离子交换是具有活性基因的高分子薄膜，膜中含有带正（或负）电荷的固定基团和迂回曲折的细通道（空隙），因此在直流电场下，它可以选着性的使阴（或阳）离子从膜的一侧迁移到另一侧。然而，正是由于膜中这种带电基团和细微的空隙，它和离子交换树脂相似，在水溶液中会被污染、中毒或老化；又由于膜是安装在电渗析器隔室的两侧，加上水流不断在膜面经过和直流电场的作用，膜面会附着一层污染层。
天然水中的悬浮物、胶体物和有机物，接近饱和度的溶解盐类或易于氧化成不溶解固体的物质以及重金属离子都会导致膜的污染。水源受污后，一些洗涤剂、有机大分子和重金属也易引起膜污染或中毒。
水中的胶体物、有机物和硅酸根等常带有负电荷从而和阴离子交换膜中带有阳电荷的固定基团相结合。在20世纪70年代初期，国外曾经模拟天然水中的有机物，进行过一些试验，由于一般认为天然地表水中的有机物大多是富味酸、腐殖酸类物，所以用腐殖酸进行了试验，试验结果表明溶液中含腐殖酸10mg/L、100mg/L、1000mg/L时，都可在阴膜表面形成污染层，只是浓度越低，形成污染层的速度越缓慢。洗涤剂对膜的污染比腐殖酸累还要厉害。曾有人用新阴膜、受腐殖酸污染的阴膜和用十二年烷基磺酸钠污染的阴膜进行伏安曲线的平行对比，结果表明膜受污染后，极限电流都下降，而十二烷基磺酸钠污染的更严重一些。有机物污染后，膜上色泽有变化，轻微时为棕黄色，严重时变为深褐色。有些较大的有机离子，如富味酸离子等会和阴膜中的固定基团结合得很牢固，这即称为阴模中毒。
细菌、微生物和菌藻类也大多带有负电荷，它们也易于沉积在阴膜表面，并以膜和有机物为基质，进行生长繁殖。膜如搁置不用，放在水中，阴膜即易产生霉菌，严重时发黑发臭。
高价金属离子，如Th4+、Fe3+等会和
阳离子膜中的带负电荷的基团不解离的结合起来，造成膜的中毒，阳膜污染中毒时也会呈出棕黄色。
水中钙、镁等硬度离子浓度高时，在适当条件下，会沉淀出来，附着在膜面或沉积在空隙中。
水中的Fe2+则很容易被氧化成不溶解的Fe(OH)3.它可以沉积在阴模或阳模上，形成一疏松的吸附层。
上述种种情况都会引起膜的电阻增加，交换量下降从而迁移量减少、出水水质下降和耗电量上升。