移到海洋中。敏感的海洋栖息地可能会受到不可逆转的破坏。
离网太阳能海水淡化装置使用太阳能为山上的缓冲罐装满海水。反渗透过程在非日照时间通过重力接收加压海水进料，从而在不需要化石燃料、电网或电池的情况下实现可持续的饮用水生产。纳米管也用于相同的功能（即反渗透）大发国际。
2.2 正向渗透
正向渗透使用半透膜实现水与溶解溶质的分离。这种分离的驱动力是渗透压梯度，例如高浓度的“吸取”溶液。
冻融脱盐（或冷冻脱盐）使用冷冻从盐水中去除淡水。在冰冻条件下将盐水喷洒到冰堆堆积的垫子中。当季节性条件变暖时，自然淡化的融水会被回收。这种技术依赖于长时间的自然低于冰点的条件。大发国际
Alexander Zarchin发明了一种不依赖于天气的不同冻融方法，它在真空中冻结海水。在真空条件下，经过脱盐处理的冰被融化并转移用于收集，并收集盐分。
电渗析利用电势使盐移动通过成对的带电膜，这些膜将盐捕获在交替通道中。存在几种电渗析变体，例如常规电渗析、反向电渗析。
微生物脱盐电池是生物电化学系统，它使用电活性细菌为原位水脱盐提供动力，为电活性细菌的天然阳极和阴极梯度提供资源，从而产生内部超级电容器。大发国际
