二氧化氯作為是國際上公認為安全、無毒的綠色消毒劑之一具有很明顯的物質性質和化學性質。其分子式為ClO?二氧化氯水中氫氣報警器，是一種紅黃色有強烈刺激性臭味氣體；11℃時液化成紅棕色液體，-59℃時凝固成橙紅色晶體。沸點11℃。易溶于水，常溫下（25℃）、1.1×104pa分壓下，溶解度為8克/升。遇熱水則分解成次氯酸、氯氣、氧氣，受光也易分解，其溶液于冷暗處相對穩定。其化學性質也非常活潑，一般在酸性條件下具有很強的氧化性家用燃氣報警器，次于臭氧。
所以二氧化氯在作為飲用水消毒劑時與氯氣相比呈現出一系列優點。
首先是穩定。二氧化氯以分子狀態存在于水中時不水解二氧化氯水中，也不會與氨氣發生反應生成氯氨。在PH值很寬的范圍內都可以起到很好的殺菌作用。在殺滅病菌和孢子上也強于氯氣。
其次，二氧化氯對三鹵甲烷產生控制。三鹵甲烷主要是水經氯消毒后產生的一種氯仿和其他氯化和溴化有機衍生物，對動物來說有致癌作用。在我國，生活飲用水衛生標準（GB5749-85）中規定飲用水中三氯甲烷含量不得超過60ug/。在美國國家環保局的規定中三鹵甲烷總量需低于0.1mg/L。使用二氧化氯消毒飲用水可以有效降低97%的氯仿，95%-98%的一溴二氯甲烷，89%的四氯化碳。
二氧化氯還能很好地控制水中的溴。因為地表水中一般都含有酚類，用氯氣處理這些含有酚類的水時會產生氯酚，使水中含有溴。而二氧化氯和酚的產物是笨醌，如果是在堿性條件下二氧化氯水中，二氧化氯還能把金屬鐵和錳離子迅速氧化形成不可溶的化合物。
在藻類的控制上二氧化氯也十分優秀。因為其對葉綠素的吡咯環有一定的親和性，并能與之反應生成無嗅無味的產物，使植物的新陳代謝終止，新的蛋白質合成中斷。同時，藻類產生的氣味物質也會在二氧化氯的氧化后變得無嗅無味。
因此，與其它常用消毒劑相比，其殺菌的能力強，持續時間長，臭氧>二氧化氯>氯>氯氨；其穩定性是：氯氨>二氧化氯>氯>臭氧。二氧化氯的綜合性能更好。在建設部《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》中也將二氧化氯作為飲用水消毒劑的最佳選擇之一進行推薦。
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