溶质依靠浓度梯度从半透膜浓度高的一侧向浓度低的一侧转运。溶质弥散转运能量来源于溶质分子的不规则运动（布朗运动）。

弥散对血液中的小分子比如尿素、肌酐及尿酸的清除效果好，而对中、大分子溶质如β ₂微球蛋白、炎性因子等清除效果差。这主要是因为小分子溶质在血液浓度较高，半透膜两侧浓度梯度差大；其次是半透膜对小分子溶质阻力较小，对大分子溶质阻力较大。溶质的跨膜弥散过程遵循质量守恒定律和Fick定律。某种溶质的弥散率方程是：

Jx代表某种溶质的弥散量；D代表溶质的弥散系数（单位面积上的溶质流量/溶质浓度差值之比，cm ²/min）；T代表溶液的温度；A代表半透膜的面积；dc代表膜两侧溶质的梯度差；dx代表半透膜的厚度。

①膜通透性：是膜的固有特性，取决于膜孔大小、总面积和厚度。②膜表面积：膜的溶质清除率与膜表面成正比。膜表面积越大，清除效率越高。跨膜压会影响膜面积变化，影响溶质的清除率。目前常用的空心纤维透析器膜变形较小，对溶质清除影响不大。③溶质浓度梯度：分子不规则运动，当分子运动至足够大小的膜孔时，该分子便从膜的一侧流向另一侧。溶质清除率与膜两侧的浓度梯度成正比。④溶质分子量：溶质分子量与清除率成反比。分子量越大，运动速度越慢。分子量100的溶质清除率是分子量200溶质的2倍。尿素的分子量为60，清除率为70%；而肌酐分子量为113，清除率为50%。⑤溶液的温度：温度越高，分子不规则运动越快，清除率越高。⑥溶质蛋白结合率：溶质通过半透膜清除率依赖于血浆中该溶质游离部分的浓度。同时蛋白结合部分转换成游离部分的速度越快，清除率越高。⑦血流量、透析液流量：增加血流量和透析液流量，可最大限度地保持溶质的浓度梯度差，降低血液滞留液体层厚度，减少膜阻力。

跨膜压使溶液从压力高的一侧进入压力低的一侧，同时溶液中的溶质伴随溶液进入压力低的一侧。其中溶质清除的过程称为对流，溶液清除的过程称为超滤。哺乳动物肾小球是通过对流清除溶质的极好模型。连续血液滤过中血滤器一定程度模仿肾小球。超滤率是指单位时间内通过超滤作用清除的血浆中的溶剂量，单位ml/（kg·h）。目前多以超滤率来表示CRRT的治疗剂量。超滤率方程为：

Jf代表超滤率；Kf代表滤器的超滤系数；TMP代表跨膜压。

影响超滤的因素包括：①静水压梯度：主要来自透析液侧的负压，也可来自血液侧的正压。②渗透压梯度：两种溶液被半透膜隔开，且溶液中溶质的浓度不等时，水分向浓度高的一侧流动，当膜两侧浓度相等时，渗透超滤也停止。因此，这种作用是暂时的。在血液透析时，透析液和血浆基本等渗，超滤不依赖渗透压梯度，而是静水压梯度。在腹膜透析却相反，主要依赖提高腹膜透析液中葡萄糖浓度，从而提高渗透压，达到超滤水分的目的。③跨膜压：是血液侧正压和透析液负压的绝对值之和。血液侧正压一般用静脉回路侧静脉压表示。目前透析机已经废弃设定跨膜压控制超滤装置，而是采用容量回路控制装置增加透析液负压装置控制超滤率。④超滤系数：是每小时在每毫米汞柱的TMP下，液体通过透析膜的毫升数，单位是ml/（mmHg·h），也称为通量。代表脱水效率，是衡量透析膜对水的通透性的一个指标。根据透析器的Kuf值把透析器分为低通量、中通量、高通量透析器。高通量透析器定义为 Kuf>20～25ml/（mmHg·h）的透析器，低通量透析器 Kuf<10ml/（mmHg·h），中通量透析器介于两者之间。高通量透析器比低通量透析器能清除更多的中分子量毒素，应用于血液滤过、血液透析滤过、CVVH这些血液净化治疗模式。

溶质伴随溶剂一起通过半透膜的转运，称为对流。不受溶质浓度梯度差的影响，受半透膜的跨膜压影响。对流溶质清除率方程为：

Jx代表对流溶质清除率；Jf代表超滤率；Cb代表血浆中溶质的浓度；S代表半透膜的筛选系数。

影响对流的因素包括：①超滤率：溶质对流转运与超滤率成正比；②溶质浓度：溶质对流转运与溶质浓度成正比；③筛选系数：是溶质通过对流转运时，超滤液中溶质的浓度（CF）与血浆中原浓度（CP）的比值。用公式表示：

S代表筛选系数；CP1代表透析器入口的血液浓度；CP0代表透析器出口的血液浓度。S=1，表示膜完全不限制溶质通过，溶质超滤液的浓度和血浆中浓度相等；S=0，表示溶质完全不能通过；S=0.5，表示超滤液中的浓度是原溶液的一半。

筛选系数与膜孔径、溶质分子大小和构型，以及膜和溶质的电荷有关。分子量较大的溶质的筛选系数降低，通过对流清除的比例相对增多。对流清除可导致弥散清除率降低，尤其是前稀释CVVH模式，置换液使血浆中溶质浓度降低。筛选系数受超滤率影响，超滤率小，筛选系数升高，表示膜的阻力较小；反之，超滤率大，筛选系数降低，表示膜的阻力较大。

在临床应用中，半透膜的筛选系数受到血浆蛋白和其他因素的影响，所以实际半透膜的筛选系数小于理论计算的半透膜的筛选系数。

吸附为溶质吸附至滤器的表面，是溶质清除的第3种方式。但吸附只对溶质起作用，且与溶质浓度关系不大，而与溶质及膜的化学亲和力和膜的吸附面积有关。低通量纤维素膜表面有丰富的羟基团，亲水性好而蛋白吸附性差，对纤维素修饰后，膜的疏水性适度增加，吸附能力也增加。大多数合成材料由高度疏水性物质（如聚砜、聚酰胺）组成，吸附蛋白能力增强。吸附过程主要在透析膜的小孔进行。合成膜吸附能力强，特别是对带电荷的多肽、毒素、细胞因子。目前已有证据表明，PAN/AN69膜可吸附白蛋白、IgG、白细胞介素-1、β ₂微球蛋白、C1q、C3、C5、细胞色素C、甲状旁腺素及纤维蛋白原和溶菌酶。透析膜对补体成分的吸附清除，可以抑制机体的过度炎症反应。近来血液净化技术的发展，将某种能与特定物质结合的成分（如多黏菌素B、葡萄糖球菌A蛋白等）标记到膜上，可大大增加对特定物质如内毒素、IgG及细胞因子的吸附清除。使用活性炭或吸附树脂，亦可增加对蛋白结合毒素的清除。在这些治疗模式中吸附成为主要的清除方式。