渗透作为一种自然的物理现象，人类在初期就对其进行了探索。早期人们就意识到盐可以使乾燥的食物长期保存，在含盐的环境中，大部分细菌及其它潜在的致病生物（病原体）会脱水及死亡或者由于渗透而暂时的失活。在选择性透过膜的两侧放置渗透压不同的两种溶液，一侧拥有较低的渗透压，称为进料液（Feed solution）；另一侧具有较高的渗透压，称为驱动液（Draw solution）。由于选择的两种溶液的渗透压不同，在膜两侧就产生了渗透压差，水就自发地从较低渗透压进料液一侧流到渗透压较高的驱动液一侧，这个过程称为正渗透。当对渗透压高的一侧外加一个压力，此压力小于渗透压差，水仍旧能够从进料液一侧流到驱动液一侧，这个过程称为压力阻尼渗透（Pressure-retarded osmosis，PRO）。压力阻尼渗透中驱动力仍旧是渗透压差，因此，压力阻尼渗透属于正渗透。

为了更直观的描述正渗透、反渗透和压力阻尼渗透的渗透原理。我们定义△π为浓度极差，△P为外加压力。在正渗透过程中，△P=0；在压力阻尼渗透中，△P△π。由于正渗透过程不需要外加压力，靠渗透压差提供动力，但是在实际测量时膜的水通量低于计算值，这是由于浓度极化现象造成的。如何减小浓度极差，增加膜的水通量，成为研究的一个难点和热点。

浓度极化是分离过程中膜把进料液中的一些大分子截留下来，而溶剂和小分子溶质则能自由地穿过膜。被截留的溶质积累在膜表面，其浓度会逐渐增加，从而在膜表面产生浓度梯度，在浓度梯度的作用下，靠近膜表面的溶质不断的向进料液的方向进行扩散。平衡状态的时候，溶质的浓度分布层在膜的表面形成，阻碍了溶剂等小分子物质的自由运动。

在膜法处理水时，都要受到浓度极化的影响。由于正渗透不加外力，所以浓度极化对正渗透的影响更大，严重製约着正渗透的套用推广。在正渗透过程中，实际测量的水通量往往小于理论水通量，造成这个现象是由浓度极化（CP）造成的。浓度极化有下列危害：（1）使水通量变小；（2）对膜造成污染，运行成本增大；（3）更严重的是，对膜内部结构造成堵塞，无法使用清洗进行还原，不得不进行换膜。按照浓度极差发生的位置，可以分为外浓度极化（ECP）和内浓度极化（ICP）。

在进料液中的水通过正渗透膜渗透到驱动液时，溶质被截留到进料液膜的一侧，造成进料液一侧膜表面溶液的浓度增大，此时进料液一侧靠近膜表面的溶液产生浓度梯度，这种现象称为浓缩的外浓度极化；当进料液通过膜渗透到驱动液一侧时，在驱动液一侧膜表面溶液的浓度会降低，此时在驱动液一侧膜的表面与驱动液产生浓度梯度，这种现象称为稀释的外浓度极化。无论是浓缩的外浓度极化还是稀释的外浓度极化对正渗透的影响，都可以通过增加湍流、膜表现流速和升高进料液的温度进行消除。因而，外浓度极化不是影响正渗透中水通量降低的主要因素。

当进料液通过渗透膜时，带有溶质的水分子会一道进入渗透膜，溶质被截留到膜的支撑层，并形成浓度极化，这种现象被称为内浓度极化。内浓度极化发生在膜内侧，它不能靠增加流速和湍流来减小，正渗透过程中的内浓度极化对水通量的影响远远大于外浓度极化对水通量的影响，因此内浓度极差是造成理论水通量小于实际水通量的主要原因。

浓度极差用于污水处理很早就在文献中出现，上世纪七十年代，Votta等和Anderson第一次用浓度极差的方法，他们用海水（由于来源非常廉价）作为驱动液，对可重複使用的含重金属的工业废水进行浓缩。由于当时没清楚地意识到浓度极化对渗透的影响，所得到的水通量远远小于预测的值。他们通过化学方法和热处理，来改变膜的水通量，但是产生的通量仍旧远远达不到预期的要求，最后，他们放弃了对此实验的进一步研究，但他们的研究为后续研究奠定了基础。浓度极差在污水处理中的套用，现阶段基本处于污水处理的预处理阶段。Holloway等用浓度极差膜对厌氧污泥进行浓缩，除了获得较高的水通量外，氨氮和硝酸盐的去除率分别达到85%和99.9%。此外Comelissen等将浓度极差膜引入膜生物反应器（MBR），组成渗透膜生物反应器（Osmotic membrane bioreactor，OMBR），OMBR中的能量消耗减小，并且污染情况比MBR大幅减轻。伴随着浓度极差膜的不断发展以及对浓度极差的进一步研究，浓度极差必将在污水处理方面发挥着越来越重要的作用。

海水淡化是利用一定的技术把海水转化为人类所需要的淡水。在第二次世界大战后，海水淡化得到了迅速的发展。海水淡化技术主要使用的有反渗透法、冷冻海水淡化法、多效蒸发、太阳能法、蒸馏法、电渗析、海水冻结法。浓度极差，在上世纪六七十年代就被提出用于海水淡化，但是当时没有找到合适的正渗透膜和理想的驱动液，因而浓度极差技术在海水淡化技术方面没有得到大的发展。近年来，随着能源的缺乏和人们环保意识的加强，上述传统海水淡化的方法，对资源的消耗和环境的危害越来越凸现出来；同时伴随着正渗透膜和驱动液研究的发展，低能耗、低污染的正渗透海水淡化方法又重新被提出。