膜污染指的是在過程中，水中的微粒、雜質、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理和化學反應作用引起的在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞。膜經過一段時間的運行會發生堵塞，從而引起水通量和產水品質的下降，此時需要對膜進行清洗。引起上述變化的主要原因為濃差極化和膜污染，二者在膜的運行過程中是交替出現的。

    濃差極化是指在膜分離過程中，料液中溶劑在壓力驅動下透過膜，大分子溶質被截留，于是在膜表面和臨近膜面區域濃度越來越高，在濃度梯度作用下，大分子溶質由膜面向主體溶液擴散。上述質量遷移的結果，使鄰近膜表面溶液的濃度高于主體進料液中的濃度，這種現象稱為濃差極化。

    濃差極化的結果增加了進料液的滲透壓，從而降低了滲透的有效壓力，同時增加了產水濃度，其結果會降低水通量和脫鹽率。另外，濃差極化也往往會引起一些難溶鹽如CaSO4等在膜上沉淀，由此而使壓力損失增加和產生沉淀物對膜的化學作用，加速水通量和脫鹽率的下降，可見濃差極化嚴重影響膜的性能，縮短膜組件的壽命，降低經濟效益。作為用戶來說，通過采用改善進水水質條件，對于濃差極化對膜性能的影響會有一定的作用。

    膜污染是指處理物料中的微粒，膠體離子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象。它與濃差極化有內在聯系，盡管很難區別，但是概念上截然不同。應當說，一旦料液與膜接觸，膜污染即開始，由于溶質與膜之間相互作用產生吸附，開始改變膜性能。由于水中含有難溶鹽、膠體、微生物、有機物、金屬氧化物及其它各種雜質，所以造成膜污染的因素也是這幾種。膜工藝中預處理的設置，就是為了減少膜污染的發生。在膜分離過程中，由于純水不斷透過膜并被引出，使膜表面溶質濃度逐漸高于主體溶液中的濃度，當某些鹽的濃度達到飽和溶解度時，或者說當某兩種離子濃度達到或超過其溶度積時，該種鹽類便以固體形式析出。在很多地區的地下水和地表水中，主要成分是Ca2＋和HCO3－，而CaCO3又是幾種難溶鹽中溶解度較小的一種，因此，在膜分離過程中首先要考慮到是否會產生CaCO3沉淀。在以苦咸水為水源時，Ca2＋和S04－濃度過大時，也會產生硫酸鈣沉淀。

    防止產生碳酸鈣和硫酸鈣沉淀的主要方法是：

(1)降低回收率，即降低濃縮倍率，避免達到超過難溶鹽的溶度積。 (2)加酸調整PH值，使LangLier飽和指數小于幾或者加酸脫氣，降低HCO3－濃度，也可以防止CaCO3沉淀。

    總之，膜污染的機理是非常復雜的，關系到膜表面化學和水中溶質一溶質、溶質一膜的相互作用機理。目前還沒有一個可用于估算膜污染性質和程度的通用規則。膜污染物的特性是與水中污染物間的物理因素、化學因素、微生物因素三者的相互作用密切相關的。它們是相互關聯的，并非單一存在，也就是說當其中某一污染趨勢形成，必將加速另兩種污染的形成，造成膜污染加劇。只有合理設計預處理，才能減小這些污染勢的形成。