長久以來，氯作為反滲透膜水處理系統滅菌劑處理市政、工業給水和廢水，這是因為它能使許多致病微生物快速失活。它常用在對飲用水進行滅菌消毒上，在工業反滲透膜水處理流程中，通過維持水中余氯濃度0.5~1.0ppm以上就可預防陶氏膜的微生物污染。

針對地表水，通常需要在反滲透膜預處理部分采用氯消毒以防止微生物的污染。在進入反滲透膜元件之前須經過完全地脫氯處理，防止膜受到氯的氧化破壞。 

常用的反滲透膜預處理部分含氯消毒劑為氯氣、次氯酸鈉或次氯酸鈣。在水中，它們迅速水解成次氯酸。 

次氯酸在水中會分解氫離子和次氯酸根離子。反滲透膜預處理中的余氯殺菌效率與未分解的HOCl的濃度成正比，次氯酸比次氯酸根的殺菌效力要高100倍，未解離次氯酸的比例隨pH值的降低而增加。

反滲透膜預處理中加入的一部分氯與水中氨氮發生反應，按下列反應步驟形成結合氯：

上述反應主要取決于反滲透膜系統進水pH和氯/氮的質量比，氯胺也有殺菌作用，但是要低于氯的效果。另一部分的氯氣轉變成非活性氯，這部分的需氯量取決于還原劑如亞硝酸鹽、氯化物、硫化物、二價鐵和錳等，水中有機物的氧化反應也要耗氯。 

反滲透膜系統對于海水加氯處理與苦咸水中的情況不同，通常海水中含有65mg/L左右的溴，當海水進行氯的化學處理時，溴會與次氯酸快速反應生產次溴酸，這樣對海水進行氯的處理時，起殺菌作用的主要是HOBr而不是HOCl，次溴酸會分解成次溴酸根離子。

HOBr的分解程度比HOCl的分解程度低，在反滲透膜進水是pH8時，僅有28%的HOCl不會分解，但卻有83%的HOBr是不會分解的。換句話說，針對反滲透膜淡化海水在高pH條件下，仍比在苦咸水時的殺菌效果好。