进口反渗透、纳滤的基础知识
微滤、超滤、纳滤和反渗透简介
微滤、超滤、纳滤和反渗透简介一、微滤又称为微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛分过程，在静压差作用下滤除0.1-10μm的微粒，操作压力为0.7-7kPa,原料液在压差作用下，其中水(溶剂)透过膜上的微孔流到膜的低压侧，为透过液，大于膜孔的微粒被截留，从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。
微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用，决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的形状和大小。
二、超滤简称UF是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。
超滤同反渗透技术类似，是以压力为推动力的膜分离技术。
在从反渗透到电微滤的分离范围的谱图中，居于纳滤(NF)与微滤(MF)之间，截留分子量范围为50-500000道尔顿，相应膜孔径大小的近似值为501000A。
三、纳滤膜纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质，也可脱除无机盐的重要原因目前纳滤膜多为薄层复合膜和不对称合金膜。
纳滤膜有如下特点:1、NF膜主要去除直径为1nm左右的溶质粒子，故被命名为纳滤膜，截留物相对分子质量为200-10002、NF膜对二价或高价离子，特别是阴离子的截留率比较高，可大于98%，而对一价离子的截留率一般低于90%3、NF膜的操作压力低，一般为0.7Mpa,最低为0.3Mpa4、NF膜多数为荷电膜，因此，其截留特性不仅取决于膜孔大小，而且还有膜静电作用。
微滤：能截留0.1-1 微米之间的颗粒。
微滤允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。
超滤能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。
超滤允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。
反渗透最精细的一种膜分离，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。
反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
反渗透和纳滤的基础知识
第三章反渗透和纳滤的原理3.1 反渗透和纳滤基础3.1.1 膜与膜过程膜在自然界中是广泛存在的，尤其在生物体内。
但是人类首次注意到由生物膜引起的渗透现象是在1748 年，法国学者Abbe Nollet（1700 – 1770）很偶然的发现包裹在猪膀胱里的水可以自己扩散到膀胱外侧的酒精溶液中。
法国植物学家Henri Dutrochet（1776 – 1847）在1827 年提出了Osmosis（渗透）一词来定义Abbe Nollet 发现的现象。
但是，这一现象并未能引起足够的重视，直到1854 年英国科学家Thomas Graham（1805 – 1869）在实验中发现，放置在半透膜一侧的晶体会比胶体更快的扩散到另一侧，并提出了Dialysis（透析）的概念。
这时人们才对半透膜产生了兴趣，并由德国生物化学家Moritz Traube（1826 – 1894）在1864 年制造出了人类历史上第一张人造膜——亚铁氰化铜膜。
完整的渗透压理论直到20 世纪才由荷兰物理化学家Van't Hoff（1852 – 1911）提出。
后来，随着各个学科的不断发展，膜分离现象也不断为人们发现并研究。
1960 年，人类终于实现了从苦咸水中制取淡水的梦想，工作于美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家Sidney Loeb （1917 –）和Srinivasa Sourirajan（1923 –）共同研制出世界第一张非对称醋酸纤维素反渗透膜。
从那时起的近半个世纪以来，膜分离技术，包括反渗透和纳滤，在世界范围得到了广泛的发展和应用。
表3.1 列出了膜分离技术发展简史。
表3.1 膜分离技术发展史随着膜材料、制膜方法以及膜应用的不断发展，膜分离技术逐渐成为分离技术大家族中的重要成员。
与传统的分离技术（例如：过滤、蒸馏、萃取、电泳和层析等）相比，膜分离技术的分离精度高、易于操作和管理、在应用中对环境造成的二次污染小。
反渗透和纳滤基本知识
目录3-1 ........................................................................................ 反渗透和纳滤技术发展历史3－2 3-2 ........................................................................................................ 膜法分离过程分类3－2 3-3 ........................................................................................................ 反渗透和纳滤原理3－3 3-4.................................................................... 影响反渗透和纳滤膜性能的因素3－4 3-5........................................................................ 了解反渗透膜元件脱盐率规范3－73-1 反渗透和纳滤技术发展历史自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透(RO)和纳滤(NF)技术产品商品化投放市场，尤其是陶氏化学公司全资子公司发明的超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元操作，它们的应用领域得到不断地扩展。
