برای فهمیدن عملیات بهره‌برداری از یک سیستم RO برای تصفیه آب، داشتن شناختی بنیادی از مدل‌های تئوری گوناگون جهت توضیح در مورد حرکت مواد حل‌شده و آب از میان یک غشاءRO ضروری است. به‌وسیله‌ی درک چگونگی انتقال مواد حل شده و آب از میان ممبرین ، اصلاحات مناسبی برای پلیمرهای ممبرین جهت بهبود عملکرد ( شدت نفوذ و مقدار دفع ) ، می‌تواند صورت پذیرد.
این بخش شامل توسعه‌ی مدل‌های انتقال می‌باشد. همچنین پلیمرهای اساسی ممبرین و مدول‌ها ، و چگونگی ساخت هر کدام توضیح داده شده است.
مدل‌های انتقال
هدف یک مدل انتقال این است که مقدار عملکرد را ( معمولاً شدت نفوذ حلال و ماده‌ی حل شده ) در شرایط بهره‌برداری ( معمولاً نیروهای فشاری ناشی از فشار و غلظت) به‌صورت رابطه‌ی ریاضی بیان کند. هدف پیش‌بینی رفتار غشاء در شرایط معین می‌باشد.
چندین مدل برای توضیح نحوه‌ی انتقال جرم از میان ممبرین‌های RO وجود دارد. این مدل‌ها مبتنی بر فرضیه‌های متفاوت بوده و دارای درجات مختلفی از پیچیدگی هستند. مدل محلول-نفوذ بهترین توضیح را در مورد عملکرد "درست" و ممبرین‌های بدون نقص ارائه می‌کند، و به‌عنوان تئوری پیشرو در پدیده‌ی انتقال غشائی در نظر گرفته می‌شود. در این‌جا سه تئوری دیگر نیز برای تکمیل شدن بحث مطرح می‌شوند.
مدل‌های انتقال در سه گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند: مدل‌های مبتنی بر محلول/نفوذ ماده‌ی حل‌شده (مدل‌های انتقال غیر متخلخل) ، مدل‌های مبتنی بر ترمودینامیک برگشت ناپذیر ، و مدل‌های مبتنی بر غشای متخلخل. نکات جالب برخی از این مدل‌ها در زیر توضیح داده شده است.
مدل محلول-نفوذ (مدل غیر متخلخل)
مدل انتقالی محلول-نفوذ در اصل توسط Lonsdale et. al توضیح داده شد. در این مدل فرض می‌شود که غشاء غیر متخلخل است ( بدون نقایص ). در این نظریه بیان می‌شود که چون ملکول تمایل به حل شدن در غشاء دارد به داخل آن نفوذ کرده و به این دلیل پدیده‌ی انتقال در غشاء رخ می‌دهد. این امر در مورد مولکول‌های حلال و حل شونده در محلول صادق می‌باشد.
در مدل محلول-نفوذ ، انتقال حلال و حل شونده مستقل از یکدیگر است ، همان‌طوری‌که در معادله‌ی 1 و 2 ملاحظه می‌شود. شدت نفوذ حلال در میان غشاء به‌طور خطی متناسب است با اختلاف فشار مؤثر در سراسر غشاء (معادله‌ی 1):
(1) Jw = A (ΔP – ΔΠ)
که :
Jw = شدت نفوذ حلال
A = ضریب نفوذپذیری آب ( تابعی از مقدار نفوذ آب در میان غشاء )
ΔP = نیروی محرکه‌ی ناشی از اعمال فشار ( تابعی از فشارهای مربوط به خوراک ، محلول غلیظ شده و آب تصفیه شده )
ΔΠ = فشار اسمزی محلول ( تابعی از غلظت‌های مربوط به خوراک ، محلول غلیظ شده و آب تصفیه شده )
شدت نفوذ ماده‌ی حل شده در میان غشاء متناسب است با اختلاف غلظت مؤثر ماده‌ی حل شده در سراسر غشاء ( معادله‌ی 1 ):
(2) Js = K (CA2 – CA3)
که :
Js = شدت نفوذ ماده‌ی حل شده
K = ضریب نفوذپذیری نمک ( تابعی از مقدار نفوذ نمک در میان غشاء )
CA = غلظت مولی ماده‌ی حل شده
زیرنویس‌ها :
2 = در لایه‌ی مرزی
3 = در آب تصفیه شده
معادلات 1 و 2 معمولی‌ترین معادلاتی هستند که به‌دلیل سادگی و تقریب نزدیک آن‌ها به داده‌های تجربی ، برای توضیح انتقال آب و مواد حل شده را از میان غشاء مورد استفاده قرار می‌گیرند. شکل 1 را در نظر بگیرید ، که شدت نفوذ آب و نمک و نیز مقدار دفع نمک ارائه داده شده توسط ممبرین آب دریا را به‌عنوان تابعی از فشار اعمال شده ، نشان می‌دهد. به‌طور خاص از ممبرین آب دریا FilmTec FT-30 برای محلول کلرید سدیم 35000ppm با فشار اسمزی 350 psi (2.5 Mpa) استفاده شد. همان‌طور که در شکل نشان داده شده است ، تا فشار اعمال شده از فشار اسمز بیشتر نشود ، واقعاً هیچ آبی نفوذ نمی‌کند. به‌محض آغاز شدن نفوذ آب ، این مقدار به‌طور خطی با افزایش فشار زیاد می‌شود ، همان‌طوری‌که با معادله‌ی 1 پیش‌بینی شده بود. از طرف دیگر ، شدت نفوذ نمک در محدوده‌ی فشار اعمال شده نسبتاً ثابت باقی می‌ماند ، همان‌طوری‌که با معادله‌ی 1 پیش‌بینی شده بود. بنابراین ، همان‌طور‌که فشار اعمال شده افزایش می‌یابد ، به‌تدریج آب بیشتری نسبت به نمک از میان غشاء عبور می‌کند.