学界对于反渗透脱盐分离机理的解释主要流行以下三种理论：
1、溶解-扩散模型
Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。反渗透脱盐他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜，并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内，各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为：第一步，反渗透脱盐溶质和溶剂在膜的料液侧表面反渗透脱盐外吸附和溶解；第二步，溶质和溶剂之间没有相互作用，他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层；第三步，溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。
在以上溶质和溶剂透过膜的过程中，一般假设第一步、第三步进行的很快，此时透过速率取决于第二步，即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于膜的选择性，使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数，并且决定于其在膜中的溶解度。
2、 优先吸附—毛细孔流理论
当液体中溶有不同种类物质时，其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质，可使其表面张力减小，但溶入某些无机盐类，反而使其表面张力稍有增加，反渗透脱盐这是因为溶质的分散是不均匀的，即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同，这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时，若膜的化学性质使膜对溶质负吸附，对水是优先的正吸，则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下，将通过膜表面的毛细孔，从而可获取纯水。
3、 氢键理论
在醋酸纤维素中，由于氢键和范德华力的作用，反渗透脱盐膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域，而大分子之间完全无序的为非晶相区域，水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方，水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后，会引起水分子熵值的极大下降，形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里，结合水的占有率很低，在孔的中央存在普通结构的水，不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水，并以有序扩散方式迁移，反渗透脱盐通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。
反渗透脱盐设备反渗透膜化学降解的主要过程是水解和氧化。
醋酸纤维膜在pH＝4．7时最为稳定。当pH增高或降低时，它的水解就会加速。所以，为了预防膜的化学降解，一定要严格控制反渗透预处理的给水pH＝5～7。为避免误操作，必须严格控制NaOH、H2SO4的加入量和加入点。膜的氧化一般发生在水体氧化剂(如Cl－、O3、H2O2等)含量较高的地方。有条件的地方可以定期对反渗透给水化学耗氧量(COD)进行测定，以便及时掌握给水的水质情况，尽快采取切实措施，有效预防反渗透膜的氧化降解。
物理降解
研究还发现，一些物理因素也能导致反渗透脱盐膜的降解和性能的降低。例如，振动及其所产生的超声波能够引起膜的恶化。当一些无机盐的硬晶体接触到膜表面并伴随着振动时，它能对膜表面造成划痕，以致使膜表面的晶体结构发生改变而恶化。安装适当的振动吸收器与进行合理的管线布置能够有效消除机械振动和超声波对膜的影响，防止膜的物理降解。
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