Le dessalement est considéré comme une solution efficace à la pénurie d'eau, permettant d'obtenir de l'eau douce à partir de l'eau de mer. Cependant, le processus de dessalement à l'aide d'une membrane d'osmose inverse est toujours confronté à certains défis tels que le colmatage par les différentes espèces présentes dans l'eau de mer. Le prétraitement avant l'osmose inverse est cruciale pour préserver les performances de la membrane. L'utilisation de la technologie membranaire dans l'étape de prétraitement constitue une solution viable pour éliminer les matières en suspension telles que polluants organiques, micro-organismes, colloïdes...etc. Les polluants organiques ne sont pas complètement retenus par les membranes d'osmose inverse. Une meilleure compréhension de leurs mécanismes de transfert est nécessaire afin de mieux contrôler leur rejet au cours du processus. Cette recherche de thèse a été menée selon trois axes : (i) le développement d'une membrane zéolithique NaA à faible coût et à haute perméabilité pour une déshydratation efficace de l'éthanol, (ii) l'analyse de la transmission des mélanges de solutés organiques chargés pendant le dessalement des eaux saumâtres et de l’eau de mer, et (iii) la simulation de cascades de membranes pour l'amélioration du rejet des solutés organiques dans l'osmose inverse des eaux saumâtres et de l’eau de mer.