凝胶的形成
虽然预处理工艺如混凝/絮凝和低压膜过滤如超滤(UF)和微滤(MF)已被用于去除较大的颗粒和胶体，有时更细的悬浮颗粒和小的胶体物质仍然困扰着反渗透应用[7,8]。反渗透过程中滤饼层的形成受到各种流体力学和物理化学参数的影响，如跨膜压力(TMP)，横流速度(CFV)，颗粒大小，pH值和离子强度[9]。该研究发现，随着TMP的增大和CFV的减小，渗透通量显著下降，这是由于膜表面颗粒的累积质量增大所致。通量下降速率随离子强度和粒径的增加而显著降低，而通量下降速率不受溶液pH变化的影响。流体动力学参数对膜性能的影响随着溶质颗粒尺寸的增大而变差。其他关于反渗透膜过滤也确定了大颗粒对膜污染的贡献不显著，污染通常由小的胶体颗粒控制[10,11]。研究还表明，与粒径大于5.0 mm的大悬浮颗粒相比，二次出水明显引起反渗透污染，由此得出结论，小于0.45 mm的颗粒，包括真胶体和溶解固体，对反渗透污染的贡献最大[10]。
在膜表面形成胶饼层，通过限制各种溶质颗粒从膜表面向溶液体[12]扩散，也显著减少了各种溶质颗粒(如盐和惰性有机物)的排异反应。在这种情况下，较大分子量(> 100 g/gmol)的惰性有机溶质的过滤受空间位阻控制，胶体污染对其过滤影响不大。这项研究还表明，反渗透膜无法延长激素的排斥反应，因为吸附的激素通过膜基质扩散到渗透侧，导致排斥反应逐渐消失。这种激素突破在胶质污染的存在下显著加速。
可压缩凝胶污垢。膜污染通常是由膜表面凝胶的形成引起的。可压缩凝胶形成的程度取决于所考虑的膜/饲料组合，以及膜处理系统的运行状态，例如，瞬态vs稳态运行，回收率等。
可压缩凝胶的形成往往发生在分子扩散系数非常低的情况下。最常见的种类包括:腐殖质物质、生物黏液、苯酚、农药(和其他工业化合物)和大分子(蛋白质、碳水化合物、奶酪乳清、油脂、油脂、表面活性剂和单宁)。
这些化合物在离开本体溶液时堵塞了膜孔。在蛋白质和其他大分子的情况下，扩散速率极低:一旦这些分子进入膜的边界层，它们就倾向于停留在那里。带电物质，如表面活性剂，具有额外的污染潜力，因为它们具有一些疏水特性。由于大多数膜是部分带电的，带相反电荷的表面活性剂被吸引到膜表面，改变了膜的阻挡层，使膜的水通量大大降低。对于腐殖质污染的机理，目前还没有明确的研究表明饲料溶液中腐殖质的浓度与污染速率之间的关系。
不可压缩的凝胶污垢。不可压缩凝胶的形成与膜表面的沉淀密切相关。通常最常见的形成凝胶的化合物是CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, SrSO4, Fe(OH)3和BaSO4。大多数其他金属氢氧化物也有凝胶形成的倾向。无定形二氧化硅是所有类型中最糟糕的污垢之一，因为一旦凝胶形成，它就很难从膜中去除。进入反渗透模块的二氧化硅的最大无污垢浓度为结晶形式的百万分之10 (ppm)，非晶态的为120 ppm。其他难溶矿物有不同的污染膜的倾向。某些操作条件，如高采收率和pH值，会大大加剧结垢过程。
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