Osmósa er algengt fyrirbæri í náttúrunni. Til dæmis ef gúrka er sett í saltvatn tapar hún vatni og minnkar. Ferlið vatnssameinda úr gúrkunni sem fer inn í saltvatnslausnina er osmósa. Ef vatnslaug er skipt í tvo hluta með himnu sem aðeins vatnssameindir geta farið í gegnum og hreinu vatni og saltvatni er hellt inn í sitthvora hlið himnunnar í sömu hæð, eftir nokkurn tíma mun magn hreins vatns lækka en saltvatnsstigið eykst. Þetta fyrirbæri að vatnssameindir flytjast í gegnum himnuna í saltvatnið kallast osmósa. Hækkun saltvatnsborðsins er ekki endalaus; það mun ná jafnvægispunkti í ákveðinni hæð. Þrýstingurinn sem munurinn á vökvastigi yfir himnuna táknar á þessum tímapunkti er kallaður osmótískur þrýstingur. Stærð osmósuþrýstings er í beinu sambandi við styrk saltvatnsins.
Eftir að ofangreint tæki hefur náð jafnvægi, ef ákveðinn þrýstingur er beitt á yfirborð saltvatnshliðarinnar, munu vatnssameindir flytjast frá saltvatnshliðinni yfir á hreint vatnshliðina. Þetta fyrirbæri að fljótandi sameindir flytjast úr þynntri lausn í óblandaða lausn undir þrýstingi er kallað öfug himnuflæði. Ef saltvatni er bætt við annan enda ofangreinds-tækis og þrýstingi sem fer yfir osmótískan þrýsting pækilsins er beitt í það enda getum við fengið hreint vatn í hinum endanum. Þetta er meginreglan um vatnshreinsun með öfugri himnuflæði. Það eru tveir lykilþættir í öfugu himnuflæðiskerfi sem framleiða hreint vatn: sértæk himna, kölluð hálf-gegndræp himna og ákveðinn þrýstingur.
Einfaldlega sagt, öfug himnuflæði hálf-gegndræpa himnan hefur fjölmargar svitaholur, sem er sambærileg við stærð vatnssameinda. Þar sem bakteríur, vírusar, flest lífræn mengunarefni og vökvajónir eru miklu stærri en vatnssameindir, geta þær ekki farið í gegnum hálf-gegndræpi himnunnar og eru aðskilin frá vatninu sem fer í gegnum. Af mörgum óhreinindum í vatni er erfiðast að fjarlægja uppleyst sölt. Þess vegna eru vatnshreinsunaráhrif öfugs himnuflæðis oft ákvörðuð af afsöltunarhraðanum. Afsöltunarhraði öfugs himnuflæðis fer aðallega eftir valhæfni öfugs himnuflæðis hálf-gegndræprar himnunnar. Hár-sérhæfni himnuþættir í öfugu himnuflæði geta náð allt að 99,7% afsöltunarhraða.
