长久以来，氯作为反渗透膜水处理系统灭菌剂处理市政、工业给水和废水，这是因为它能使许多致病微生物快速失活。它常用在对饮用水进行灭菌消毒上，在工业反渗透膜水处理流程中，通过维持水中余氯浓度0.5~1.0ppm以上就可预防陶氏膜的微生物污染。
针对地表水，通常需要在反渗透膜预处理部分采用氯消毒以防止微生物的污染。在进入反渗透膜元件之前须经过完全地脱氯处理，防止膜受到氯的氧化破坏。
常用的反渗透膜预处理部分含氯消毒剂为氯气、次氯酸钠或次氯酸钙。在水中，它们迅速水解成次氯酸。
次氯酸在水中会分解氢离子和次氯酸根离子。反渗透膜预处理中的余氯杀菌效率与未分解的HOCl的浓度成正比，次氯酸比次氯酸根的杀菌效力要高100倍，未解离次氯酸的比例随pH值的降低而增加。
反渗透膜预处理中加入的一部分氯与水中氨氮发生反应，按下列反应步骤形成结合氯：
上述反应主要取决于反渗透膜系统进水pH和氯/氮的质量比，氯胺也有杀菌作用，但是要低于氯的效果。另一部分的氯气转变成非活性氯，这部分的需氯量取决于还原剂如亚硝酸盐、氯化物、硫化物、二价铁和锰等，水中有机物的氧化反应也要耗氯。
反渗透膜系统对于海水加氯处理与苦咸水中的情况不同，通常海水中含有65mg/L左右的溴，当海水进行氯的化学处理时，溴会与次氯酸快速反应生产次溴酸，这样对海水进行氯的处理时，起杀菌作用的主要是HOBr而不是HOCl，次溴酸会分解成次溴酸根离子。
HOBr的分解程度比HOCl的分解程度低，在反渗透膜进水是pH8时，仅有28%的HOCl不会分解，但却有83%的HOBr是不会分解的。换句话说，针对反渗透膜淡化海水在高pH条件下，仍比在苦咸水时的杀菌效果好。
