Ao contrário de tratamentos químicos como ozônio e cloro, tanto a osmose reversa quanto os sistemas de filtração de carvão usam um filtro pelo qual a água deve passar para ser purificada. Esses filtros bloqueiam partículas maiores. Frequentemente são feitos de materiais específicos ou têm um design que remove agentes químicos que tornam a água tóxica ou dão sabor desagradável.
Sistemas de filtração são usados para limpar água de muitos contaminantes diferentes. Vão desde designs simples que removem partículas grandes de água de irrigação até versões altamente sofisticadas que filtram contaminantes suficientes para tornar a água potável. O método primário usado por um sistema de filtração é um tipo de membrana ou tela pela qual a água é forçada a passar. Essas telas são projetadas para deixar passar apenas partículas de certo tamanho. Como as moléculas de água são as menores partículas na própria água, estas podem passar enquanto param partículas maiores.
A osmose reversa usa uma membrana que permite a passagem da água enquanto retém partículas maiores. Geralmente há uma segunda corrente de água usada para levar embora os contaminantes da membrana para que não bloqueiem o fluxo de água. Estas membranas podem ser feitas de diferentes materiais, mas um fluxo de água é sempre necessário — em outras palavras, a água deve estar sujeita a algum tipo de pressão, geralmente em torno de 40 psi ou mais. Este processo remove muitos minerais e químicos inorgânicos que viajam com a água, mas é especialmente bom em bloquear todas as bactérias e vírus.
Um filtro de carvão usa um painel ou sistema de coagem de blocos de carvão em vez de uma membrana para filtrar água. Embora vários contaminantes sejam removidos simplesmente porque são grandes demais para passar pelo filtro de carvão, o próprio carvão age sobre a água, usando reações químicas para atrair vários contaminantes químicos e biológicos. Têm pouco efeito em minerais, mas são usados para remover tanto bactérias quanto agentes contaminantes como cloro.
A osmose reversa é um sistema de filtração doméstico popular devido à sua simplicidade e custo-benefício. Embora útil para limpar água já processada, sistemas RO podem ter dificuldade ao purificar água não tratada, e geralmente um segundo sistema é necessário para tornar tal água potável. A membrana que sistemas RO usam pode degradar devido aos agentes corrosivos que bloqueia, e precisa ser substituída ocasionalmente. No entanto, a osmose reversa se destaca na remoção de metais tóxicos e contaminantes baseados em minerais com os quais filtros de carvão lutam.
Filtros de carvão são úteis para remover odores e químicos residuais usados na purificação de água, incluindo cloro. Também podem remover contaminantes prejudiciais que a osmose reversa não lida tão eficazmente, como compostos orgânicos voláteis. Certos usuários preferem filtros de carvão porque mantêm minerais naturais, mas se a água está contaminada por nitratos ou flúor, então um sistema RO precisa ser usado para removê-los.