早在1811年，美國科學家H.Davery利用KClO3水溶液和鹽酸反應,首次合成並收集了二氧化氯氣體。但是，直到本世紀30年代，ClO2才得以安全且經濟地規模生產，開始了工業化的廣泛應用。1944年二氧化氯首次作為消毒劑用於處理美國紐約州尼加拉大瀑布城的飲用水。上世紀七十年代後期, 自從研製成功二氧化氯穩定劑後，二氧化氯作為漂白劑和消毒劑，已被廣泛應用於紙漿的漂白、食品加工領域的殺菌消毒及水淨化處理等領域，充分顯示出其所具有的強漂白和殺菌消毒能力。
二氧化氯是目前國際上公認的最新一代的高效、廣譜、安全的殺菌、保鮮劑，是氯製劑最理想的替代品，在世界發達國家已得到廣泛的應用。美國、西歐、加拿大、日本等發達國家的有關組織如美國環境保護局、食品藥品管理局、美國農業部均批准和推薦二氧化氯用於食品、食品加工、製藥、醫院、公共環境等的消毒、防霉和食品的防腐保鮮等。世界衛生組織(WHO)和世界糧食組織（FAO)也已將二氧化氯列為A1級安全高效消毒劑。為控制飲水中「三致物質」（致癌、致畸、致突變）的產生，歐美發達國家已廣泛應用二氧化氯替代氯氣進行飲用水的消毒。近年來，我國也開始重視二氧化氯產品的推廣和應用。國家化工部頒布了有關的行業標準，國家衛生部已批准二氧化氯為消毒劑和新型食品添加劑(GB2760)。
二氧化氯消毒劑的理化性質
消毒常識二氧化氯（ClO2）是一種水溶性的強氧化劑，在常溫常壓下是黃綠色的氣體，但在更低的溫度下則成液態。其分子量為67.45，沸點11℃，熔點-59℃。氣體ClO2密度為3.09(11℃），液體ClO2的密度為1.64，0℃的飽和蒸氣壓為500torr。二氧化氯在水中以二氧化氯單體存在,不聚合生成ClO2氣體，在20℃和4Kpa壓力下,溶解度為 2.9g/L。在水中不與有機物結合,不生成三氯甲烷致癌物（因此被稱為不致癌的消毒劑）。ClO2結構中有一個帶有孤對電子的氯－氧雙鍵結構，極不穩定，光反應會產生氧自由基，具有強的氧化性。表1列出了二氧化氯與其它氧化類消毒劑的氧化能力，即殺菌能力比較（通常用有效氯來表示）。
表1 二氧化氯與常用氧化類消毒劑氧化能力比較
氧化劑ClO2H2O2NaClO2KMmO4Cl2NaClO氧化能力263％209％157％111%100%93%
由此可見，如果以氯氣的氧化能力為100％，那麼二氧化氯的理論氧化能力是氯氣的2.6倍，次氯酸鈉的2.0倍，雙氧水的1.3倍。所以說，二氧化氯雖然是含氯的消毒劑，可以被廣義地稱作「含氯消毒劑」，但是其強氧化的作用原理遠不同於傳統的含氯消毒劑。而二氧化氯在殺菌消毒的同時又具有的極高的人體安全性及環境友好性，被認為是傳統氯製劑的理想替代品，是第四代消毒劑。
二氧化氯消毒劑的應用方面和作用機理
1、二氧化氯技術數據及使用經驗列表2、緊急衛生防疫、醫院消毒3、公共場所及家居民用4、飲用水、工業循環水、污水、景觀水處理5、食品飲料業消毒、保鮮、加工處理6、水產養殖消毒、畜禽養殖消毒、養蠶消毒7、土壤、蔬菜、水果、菸草等農作物殺菌二氧化氯具有殺菌、漂白、除臭、消毒、保鮮的功能。作用機理主要是氧化作用,二氧化氯分子的電子結構呈不飽和狀態,外層共有19個電子，具有強烈的氧化作用力,主要是對富有電子（或供電子）的原子基團(如含巰基的酶和硫化物，氯化物)進行攻擊，強行掠奪電子,使之成為失去活性和改變性質的物質，從而達到其目的。
