Thẩm thấu chuyển tiếp (forward osmosis – FO) là quá trình thẩm thấu, tương tự như thẩm thấu ngược (reserve osmosis-RO) quá trình này sử dụng màng bán thấm để tách nước từ các chất hòa tan. Việc tách nước được thực hiện dựa trên cơ sở sự chênh lệch áp suất thẩm thấu, dung dịch lôi cuốn có nồng độ cao được sử dụng để tạo ra dòng nước chảy thông qua màng lọc, đi vào dung dịch lôi cuốn, tách nước trong dung dịch đầu vào khỏi các chất tan của nó. Ngược lại, quá trình thẩm thấu ngược sử dụng áp suất thủy lực là sức mạnh để tách nước, điều này làm giảm sự chênh lệch áp suất thẩm thấu, tạo ra thông lượng nước nhỏ hơn chuyển ngược vào dung dịch đầu vào. Chính vì thế, quá trình thẩm thấu ngược yêu cầu nguồn năng lượng nhiều hơn khi so sánh với quá trình thẩm thấu chuyển tiếp[17].
Mối quan hệ giữa thẩm thấu, áp suất thủy lực và thông lượng nước được biểu thị qua công thức sau: J w = A(∆π− ∆P)
Trong đó:
Jw: Thông lượng nước (L/(m2.h)) A: Thẩm thấu thủy lực của màng
∆π : Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa hai mặt của màng lọc ∆P : Sự chênh lệch về áp suất thủy lực.
Mối quan hệ của các đại lượng này trong thực tế phức tạp hơn so với công thức này, với thông lượng nước phụ thuộc vào các đặc điểm của màng, dung dịch đầu vào và dung dịch lôi cuốn[10].
Trong quá trình thẩm thấu chuyển tiếp, có sự khuếch tán ở cả hai phía tùy thuộc vào đặc tính của dung dịch lôi cuốn và dung dịch đầu vào. Điều này xảy ra hai vấn đề: các chất trong dung dịch lôi cuốn có thể khuếch tán sang dung dịch đầu
vào và ngược lại, các chất trong dung dịch đầu vào có thể khuếch tán sang dung dịch lôi cuốn thông qua màng lọc FO. Rõ ràng, hiện tượng này là kết quả của việc lựa chọn dung dịch lôi cuốn cho các quá trình thẩm thấu đặc trưng. Đặc biệt, sự thất thoát của dung dịch lôi cuốn có thể ảnh hưởng đến dung dịch đầu vào có thể liên quan đến các vấn đề môi trường hoặc gây ô nhiễm của dòng đầu vào như là các phản ứng sinh học của màng thẩm thấu[17].
Thẩm thấu chuyển tiếp (FO) là một công nghệ màng mới với một loạt ứng dụng trong xử lý nước.Hầu như không yêu cầu áp suất thủy lực để thực hiện quá trình này. Tiềm năng ứng dụng FO phụ thuộc vàonước đầu vào và dung dịch lôi cuốn được lựa chọn, và các mục tiêu chất lượng nước đề ra. Trong FO, nước được tách từ dung dịch đầu vào (FS) có áp suất thẩm thấu thấp sang dung dịch lôi cuốn (DS) có áp suất thẩm thấu cao; quá trình này được thực hiện bằng sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa hai chất lỏng ở hai mặt đối diện của màng bán thấm và kết quả gia tăng nồng độ của dung dịch đầu vào và pha loãng dung dịch lôi cuốn. Sự gia tăng thể tích nước của ở bên dung dịch sẽ tạo nên sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh và được gọi là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu ∆π[17]. Áp suất thẩm thấu của dung dịch có thể được tính theo phương trình Van Hoff:
π = iCRT
Trong đó: i là hệ số Van Hoff
C là nồng độ của các chất tan trong dung dịch (mol.L-1) Rlà hằng số khí (8,3145 J.K-1mol-1)
T là nhiệt độ(K)
Đối với màng FO, sự suy giảm thông lượng nước do tắc màng thấp hơn so với các hệ thống RO, đặc biệt khi nước thải có khả năng tắc màng cao khi được sử dụng như dung dịch đầu vào, bởi vì quá trình FO chính nó không sinh ra các chất lơ lửng và các chất ô nhiễm hữu cơ khác vào trong màng (Hollway và cs, 2007) giảm chi phí cho việc tiền xử lý[17]. Lee và cs(2010) đã nghiên cứu so sánh sự tắc nghẽn dưới cùng điều kiện vận hành áp suất thủy lực giống nhau (Thông lượng thẩm thấu ban đầu và vận tốc dòng chảy) và các đặc điểm hóa học của dung dịch đầu vào (pH,
độ mạnh của ion, hàm lượng canxi) của các hệ thống FO và RO cho thấy rằng độ dày và suốt quá trình bị tắc do các chất hữu cơ ở FO sau khi làm sạch thủy lực hầu như được thu hồi toàn bộ, trong khi không có thay đổi nào được ghi nhận đối với hệ thống RO. Trong một nghiên cứu khác, số liệu cho thấy rằng sự tắc màng FO bị chi phối bởi ảnh hưởng kết hợp của thủy lực và hóa học. Nồng độ canxi, khả năng thấm và lực cắt thủy lực là các yếu tố chính chi phối sự phát triển tầng lọc trên bề mặt màng FO (Mi và Elimelech, 2008)[10].