世界上從反滲透過程的傳質機理及模型來說，主要有三種學說：
1、溶解-擴散模型
Lonsdale等人提出解釋反滲透現象的溶解-擴散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，並假設溶質和溶劑都能溶於均質的非多孔膜表面層內，各自在濃度或壓力造成的化學勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質和溶劑在膜相中擴散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：第壹步，溶質和溶劑在膜的料液側表面外吸附和溶解；第二步，溶質和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學位差的推動下以分子擴散方式通過反滲透膜的活性層；第三步，溶質和溶劑在膜的透過液側表面解吸。
在以上溶質和溶劑透過膜的過程中，壹般假設第壹步、第三步進行的很快，此時透過速率取決於第二步，即溶質和溶劑在化學位差的推動下以分子擴散方式通過膜。由於膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質的滲透能力，不僅取決於擴散系數，並且決定於其在膜中的溶解度。
溶劑和溶質在膜中的擴散服從Fick定律，這種模型認為溶劑和溶質都可能溶於膜表面，因此物質的滲透能力不僅取決於擴散系數，而且取決於其在膜中的溶解度，溶質的擴散系數比水分子的擴散系數要小得多，因而透過膜的水分子數量就比通過擴散而透過去的溶質數量更多。
2、
優先吸附—毛細孔流理論
當液體中溶有不同種類物質時，其表面張力將發生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機物質，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質的分散是不均勻的，即溶質在溶液表面層中的濃度和溶液內部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現象。當水溶液與高分子多孔膜接觸時，若膜的化學性質使膜對溶質負吸附，對水是優先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成壹層被膜吸附的壹定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細孔，從而可獲取純水。
3、
氫鍵理論
在醋酸纖維素中，由於氫鍵和範德華力的作用，膜中存在晶相區域和非晶相區域兩部分。大分子之間存在牢固結合並平行排列的為晶相區域，而大分子之間完全無序的為非晶相區域，水和溶質不能進入晶相區域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵並構成所謂的結合水。當醋酸纖維素吸附了第壹層水分子後，會引起水分子熵值的極大下降，形成類似於冰的結構。在非晶相區域較大的孔空間裏，結合水的占有率很低，在孔的中央存在普通結構的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進入結合水，並以有序擴散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來並隨之移到下壹個活化點並形成新的氫鍵，於是通過壹連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層而進入膜的多孔層。由於多孔層含有大量的毛細管水，水分子能夠暢通流出膜外。