起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。
此外，伴随着膜分离技术的发展，促进了生物技术和制药行业的技术进步，相对于传统蒸馏法，膜法分离浓缩技术更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热分解变质。
反渗透基础知识培训
水处理基础知识 3、水处理基础概念
3.1 水的浑浊度
水中存在的悬浮及胶体状态的微粒使水产生浑浊，其浑浊的 程度称为浑浊度。生活饮用水的浑浊度规定不可超过5度。 3.2 水的硬度 水中的钙离子与镁离子同一些阴离子结合在一些，在水加热 或浓缩时可能形成水垢。水中的钙与镁的含量和就是水的硬度。 用mmol/L表示。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度， 单位为mg/L CaCO3。 3.3 水的碱度 水的碱度是指水中能够接受[H+]与强酸进行中和反应的物质 含 量 。 在 天 然 水 中 ， 碱 度 主 要 由 HCO3- 的 盐 类 组 成 。 单 位 为 mmol/L。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为 mg/L CaCO3。
水中溶解物质
HCO3-、CO32-、OH-：使水具有形成碳酸盐垢的倾向，例如碳酸钙、 碳酸镁。 SO42-：使水具有形成硫酸盐垢的倾向,例如硫酸钙、硫酸钡。 Cl-：产生金属腐蚀。 F-：过量可致病。 Ca2+、Mg2+：可能形成结垢。 Fe3+、Mn2+：产生气味，腐蚀金属，并可能形成氢氧化物沉淀。 CO2：降低水的pH。 O2：腐蚀金属。
水处理基础知识
2、水的理化性能
水的分子式为H2O，是由氢、氧两种元素组成的无 机物，相对分子质量为18.015，常温下是无色、无味、 无臭的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人 类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要 的组成部分。 水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然 界，纯水是罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的 溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用 铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对 意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在 液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰； 气态叫水蒸汽。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不 能通过加压转化为液态水。
RO反渗透_知识培训教材
■ 渗透率—渗透率也是表示反渗透膜元件的产水量的重 要指标.指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每 平方英尺〔GFD表示.过高的渗透率将导致垂直于末表 面的水流速加快,加剧膜表面的污染.
■ 系统压差：是指进水压力减去浓水出水压力
■
由于这些指标能及时反映反渗透的运行情况,反
5、市场上常见的反渗透阻垢剂
近两年市场上国产反渗透阻垢剂较多, 但是多是参照几个大的进口品牌做得.因 此我们重点介绍一下几个大的进口药剂 厂家. 1、美国清力公司〔Kinglee
代表产品是：
PTP0100 <分标液和8倍浓缩液> PTP2000〔分标液和8倍浓缩液
2、美国Argo 公司的贝迪反渗透阻垢剂
■ 例：产水率、回收率、膜的类型〔目前国内一直采用美 国陶氏、美国海德能膜 ,每天开机时间,全年开机时间. 由于设备的昂贵,上述参数了解后我们最好了解现在客户 现用药剂的厂家、型号、用量、反渗透膜已用多长时间. 运行状况日记录表由技术部或化水车间〔水汽车间、化 产车间取得.
■ 取一次水〔原水水样进行化验〔注意所取水样需在500 ml以上,取水样的瓶子要用干净的新的瓶子以便回来做实 验,筛选适合该水样的药剂及加药浓度,做出可行方案.
渗透用户每天24小时都会跟踪记录.我们去用户那推
荐反渗透药剂时应该注意了解一下这些参数.通过对
比现运行参数与反渗透设备原设计指标的变化,我们
能评价一个反渗透的运行状态,从而给其选择合适的
药剂.
