氯气作为一种成熟的消毒剂已有百年的应用历史，但近年来由于源水水质的恶化，氯消毒所引发的环境健康问题越来越引起人们的重视，二氧化氯由于其高效、易得且具有持续的杀菌效果而成为首选的替代物之一。
二氧化氯化学分子式ClO2，外观和味道酷似氯气，为橙黄色、黄绿色气体，比空气重，分子外层有19个电子【1】，外层键域存在着一个未成对的活泼性自由电子。与氯气作用机理不同，二氧化氯在水中不水解，pH6～9范围内，二氧化氯在水中以溶解气体形式存在，持久稳定；它使水体中微生物蛋白质中氨基酸氧化分解，导致氨基酸链断裂，蛋白质失去功能，从而使微生物死亡，所以它的作用即不是蛋白变性的作用，也不是氯化作用，而是强大氧化作用！二氧化氯消除废水中的大肠杆菌和氯同样有效，在杀灭二次污染水体中常见病毒方面效果则优于氯。可见，二氧化氯消毒剂比氯灭活，特别是对病原微生物中病毒和原生动物，有明显优势。
1.二氧化氯用于控制三卤甲烷
三卤甲烷（THMs），1974年被首先观察到，之后确定其为致癌物。1983年EPA提出二氧化氯可以作为控制THMs有效的手段。二氧化氯不同于氯，与THMs的先驱物反应不同，二氧化氯在预防或大大降低THMs方面占有很大优势，可见，二氧化氯与THM先驱物反应，使它们失去反应能力或无法形成THM。这就意味着用二氧化氯进行预处理，随后再使用氯气处理时能有效防止THM的生成。这一发现，可作为使THM产物最少化的水处理实践的基础。
2. 二氧化氯用于对味及嗅的控制
二氧化氯在破坏苯酚、藻类、硫化物、铁及锰杂质方面远优于氯气。为此，它一直用于市政供水中控制味道和气味。二氧化氯工业上开始使用，是1944年在美国尼亚加拉水厂，用于控制苯酚带来异臭异味的。
3. 二氧化氯用于对藻类的控制
研究表明，在近似处理费用下，二氧化氯比硫酸铜灭藻效果更有效。二氧化氯可以攻击叶绿素中的吡咯环，使环开裂，促使叶绿素失活。对于藻类控制，在晚上实施效果非常好（防止阳光分解二氧化氯）。据报道，1mg/L 的剂量即可控制藻类生长。
4. 二氧化氯用于对锰、铁的控制
铁、锰超标会使水有颜色、浑浊、着色以及口感不佳。
水中存在锰离子，使水变黑，虽氯气能用来解决这个问题，但反应很慢，以至于加入24h（小时）后，锰离子仍旧存在于水中，并且去除率仅为25%。
二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰，即：
2ClO2＋5Mn2+＋6H2O→5MnO2＋12H+＋2 Cl－
二氧化锰可过滤除掉。二氧化氯对锰的去除率达69～81%。
水中铁会促进铁细菌生长。二氧化氯可迅速将Fe2+氧化为Fe3+，形成Fe(OH)3沉淀滤除，去除率达79～95%。二氧化氯还可氧化有机结合的铁而氯不能。
二氧化氯已经成为国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。
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