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水质对膜污染因污染物而异，如微生物对膜污染，首先是有机物在膜面吸附，改变膜的表面形态，随后微生物被吸附到膜面并在膜面生长，**微生物代谢产生胞外聚合物，在膜面形成生物膜，导致膜污染。
有机物对膜污染主要是有机物与膜形成氢键吸附于膜面，使膜通量下降。
胶体通常被截留在膜面，形成半胶束或双分子层的污垢导致膜污染。研究天然水中二氧化硅的成胶过程发现，二氧化硅胶核主要以H2SiO4形态存在，电离后形成的胶体带负电，因而对铁等重金属和有机聚合物具有较强的吸附作用。铁、铝、锰等氧化物容易在水中形成不溶性胶体即使污染指数小于5，铁含量小于0.1mg/L，仍可能发生铁污染。
溶解于水的无机盐，在膜面结垢包括结晶和水力两个因素。由于浓差极化作用，无机盐在膜面浓度大于溶度积，从而膜面结晶析出；当浓差极化严重时，无机盐在水中已经饱和形成结晶，随水力作用沉积在膜面。如氯化钠浓度较低时，进水侧浓差极化起极化作用，但随浓度的增加，出水侧浓差极化其主要作用。
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