離子交換是具有活性基因的高分子薄膜，膜中含有帶正（或負）電荷的固定基團和迂回曲折的細通道（空隙），因此在直流電場下，它可以選著性的使陰（或陽）離子從膜的一側(cè)遷移到另一側(cè)。然而，正是由于膜中這種帶電基團和細微的空隙，它和離子交換樹脂相似，在水溶液中會被污染、中毒或老化；又由于膜是安裝在電滲析器隔室的兩側(cè)，加上水流不斷在膜面經(jīng)過和直流電場的作用，膜面會附著一層污染層。
天然水中的懸浮物、膠體物和有機物，接近飽和度的溶解鹽類或易于氧化成不溶解固體的物質(zhì)以及重金屬離子都會導(dǎo)致膜的污染。水源受污后，一些洗滌劑、有機大分子和重金屬也易引起膜污染或中毒。
水中的膠體物、有機物和硅酸根等常帶有負電荷從而和陰離子交換膜中帶有陽電荷的固定基團相結(jié)合。在20世紀(jì)70年代初期，國外曾經(jīng)模擬天然水中的有機物，進行過一些試驗，由于一般認為天然地表水中的有機物大多是富味酸、腐殖酸類物，所以用腐殖酸進行了試驗，試驗結(jié)果表明溶液中含腐殖酸10mg/L、100mg/L、1000mg/L時，都可在陰膜表面形成污染層，只是濃度越低，形成污染層的速度越緩慢。洗滌劑對膜的污染比腐殖酸累還要厲害。曾有人用新陰膜、受腐殖酸污染的陰膜和用十二年烷基磺酸鈉污染的陰膜進行伏安曲線的平行對比，結(jié)果表明膜受污染后，極限電流都下降，而十二烷基磺酸鈉污染的更嚴重一些。有機物污染后，膜上色澤有變化，輕微時為棕黃色，嚴重時變?yōu)樯詈稚Ｓ行┹^大的有機離子，如富味酸離子等會和陰膜中的固定基團結(jié)合得很牢固，這即稱為陰模中毒。
細菌、微生物和菌藻類也大多帶有負電荷，它們也易于沉積在陰膜表面，并以膜和有機物為基質(zhì)，進行生長繁殖。膜如擱置不用，放在水中，陰膜即易產(chǎn)生霉菌，嚴重時發(fā)黑發(fā)臭。
高價金屬離子，如Th4+、Fe3+等會和
陽離子膜中的帶負電荷的基團不解離的結(jié)合起來，造成膜的中毒，陽膜污染中毒時也會呈出棕黃色。
水中鈣、鎂等硬度離子濃度高時，在適當(dāng)條件下，會沉淀出來，附著在膜面或沉積在空隙中。
水中的Fe2+則很容易被氧化成不溶解的Fe(OH)3.它可以沉積在陰模或陽模上，形成一疏松的吸附層。
上述種種情況都會引起膜的電阻增加，交換量下降從而遷移量減少、出水水質(zhì)下降和耗電量上升。