A szilárd rétegen keresztüli anyagátadási műveletek esetében a diffúziós tényező, konvekció sebesség gyakran nem állandók, hanem folytonosan változnak, vagy rétegenként különböző értékűek, a helykoordináta (pl. anizotróp membránréteg), vagy a koncentráció függvényében. Ilyen folyamatok például a többrétegű membránon keresztüli anyagátadás, a gél elektroforézis, az enzimreakció rétegelt membránban, a heterogén katalitikus reakció membránrétegben. Koncentrációfüggő diffúzió leggyakrabban a Stefan-Maxwell, a Flroy-Huggins elmélettel, vagy a módosított Vignes egyenlettel írható le. Locke és munkatársai tanulmányozták összetett membránon keresztüli elektroforetikus, instacionárius anyagtranszportot. A parciális differenciálegyenlet-rendszer – minden, infinitézimálisan vékony membrán rétegre felírt, állandó együtthatójú differenciálegyenletek összessége – megoldásához az operator elméletet alkalmazták, míg a stacionárius állapotra analitikus megoldást adtak meg. Ez utóbbi esetben a membránon kívüli anyagátadási ellenállást nem veszik figyelembe, ami lényegesen korlátozza a kapott összefüggések alkalmazhatóságát, különösen a vékony membránrétegen keresztüli anyagátadási folyamat leírására.