这样的设备将是化学工程的一个有趣部分。实际上，这需要建造一个小型化学加工厂以适合潜水员的背部。
与空气平衡的水中溶解氧的浓度在 15 摄氏度时约为 10 毫克/升。在较冷的温度下会上升（冷冻时几乎为 15 毫克/升），而在较高的温度下会下降（在 30 度时为 7.5 毫克/升） C）。有植物的热带地区的海水通常每升含有 5-8 毫克氧气。
NASA 估计人类每天消耗约 550 升纯氧，或约 0.38 升/分钟。战斗游泳者，按照自己的节奏游泳，消耗约 1.5 升/分钟，休息潜水员的消耗量降至约 0.64 升/分钟. 引用游泳者的 0.8 和 1.8 升/分钟之间的值。根据这些信息，每分钟提取 1 升氧气（约 1.4 克）将是支持有意义的水下活动的最低要求。
假设 100% 回收率，那么氧气量将需要每秒处理 2.9-4.7 升水。正如我将在下面解释的，在不需要呼吸气体的机械膨胀和再压缩的情况下，大约可以实现 30% 的回收率。30% 的回收率需要每秒处理 10 到 15 升水。对于便携式设备来说，这是一个强大的流量。例如，典型的花园软管的流速约为每秒 1.5 升。
把这个流速放在上下 中，一个熟练的水肺潜水员游泳的游泳速度大约是 0.5 m/s. 在该速度下，15 升/秒的流速对应于 20 厘米的圆形横截面。因此，如果可以构建具有最小压降的设备，潜水员的前进速度可能足以提供必要的水流。
已开发出渗透率为 10**-8 cc*cm/cm2/sec/cmHg 的氧气选择性渗透膜。（cf，在主链的重复对中含有三齿配体和低聚硅氧烷的钴络合聚甲亚胺的高氧选择性渗透膜)
我们将做出以下假设：
根据这些假设，所需的膜面积将为 16.7*0.0001/4.8/10**-8= 35,000 平方厘米或 3.5 平方米的膜表面积。如此大的面积可以舒适地放入像这样的中空纤维膜组件中
这里的问题是液体处理。通过像这样的小模块以 4 升/秒的速度泵送需要很大的压降，可能足以破坏膜。
幸运的是，3M 销售设计用于液体脱气的更大的中空膜组件。他们的技术指南建议使用至少 1 米长的 8 英寸直径（即 20 厘米）模块。
气体处理更复杂。潜水员呼吸氧气的最低分压为 0.16 bar. 假设周围的水与大气平衡，氧气分压为 0.20 bar，0.04 bar 的差异可用于驱动氧气通过膜的传质。对于人类来说，离开肺部的氧气分压通常为 0.10 bar。对于其中水和液态气体流以相反方向移动的逆流膜分离器，出口水的分压将不小于0.10 bar。简约的设计表明在入口处建立了 0.04 的恒定质量传递驱动力，因此我们可以估计出口水分压约为 0.14 bar。在此基础上，最大实际氧气回收率约为 0.06/0.20 或 30%。
实现更高的回收率需要一种降低气体压力的方法，例如使用机械装置来膨胀然后再压缩气体。该机械设备的能量需求将是令人望而却步的。某些类型的热循环化学分离器或汽提器/吸收器可能是可能的，但再次考虑能源问题。
第二个问题是气体分离仅足以替代消耗的氧气。需要一个再呼吸装置来清除潜水员新陈代谢产生的二氧化碳并回收未消耗的氧气。幸运的是，可以使用商业再呼吸装置。
气膜分离的替代方法可能是使用中间载液。这是在 1980 年提出的s 使用实际的人类血红蛋白、鱼血和其他载体。问题在于提出正确的化合物，并能够在便携式设备中进行必要的液-液处理。
因此，从水中提取氧气的独立潜水装置可能是合理的。但毫无疑问，需要进行重大的工程开发才能将现有技术应用到适合实际水下使用的设备中。
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