4、现场需要了解的反渗透技术资料
■ 1. 同循环水一样我们需要了解反渗透系统的基本运行 参数,以便于我们以后给客户提供技术方案.
3、反渗透常用参数
超滤、纳滤、反渗透、微滤的概念和区别
超滤、纳滤、反渗透、微滤的概念和区别超滤、纳滤、反渗透、微滤的区别1、超滤(UF)：过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。
是一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素。
是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。
超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。
超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。
因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以达到较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。
2、纳滤(NF)：过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率较低。
也就是说用纳滤膜制水的过程中，一定会浪费将近30%的自来水。
这是一般家庭不能接受的。
一般用于工业纯水制造。
3、反渗透(RO)：过滤精度为0.0001微米左右，是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。
可滤除水中的几乎一切的杂质（包括有害的和有益的），只能允许水分子通过。
也就是说用反渗膜制水的过程中，一定会浪费将近50%以上的自来水。
这是一般家庭不能接受的。
一般用于纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。
反渗透技术需要加压、加电，流量小，水的利用率低，不适合大量生活饮用水的净化。
4、微滤（MF）：过滤精度一般在0.1-50微米，常见的各种PP滤芯，活性碳滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、8、当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。
超滤膜的结构有对称和非对称之分。
前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。
第五章-纳滤和反渗透概要
不可逆热力学领域的集大成者
反渗透过程传质方程
Onsager 线性唯象方程 n J i Lij X j 流率与热力学力成线性关系， (2-6) j 1
X i k ij J j
j 1 n
(2-7)
其中Ji为流率，Xj为热力学力， Lij为唯象系数。 第i个流Ji与第j个力Xj之间的比 例常数Lij，和第j个流Jj与第i个 力Xi之间的比例常数Lji，相等。
膜法海水淡化
几种分离方法能耗比较
分离方法 能耗 (kWh/m3) 反渗透 3.5 低温多效 >7 多级闪蒸 >10
反渗透淡化厂的能耗及产水成本
国家或地区 设备能力 m3/d 原水含盐量 mg/L 能耗 kwh/m3 产水成本
RMB/m3
沙特 56800 43700 7 4.88
中国 长海 1000 35000 5 6.69
A
半透膜
A、渗透 B、渗透平衡 C、反渗透
则平衡状态下
由非平衡态（PA* PA，稀溶液饱和 纯水由半透膜左侧进入右侧，直至 PA*=PA+。 为溶剂的渗透压。
* A (T , P) * ( T , P ) P 蒸汽压降低）向平衡态过渡(渗透)： A A P A＋
P
反渗透
一般而言，无机盐溶液的渗透压 很高，含1g/l氯化钠的天然水， 渗透压为0.07MPa，含35g/l氯化 钠的海水，渗透压为2.5MPa。 反渗透是以压力差为推动力的分 离操作，其功能是截留离子物质 而仅透过溶剂。 反渗透不是渗透的逆过程，两者 同样是在等温条件下溶剂从高化 学位到低化学位的迁移过程。 反渗透将料液分成两部分：透过 膜的是含溶质很少的溶剂，称为 渗透液；未透过膜的液体，溶质 浓度增高，称为浓缩液。
超滤纳滤反渗透微滤的概念和区别
超滤、纳滤、反渗透、微滤的区别1、超滤(UF)：过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。
是一种利用压差的膜法别离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保存对人体有益的一些矿物质元素。
是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。
超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。
