二氧化氯消毒剂是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。
在常用消毒剂中，相同时间内到同样的杀菌效果所需的ClO?浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO?浓度仅为Cl?的1/2。ClO?对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl?高5倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯效果强、快速、持久，二氧化氯溶于水后，基本不与水发生化学反应，也不以二聚或多聚状态存在。它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别在低浓度时更突出。当细菌浓度在~个/mL时，0.5ppm的ClO?作用5分钟后即可杀灭99%以上的异养菌；而0.5ppm的Cl2的杀菌率最高只能达到75%，试验表明，0.5ppm的ClO?在12小时内对异养菌的杀灭率保持在99%以上，作用时间长达24小时杀菌率才下降为86.3%。
ClO?对还原性阴、阳离子和氧化效果以去毒为主（H2S、SO32-、CN－、Mn2+），对有机物的氧化降解以含氧基团的小分子化合物为主，这些产物到目前的研究为止，均证明是无毒害用的，并且ClO?使用剂量极低，因此用ClO?消毒十分安全，无残留毒性。其安全性是被世界卫生组织（WHO）定为AI级。
二氧化氯作为一个强氧化剂，它还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氯化及漂白色等多方面的功能，用途十分广泛。
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