A gázszeparáció hajtóereje alapvetően a koncentrációgradiens, de a nyomáskülönbségnek is fontos szerepe van a művelet kivitelezésében (Stern, 1986; Kohl, 1997; Baker, 2002; Drioli, 2010). A pórusmentes membránon át történő gázszeparáció leírásához az 3.1. ábrán vázoltuk fel a műveletet.

 

 

A pórusmentes filmen keresztül történő gázdiffúzió legegyszerűbb leírásához Fick I. törvényéből (1 dimenzióra) célszerű kiindulni (Mulder, 1996; Yampolskii, 2011; Hoek, 2013):

 

 

ahol D a diffúziós koefficiens és

a hajtóerő: a koncentrációgradiens a membrán keresztmetszetére vonatkoztatva. Állandósult (steady-state) körülmények között ez az egyenlet kiintegrálható adott i komponensre, a membrán vastagságát figyelembe véve:

 

 

ahol c0,i és cl,i a két oldalon (0 – betáplálási oldal, l – permeátumoldal) mérhető koncentráció, míg l a membrán vastagsága. A koncentrációkat a Henry-törvényben szereplő parciális nyomások határozzák meg, ez általános esetben így írható fel:

 

 

ahol Si az adott komponens oldhatósági koefficiense a membránban. A Henry-törvény főként az amorf, elasztomer polimerek esetén alkalmazható, mivel az oldhatóság gyakran sokkal komplexebb az üveges átmeneti hőfok alatt. A (3.2) és a (3.3) egyenleteket kombinálva kapjuk meg a gázszeparáció leírására általában használt képletet, amely egy adott komponens fluxusát adja meg:

 

 

Az egyenletben szereplő D diffúziós koefficiens és az S oldhatósági koefficiens azt is jelzi a figyelmes szemlélő számára, hogy – ezek szerint – ez a két faktor játszik igazán fontos szerepet a szeparáció során. Másképp megfogalmazva: a szeparáció az oldódásos-diffúziós mechanizmus szerint játszódik le. A két koefficiens szorzataként kapjuk meg az ún. permeabilitási koefficienst (P):

 

 

Így a (3.4) egyenlet egyszerűsíthető:

 

 

Ebből a képletből világosan kitűnik, hogy a membránon át történő áramlás (fluxus) egyenesen arányos az adott i komponens membrán két oldalán mért parciális nyomáskülönbségével és fordítottan arányos a membrán vastagságával.