超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进展过滤，流量大，使用本钱低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。
因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以到达较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。
2、纳滤(NF)：过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法别离技术，水的回收率较低。
也就是说用纳滤膜制水的过程中，一定会浪费将近30%的自来水。
这是一般家庭不能承受的。
一般用于工业纯水制造。
3、反渗透(RO)：过滤精度为0.0001微米左右，是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法别离技术。
可滤除水中的几乎一切的杂质〔包括有害的和有益的〕，只能允许水分子通过。
也就是说用反渗膜制水的过程中，一定会浪费将近50%以上的自来水。
这是一般家庭不能承受的。
一般用于纯洁水、工业超纯水、医药超纯水的制造。
反渗透技术需要加压、加电，流量小，水的利用率低，不适合大量生活饮用水的净化。
4、微滤〔MF〕：过，常见的各种PP滤芯，活性碳滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，但不能去除水中的细菌等有害物质。
滤芯通常不能清洗，为一次性过滤材料，需要经常更换。
①PP棉芯：一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质。
②活性碳：可以消除水中的异色和异味，但是不能去除水中的细菌，对泥沙、铁锈的去除效果也很差。
③陶瓷滤芯：最小过滤精度也只0.1微米，通常流量小，不易清洗。
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反渗透、纳滤基础知识1 分离膜与膜过程膜分离物质世界是由原子、分子和细胞等微观单元构成的，然而这些微小的物质单元总是杂居共生，热力学第二定律揭示了微观粒子都会倾向于无序的混合状态。
人们发明了过滤、蒸馏、萃取、电泳、层析和膜分离等分离技术来获取纯净的物质。
膜分离技术的基础是分离膜。
分离膜是具有选择性透过性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其它的则被阻隔。
这种分离总是要依赖于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别是尺寸，三维空间之中，什么都有大小巨细，而膜有孔径。
当然分子（或微粒）还有其它的特性差别可以利用，比如荷电性（正、负电），亲合性（亲油、亲水），深解性，等等。
按照阻留微粒的尺寸大小，液体分离膜技术有反渗透（亚纳米级）、纳滤（纳米级）、超滤（10纳米级）和微滤（微米和亚微米级），另外还有气体分离、渗透蒸发、电渗析、液膜技术、膜萃取、膜催化、膜蒸馏等膜分离过程。
表-1 主要的膜分离过程气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过气体薄膜复合膜薄膜复合膜由超薄皮层（活性分离层）和多孔基膜构成。
基膜一般是在多孔织物支撑体上浇筑的微孔聚砜膜(即0.2mm厚)，超薄皮层是由聚酰胺和聚脲通过界面缩合反应技术形成的。
薄膜复合膜的优点与它们的化学性质有关，其最主要的特点是化学稳定性，在中等压力下操作就具有高水通量和盐截留率及抗生物侵蚀。
它们能在温度0－40℃及pH2－l2间连续操作。
像芳香聚酰胺一样，这些材料的抗氯及其他氧化性物质的性能差。
过滤图谱平膜结构图-1 非对称膜与复合膜结构比较美国海德能公司的RO/NF膜(CPA, ESPA, SWC, ESNA, LFC)均是复合膜。
CPA3的断面结构如图-2所示。
可以看出在支撑层上形成褶皱状的表面致密层。
原水以与皮层平行方向进入，通过加压使其透过密致分离层，产水从支撑层流出。
图-2 CPA3的断面结构表面致密层构造根据膜种类不同，制作平膜的表面致密层材质也有差异。
大多数都是采用交链全芳香族聚酰胺。
其构造如图-3所示。
図-3 交链全芳香族聚酰胺结构不同的表面致密层构造的RO膜的性能有较大的差异。
图-4是CPA3与ESPA2断面透射电镜TEM照片。
可以发现ESPA2膜的褶皱形状明显高于CPA3。
膜分离过程实际上是通过这些褶皱实现的，显然褶皱越高，比表面积越大，产水量越大。
通过膜表面微观结构的精确控制来改善膜性能，这是海德能对于膜工业的重要贡献。
ESPA系列产品是世界上性能最好的超低压膜，明显降低了反渗透运行成本，扩大了反渗透的应用范围。
