二氧化氯消毒劑是國際上公認的含氯消毒劑中僅有的高效率消毒滅菌劑，它可以殺滅一切微生物，包括細菌繁殖體，細菌芽孢，真菌，分枝桿菌和病毒等，并且這些細菌還不會產生抗藥性。它對微生物細胞壁有著非常強的吸附穿透能力，可有效地氧化細胞內含巰基的酶，還可以快速地遏制微生物蛋白質的合成來破壞微生物消毒滅菌性能。
　　二氧化氯溶于水后，基本不會與水發生化學反應，也不以二聚或多聚的狀態存在。它在水中的擴散速度與滲透能力都比氯快，特別在低濃度時更突出。當細菌濃度在105~106個/mL時，0.5ppm的二氧化氯消毒劑作用5分鐘后即可殺滅99%以上的異養菌；而0.5ppm的Cl2的殺菌率至多卻只能達到75%。試驗表明，0.5ppm的ClO2在12小時內對異養菌的殺滅率保持在99%以上，作用時間長達24小時殺菌率才下降為86.3%。
　　在常用消毒劑中，相同時間內到同樣的殺菌效果所需的ClO2濃度更低。殺滅異養菌所需的ClO2濃度僅為Cl2的1/2。ClO2對地表水中大腸桿菌殺滅效果比Cl2高5倍以上。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強。
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