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由于半透膜对溶质的截留作用，使得从膜表面到原液主体形成溶质的浓度梯度，即形成浓差极化现象。
在错流运行方式下，原液在流道中的流态分为三种，靠近膜面处的为层流层，流道中部的为湍流层，结余层流层与湍流层之间的为过渡层。
在膜两侧压力差的驱动下，部分溶剂透过膜体形成渗透流，溶质被截留并在膜表面积累。整个流道中溶质浓度c在膜表面的垂线方向上变化。由于湍流能有效地实现溶质从膜面到主流的反向扩散，湍流层中的溶质浓度cf可视为均匀。如设膜透过液侧溶质浓度cp为恒定，则层流层中的溶质浓度c存在一个梯度，并在膜表面达到高值cm。所谓浓差极化度β为层流层膜表面溶质浓度cm与湍流层溶质浓度cf之比：β=cm/cf。
影响
浓差极化仅使膜表面截留物浓度暂时性提高，是可恢复过程，并不转接产生膜污染。但正是由于膜过程中浓差极化现象的存在，膜表面截留物质浓度的相对提高，或加速了微滤、超滤等多孔膜表面凝胶层的形成，或加速了反渗透、纳滤等致密膜表面难溶盐的饱和析出，从而加剧了各类膜的污染。
对于微滤、超滤等多孔膜，截留物在膜表面形成的浓差极化层，也具有一定的过滤和截留作用，可在一定程度上提高分离膜对溶质的截留效果，并相应增加溶剂的透过阻力。对于纳滤、反渗透等致密膜，浓差极化现象将提高截留侧盐浓度，增加截留侧的渗透压，即增加产水阻力，降低产水流量。由于无机盐的透过率正比于膜两侧的盐浓度差，浓差极化现象还提高了无机盐的透过率，降低了膜过程脱盐率。
避免浓差极化的方法主要有：降低膜两侧压力差，可减轻已生成的浓差极化；提高膜表面的湍流程度，以降低膜面的溶质浓度。
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