Oczyszczanie ścieków wymaga zastosowania szeregu wzajemnie uzupełniających się technologii, które pozwalają na uzyskanie takiego stopnia usunięcia zanieczyszczeń, aby oczyszczona woda mogła zostać ponownie wykorzystana do celów komunalnych lub przemysłowych, przy równoczesnym odzyskaniu wartościowych substancji zawartych w ściekach. Ponadto, stosowanie technik izotopowych, rozwój energetyki jądrowej oraz przeróbka paliwa jądrowego powodują powstawanie radioaktywnych ścieków. Odpady promieniotwórcze są ważnym i społecznie drazliwym problemem, szczególnie w obliczu konieczności wygaszania starych, wyeksploatowanych reaktorów jądrowych. W oczyszczaniu roztworów wodnych stosuje się wiele fizykochemicznych metod wzbogacania i rozdzielania jonów m.in. ekstrakcję rozpuszczalnikową, wymianę jonową, sorpcję, metody flotacyjne oraz transport przez membrany, tj. odwróconą osmozę, nanofiltrację, ultrafiltrację, dializę i elektrodializę. Procesy te umożliwiają selektywne wydzielenie określonych składników i stanowią pośredni etap chemicznego przerobu ubogich surowców bądź zanieczyszczonych wód.