科学家通过对仿生学的研究发现，能够有效分离盐分的膜是一种半透膜。含有盐分的水溶液在半透膜侧出现有渗透现象，渗透现象是由渗透压引起的，反渗透是对含盐水施以外界推动力克服渗透压而使水分子通过膜的逆向渗透过程。
反渗透设备
一、纯水设备半透膜
纯水设备半透膜是广泛存在于自然界动植物体器官内的一种能透过水的膜。严格地说，只能通过溶剂而不能通过溶质的膜称为理想半透膜。工业上使用的半透膜多是高分子合成的聚合物产品。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。
二、纯水设备渗透、渗透压
当把溶剂和溶液（或把两种不同浓度的溶液）分别置于半透膜的两侧时，溶剂将自发地穿过半透膜向溶液（或从低浓度溶液向高浓度溶液）侧流动，这种自然现象叫做渗透（Osmosis）。如果上述过程中溶剂是纯水，溶质是盐分，当用理想半透膜将他们分隔开时，纯水侧的水会自发地通过流入盐水侧，这是一个类似水向低处流的自发过程，纯水侧的水流入盐水侧，盐水的液位上升，当上升到两侧出现一定压力差后，水通过膜的净流量等于零，此时该过程达到平衡，与该液位高度差对应的压力称为渗透压（Osmotic Pressure）。
一般来说，渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度，而与半透膜本身无关。通常可用下式计算渗透压，即：
￡=cRT （2-1）
式中 ￡---渗透压，atm;
C---浓度差，mol/L；
R---气体常数，为0.0826（L﹒atm）/（mol﹒K）；
T---绝对温度，K。
上式是用热力学原理导出来的，因此只对稀薄溶液才是准确的。
C为水中离子的浓度，若为电解质的分子浓度，则应剩以离解为离子的个数i，于是（2-1）可写为
￡=icRT （2-2）
i的极限为2.
三、纯水设备反渗透
当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流向就会逆转，此时盐水中的水将流入淡水侧，这种现象叫做反渗透（Reverse Osmosis ,缩写为RO）。
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