超濾時，由于“篩分”作用，料液中的部分大分子溶質(zhì)會被膜截留,溶劑及小分子溶質(zhì)則能自由地透過膜，表現(xiàn)出超濾膜的選擇性。被截留的溶質(zhì)在膜表面處積聚,其濃度將逐漸升高。在濃度梯度的作用下，膜面附近的溶質(zhì)又以相反方向向料液主體擴散，達平衡狀態(tài)時,膜表面形成以溶質(zhì)濃度分布邊界層，對溶劑等小分子物質(zhì)的運動起阻礙作用，如圖9-26所示。這種現(xiàn)象稱為膜的濃差極化。圖中界面上比主體溶液濃度高的區(qū)域為濃差極化層。

  濃差極化是可逆的，但是，由于超濾膜截留的溶質(zhì)大多是大分子或膠體，當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度極高，達到大分子或膠體的凝膠化濃度踞時，這些物質(zhì)會在膜面形成凝膠層。如果溶質(zhì)是顆粒物，如活性污泥，則會形成一層濾餅。膜面的凝膠層或濾餅層非常致密，相當(dāng)于第二層膜。此時，溶質(zhì)會被完全截留。這個過程幾乎是不可逆的。此時的濃差極化阻力分為兩個部分，即濃差極化層阻力Rd和凝膠層阻力Rg,并且Rg要比Rd大得多。