Giống như ozone và Clo, chlorine dioxide ( ClO2 ) là một chất oxy hóa có khả năng diệt khuẩn chứ không phải là một độc tố biến chất. Điều này có nghĩa là ClO2 tiêu diệt các vi khuẩn, vi sinh bởi sự gián đoạn quá trình vận chuyển các chất dinh dưỡng qua thành tế bào chứ không phải ngăn cản quá trình chuyển hóa.

Trong số các chất oxy hóa dùng để diệt khuẩn, ClO2 là chất oxy hóa có tính chọn lọc nhất. Cả hai chất ozone vả Clo đều phản ứng nhiều hơn ClO2, và chúng sẽ bị tiêu thụ bởi hầu hết các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, ClO2 chỉ phản ứng với các hợp chất sunfua, các amin, và một vài chất hữu cơ khác. Điều này cho phép lượng ClO2 dư còn lại sẽ ít hơn so với ozone và Clo. ClO2 được tạo ra đúng cách ( không phải tất cả ClO2 đều được tao ra một cách đồng đều ) thì có thể đạt được hiệu quả cao hơn nhiều so với ozone hay Clo.

Mặc dù ở một nồng độ thấp hơn, ClO2 vẫn có thể đạt hiệu quả tương đương Clo, nhưng ClO2 có nhiều lợi ích quan trọng hơn.

- Hiệu quả diệt khuẩn không bị ảnh hưởng bởi giá trị pH giữa khoảng 4 – 10

- Vượt trội so với Clo trong việc tiêu diệt các bào tử nấm, vi khuẩn, virus, và các mầm bệnh với cùng một lượng cơ chất

- Thời gian tiếp xúc cần thiết là thấp hơn

- Không bị ăn mòn ở nồng độ cao, do đó giảm chi phí bào trì

- Có khả năng hòa tan tốt hơn

- Không phản ứng với NH3 hoặc NH4+

- Giúp phá hủy các tiền chất THM và chất tăng đông máu

- Khử phenol và không có mùi

- Tốt hơn trong việc loại bỏ hợp chất Fe và Mg so với Clo.

Chlorine dioxide thường được sử dụng trong các ứng dụng sau:

- Hệ thống nước nóng lạnh

- Rửa rau

- Kiểm soát và bảo vệ màng sinh học

- Tháp làm lạnh

- Máy lọc hơi đốt

- Trong nước uống

- Xử lý vi khuẩn sắt.