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氯气及次氯酸钠对饮用水和其它工业用水消毒所产生的副作用引起了人们的广泛关注，因此，使用毒副作用极低的二氧化氯进行消毒已成为当今水处理领域的主流。二氧化氯发生器主要用于对饮用水消毒和污水处理等，传统饮用水消毒使用的氯消毒剂在处理原水时会有大量的卤代烃产生，包括三卤甲烷如氯仿以及二氯乙腈等有机卤代物，氯仿已被美国国家肿瘤研究所确认为致癌物质，氯代酚和二氯乙腈等同样也具有致癌或致突变作用，而二氧化氯是强氧化剂，在水中对有机物的氧化降解不会产生氯化产物，同时大大降低三氯甲wan的生成。另外它还能氧化水中的铁、锰、镁离子以及硫化物，不和水中的酚类反应，不会产生不愉快的气味。

二氧化氯尤其适用于对pH值较高的软水进行消毒处理，而氯气在pH值较高的环境中只能生成消毒效果较差的次氯酸根。二氧化氯用于污水处理，特别是有机物污染严重的水(例如地表水或含腐殖酸的地下水)，更能体现其优越性。除了消毒作用外，二氧化氯还可用来破坏产生味和嗅的化合物，控制水中藻类生长，消除混浊，提高絮凝作用以及去除颜色等，因而二氧化氯是一种有前途的可替代氯及次氯酸钠的水消毒剂。