图-3 CPA3与ESPA2的皮层断面TEM照片卷式膜元件卷式膜元件是由多个膜袋缠绕在一开有孔洞的工程塑料中心集水管上制成(图-5)。
每个膜袋由两张相背的膜片构成，膜片中间夹一层聚酯纤维编织淡水网格，膜周围3条边用环氧或聚氨酯粘合剂密封，第四边留作产水通道与中心集水管连接。
在相邻两膜袋之间铺夹塑料隔网构成进水流道（进水网格）。
进水沿膜袋外侧的进水网格从膜元件的一端进入膜元件，部分作为产水透过膜，其余部分作为浓水从膜元件的另外一侧排出。
透过膜的产水进入膜袋，沿产水网格呈螺旋状向内流动，经过中心管上的孔进入中心集水管，通过产水排出口流出。
全量过滤全量过滤也称为直流过滤、死端过滤，与常规的滤布过滤类似，被处理物料进入膜组件，等量透过液流出膜组件，截留物留在膜组件内。
为了保证膜性能的可恢复性，必须及时从组件内卸载截留物，因此需要进行定时反冲洗（过滤的反过程）等措施来去除膜面沉积物、恢复膜通量。
膜组件污染后不能拆开清洗，通常采用在线清洗方式（CIP）。
超滤/微滤水处理过程一般采用全量过滤模式。
错流过滤被处理料液以一定的速度流过膜面，透过液从垂直方向透过膜，同时大部分截留物被浓缩液夹带出膜组件。
错流过滤模式减小了膜面浓度极化层的厚度，可以有效降低膜污染。
反渗透、纳滤均采用错流过滤方式。
图-5 卷式膜元件结构示意图膜系统膜系统是指膜分离装置单元。
压力驱动膜系统主要由预处理系统、升压泵、膜组件（压力容器和膜元件）、管道阀门和控制系统构成。
膜污染各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。
悬浮物主要是无机颗粒物、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。
溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）。
在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。
悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。
难溶盐会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量。
这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。
2 反渗透/纳滤基本原理半透膜半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。
当液体或气体通过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。
实际上半透膜对于任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。
在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。
通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。
渗透渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。
如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分，纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触，在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生，因为在膜两侧的化学势完全相等。
如果在其中一侧加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势降低了。
纯水便会向盐溶液一侧渗透，从而产生一个渗透流，直到化学势的平衡重新建立为止（图－6a）。
渗透压按照科学术语，在半透膜的两边存在一个“化学势”（离子或溶质分子的浓度差）的差值，通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。
当平衡重新建立时，在半透膜的两侧形成了一个水位差即静压差，这个压力差便是渗透压。
渗透压是溶液本身的性质，取决于溶液浓度，与半透膜没有关系。
渗透压与溶质浓度之间的关系为：P osm = 1.19 (T + 273) * Σ(m i) (1)其中P osm＝渗透压（psi），T为温度（℃）, Σ(m i)是溶液中所有溶质的总摩尔浓度。
TDS为1000ppm的水溶液的近似渗透压约为11 psi (0.76 bar)。
反渗透在图－6a的箱子中，水通过渗透作用流向盐溶液一侧，直到达到新的平衡建立。
在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等，原有的平衡会受到影响（图－6b）。
