常温常压下，二氧化氯为深绿色气体，作用具有氯气更强的功效刺激性和毒性，消毒能力仅次于臭氧，氧化高于氯气，作用是功效一种逐步取代液氯，且受PH和NH3-N影响较小的氧化消毒剂，近年来在水处理行业受到青睐。作用另外，功效还具有去除还原性无机物和部分致色、氧化致臭、作用致突变变物质的功效能力。
CLO2对细菌的氧化灭活能力较强，能够有效杀灭细菌繁殖、作用芽孢、功效真菌、病毒、原生物、藻类和浮游生物等生物体，实际应用中灭活效果比氯更理想，但对动植物的灭活能力较弱。这主要是由于细菌属原核细胞生物，绝大多数酶系统分布于细胞膜表面，容易受到攻击，而动植物细胞属于真核生物，其酶系统多数位于细胞内的细胞器中，细胞对具有有保护作用，另外，高等动植物机体受到外来侵害是，会自动产生抵抗外来物质的保护系统，能有效预防二氧化氯的危害。
二氧化氯消毒具有强氧化性，与水基本不发生化学变化，在水中的扩散速度和渗透能力高于氯气，低浓度时尤为明显、CLO2对细胞壁具有较强的吸附穿透能力，聚集于细胞周围的CLO2分子，通过吸附和渗透作用对水中传播的病原微生物、包括病毒、芽孢以及水中异养菌、硫酸盐还原菌和真菌产生封闭作用，抑制其呼吸系统，进而渗透到细胞内部，以其强氧化能力有效氧化菌类细胞懒以生存的含硫激酶，从而快速抑制微生物蛋白质组成。由于CLO2在水中几乎100%的以分子状态存在，不发生化学分解，能够保持较高的消毒效率。
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