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纯水由低浓度盐水侧穿过薄膜流入较高浓度盐水侧的现象称为渗透作用。渗透现象说明，将半渗透膜置于两隔室间，半渗透膜将允许某些物质透过，而拒绝其他的物质透过。假设此渗透膜能透过水但不能透过盐，当盐溶液被放置在一区，纯水被放置在另一区时，水可透过薄膜到另一边，但盐却不能通过。此系统会倾向达到平衡，即两边回归于同一浓度，达到平衡的可能方法是水由纯水区透过薄膜流到含盐区。同时显示出渗透作用可导致盐溶液的水位会提高，直到盐溶液区水柱的压力高到能抵挡住水流为止。达平衡时，水柱高度所代表的水压即称为渗透压，若施压力于此水柱，可改变水流的方向，此即为反渗透的原理。

由于盐不能透过薄膜，因此逆流的结果是由含盐溶液产生纯水。即在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化水。

反渗透是目前最微细的过滤系统。反渗透可阻挡所有溶解的无机分子以及任何相对分子量小于100的有机物，水分子由于通过薄膜成为纯化之产物。溶盐的拖延率达到95%，甚至可达到99%。TFC复合膜由三层组成：第一层为脱盐层由芳香聚酰胺制成，厚度0.2μm(2000A0)第二层是微孔聚砜，孔径约为150A0，厚度约为40μm，第三层是聚酯支撑网，厚越120μm。