外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使溶剂流向纯水一边。
这种现象便是反渗透。
反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能量与溶液的难度直接相关。
因此，从盐溶液中生产同样体积的水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。
图-6 反渗透原理对于反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。
目前一般推荐两种传递模型：毛细孔流模型和溶解扩散模型。
水通过膜有两种方式，一种是通过膜上存在的孔，另外一种是通过膜中的分子节点之间的扩散。
根据理论，膜的化学性质是，在固液界面上水优先吸附并通过，盐被截留。
水与膜表面之间有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中分散。
膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。
水的传递水通过半透膜的速率由方程（2）确定。
Q w = ( ΔP - ΔP osm) × K w× S/d (2)其中Q w为苏水透过膜的速率，ΔP为膜两侧压力差，ΔP osm为膜两侧的渗透压差，K w 为膜的纯水渗透系数，S为膜面积。
（2）式通常被简化为：Q w = A × (NDP) (3)其中A为膜常数，NDP为跨过膜的水传质净驱动压力或净驱动力。
盐的传递透过膜的盐流量定义为：Q s = ΔC × K s× S/d (4)其中Q s为膜的透盐量，K s为膜的盐渗透系数，ΔC为膜两侧盐浓度差，S为膜面积，d为膜厚度。
该方程可简化为：Q s = B×(ΔC) (5)其中B代表膜常数，ΔC为盐传质驱动力。
从方程（4）和（5）可以看出。
对于一个已知的膜来说：●膜的水通量与总驱动压力差成比例；●膜的透盐量与膜两侧的浓度差成比例，与操作压力无关。
透过液的盐浓度C p，取决于透过反渗透膜的盐量和水量的比：C p = Q s/Q w (6)膜对水和盐的传质系数不同，所以才有脱盐率。
没有什么理想的膜具有对盐完全的脱除性能，实际上是传质速率的差别早就了脱盐率。
方程（2）、（4）和（5）给出了设计反渗透系统必须考虑的一些主要因素。
比如操作压力的增加会提高水通量，但对盐的透过没有影响，所以透过液的盐度会更低。
透盐率原水中溶解性杂质透过膜的百分率，计算公式为：SP = 100% × (C p/C fm) (7)其中SP为透盐率（％），C p为透过液盐浓度，C fm为料液的平均盐浓度。
水通量和透盐率的基本关系式是反渗透的基本原理。
可以看出，透盐率随操作压力增加而降低，其原因是水通量随压力增加，但盐的透过速率在压力变化情况下保持不变。
脱盐率通过反渗透膜从原水中脱除总可溶性杂质浓度或特定溶质浓度的百分率。
计算公式为：SR = 100% - SP (8)其中SR为脱盐率（％），SP为透盐率（见7式）。
产水-透过液反渗透、纳滤膜的透过液为净化水，因此也称为系统产水。
浓水-浓缩液未透过膜的溶液，原水中的溶质在其中被浓缩。
在水处理反渗透系统中浓水作为废水排出。
回收率（转化率）料液转化为透过液的百分率。
回收率是反渗透系统设计和运行的重要参数，计算公式为：R = 100%×(Q p/Q f) (9)其中R为回收率（％），Q p为产水流量，Q f为原水流量。
回收率影响透盐量和产水量。
回收率增加时料液侧中的盐浓度也会增加，致使透盐量增加、渗透压上升以及NDP降低，产水量降低。
浓差极化比（b系数）膜透过水并截留盐时，在膜表面附近会形成一个边界层，边界层中的盐浓度比本体溶液浓度高，这种盐浓度在膜面附近的增加叫做浓差极化。
浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。
浓差极化效应如下：◆膜面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低NDP（净驱动压力）；◆降低水通量（Q w）；◆增加透盐量（Q s）；◆增加难溶盐在膜面上超过其溶度积形成沉淀结垢的可能性。
浓差极化因子（CPF）被定义为膜面浓度（C s）与本体浓度（C b）的比：CPF = C s/C b (10)水通量的增加会增加离子向膜面的输送量，从而增加C s。
料液流速的增加加剧了紊流效果，减少了膜面高浓度层的厚度。
因此CPF与透过通量（Q p）成正比，与平均料液流量（Q favg）成反比：CPF = K p×exp（Q p/ Q favg） (11)其中K p是取决于系统结构的比例常数。
料液平均流量采用料液和浓缩液的算术平均数，CPF可以表达为膜元件透过液回收率（r)的函数：CPF = K p×exp［2R/(2-R)］ (12)海德能推荐的浓差极化因子极限值为1.20，对于40英寸长的膜元件来说，相当于18％的回收率。