日益增長的人口數量和人口密度給很多地方的供水能力帶來了壓力。據聯合國預測，到本世紀中葉，有20-70億人將面臨水資源缺乏的局面。為了應對這一情況，水行業將越來越依賴海水和苦咸水脫鹽技術。

脫鹽技術分為膜法技術和熱法技術。脫鹽技術的主要缺點是成本高。SWRO技術中，電能花費占到了總處理成本的30%，因此減少能耗是降低脫鹽處理成本的關鍵。一些新型膜材料可以降低能耗的同時帶到良好的脫鹽效果。

1納米復合材料膜

薄膜納米復合物（TFN）膜是將林德A型沸石納米粒子加入薄膜分離層來提高透水性和保持脫鹽率。林德A型沸石納米粒子增加了水的通透性，能在降低進水壓力的同時保持相同的產水率，從而降低能耗。相比典型的純聚酰胺復合膜（TFC），由于納米孔隙的存在，這些TFN膜更加平滑、更具親水性、表面帶有更多負電荷，提高了膜的滲透性，其本質是在膜基質上創建分子級的親水性通道讓水優先通過，而納米孔隙壁更多的負電荷則增強了離子排斥，從而維持脫鹽率。據報道，TFN膜元件滲透流量最高達52m3˙d-1，NaCl的脫鹽率最低為99.7%。

在實驗室規模，研究人員評估了兩種不同類型的TFN膜。相比未經改性的聚砜支撐層，加入納米粒子的聚砜支撐層具有更小的水接觸角和更高的極限抗拉強度。但實驗室研究結果與商業化的TFC膜不具有直接的可比性。

中試規模下對TFN膜和TFC膜的對比結果表明，TFN膜的透水性比TFC膜高1.4倍。雖然TFN膜表現出更高的透水性，并保持了類似的脫鹽率，但其硼和低分子量亞硝胺的去除率卻比TFC膜低。目前市場推出的新一代TFN膜提高了硼的去除率，但其透水性與TFC膜相當。目前還不清楚TFN膜活性層的納米粒子濃度是否能增加滲透率。

在最近的一項研究中，科研人員比較了NanoH2O公司TFN膜中的Qfx400R、Qfx400ES與陶氏TFC膜中的SW30XLE、SW30ULE用于太平洋的海水淡化，相應的進水TDS為34000mg˙L-1。在膜通量為11.9-15.3L˙m-2˙h-1，系統回收率為40-55%時，TFN膜的能耗是2.24-2.55kWh˙m-3。在同樣的膜通量和回收率下，TFC膜的能耗是2.28-2.61kWh˙m-3。因此，使用TFN膜節省能耗不到6%。相比TFC膜，使用TFN膜的硼去除率低。然而在海水淡化中含鹽水通過的二級RO系統的pH大約是10.3，這可使得水處理系統中硼含量（<0.5mg˙L-1）非常低。當在TFN的RO膜和TFC的RO膜間做選擇時，還需要仔細考慮整個生命周期的成本。當TFN膜元件成本較高時，資本成本會更高。然而，由于整個運營期的能耗成本降低，水廠整個生命周期成本可能會較低。

2水通道蛋白膜

水通道蛋白是控制水通過生物膜的蛋白質通道。水通道蛋白中水分子的運動是由選擇性、快速擴散和滲透梯度引起的。水通道蛋白-1（AQP1）在細胞外和細胞內有選擇性前庭，將允許水分子單列迅速通過，而通過靜電調諧機制分離蛋白質并阻擋離子。

水通道蛋白膜的透水性比商業RO膜的透水性高100倍。摻入功能性水通道蛋白-Z到新型三嵌段共聚物中形成的高滲透性和選擇性膜已經顯現出明顯高于現有RO膜的透水能力。將水通道蛋白膜附著在商業膜的研究也一直在推進。研究人員在pH=2時通過囊泡融合將水通道蛋白附著到NF270和NTR7450商用膜上。結果表明，支撐的雙脂層形成了致密的水滲透納濾（NF）膜，可在與RO膜同等的驅動壓力下運行。NF膜被選為支撐層是由于其高滲透性和較低的表面粗糙度，從而達到脂質雙分子層的最小形變。

水通道蛋白膜顯示了脫鹽的潛力，其驅動機制是滲透壓梯度（鹽濃度），而不是像RO那樣機械地應用壓力梯度。當膜上水通道蛋白覆蓋率達75%時，預測的液壓滲透性將增加一個數量級。由于沒有施加壓力，能耗與RO膜相比將大幅降低。由于難以獲得大量的蛋白質和生產大面積的膜材料，水通道蛋白膜并沒有廣泛地用于商業化。