1、殺菌機理二氧化氯對細胞壁有較強的吸附和穿透能力，放出原子氧將細胞內的含巰基的酶氧化起到殺菌作用。2、漂白作用二氧化氯的漂白是通過放出原子氧和產生次氯酸鹽而達到分解色素的目的。用他做漂白劑代替氯氣、氯酸鹽等，可阻止並避免與纖維發生氧化而降低纖維強度，因而效果更全面。3、除臭作用二氧化氯的除臭是因為它能與異味物質(如H2S、-SOH、-NH2等)發生脫水反應並使異味物質迅速氧化轉化為其他物質。而且它能阻止蛋氨酸分解成乙烯,也能破壞已形成的乙烯,從而延緩腐爛，同時殺死微生物而不與脂肪 酸反應並不破壞食品結構。4、消毒作用二氧化氯對某些化合物具有選擇性，包括苯酚、硫化物、氰化物、硫代硫酸鹽、硫醇等，可將有毒物質轉化為無毒物。
二氧化氯消毒劑的殺菌效果
二氧化氯是一種廣譜、高效的滅菌劑。國外許多的研究結果表明,二氧化氯在極低的濃度(0.1ppm)下,即可殺滅許多諸如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病菌。即使在有機物的干擾下，在使用濃度為幾十ppm時，也可完全殺滅細菌繁殖體、肝炎病毒、噬菌體和細菌芽孢等所有微生物。
二氧化氯消毒劑的優點
1、廣譜性：能殺死病毒、細菌、原生生物、藻類、真菌和各種孢子及孢子形成的菌體；2、高效：0.1ppm下即可殺滅所有細菌繁殖體和許多致病菌，50ppm可完全殺滅細菌繁殖體、肝炎病毒、噬菌體和細菌芽孢；3、受溫度和氨影響小：在低溫和較高溫度下殺菌效力基本一致；4、PH適用範圍廣：能在PH2—10範圍內保持很高的殺菌效率；5、安全無殘留：不與有機物發生氯代反應，不產生三致物質和其它有毒物質；6、對人體無刺激等優點：低於500ppm時，其影響可以忽略，100ppm以下對人沒任何影響；
二氧化氯與其他常用消毒劑的比較
下表列出了二氧化氯消毒劑與常用其它消毒劑的比較：
性能二氧化氯氯製劑季銨鹽過氧乙酸殺菌力可殺滅所有的微生物,包括細菌芽孢可殺滅所有細菌繁殖體,高濃度能殺死芽孢可殺滅多數細菌繁殖體，對芽孢和噬菌體無效可殺滅所有的微生物,包括芽孢常用濃度30-200ppm250-1500ppm1000-5000ppm2000-20000ppm毒性無毒中等毒性低毒低毒"三致"效應無有無有有機物干擾小大小小PH影響小大，> 8.5時失效小大使用溫度影響低於50℃低於50℃小大腐蝕性對不鏽鋼無腐蝕對金屬有強腐蝕無腐蝕對金屬有強腐蝕皮膚致敏性無有無有殘留無有有有氣味稍有二氧化氯味強氯味無有強醋酸味使用成本較低低昂貴較高穩定性穩定不穩定，易分解穩定不穩定,易燃易爆抗藥性無有有無
各國對二氧化氯使用範圍的法律規定
時間國家批准機構使用範圍1992WHO—飲用水消毒1987德國—飲用水消毒1985美國FDA食品加工設備消毒1987美國EPA品加工廠、啤酒廠、飯店的環境消毒；醫院、實驗室的硬質和無空表面器械的殺菌和防霉1989美國EPA儲存水消毒；動物居住場所如家禽、豬、狗圈等的消毒除臭1988日本食品衛生部飲用水消毒1987澳大利亞澳衛生部食品添加劑926號，食品漂白劑1987中國衛生部食品工業、醫療、製藥、畜牧、水產養殖、公共環境等領域的消毒和滅菌1996中國衛生部水產品和果蔬防腐保鮮的食品添加劑2002美國FDA食品加工設備、管道、工藝器具及特別在牛奶加工廠2005中國衛生部飲用水消毒
二氧化氯的應用領域
1、各種場合下的生活、飲用、自來水的消毒。2、賓館、家庭、攤檔餐具和衛生設施的滅菌消毒與空氣環境消毒。3、食品、飲料廠、發酵工業的設備、管道、容器的最終滅菌消毒。4、乳品廠、屠宰廠管道、設施及環境的滅菌處理。5、醫院污水的滅菌處理。6、游泳池循環水、浴池水的滅菌消毒；7、醫療、衛生、臨床器械消毒、滅菌、除臭和防霉處理；8、家庭、賓館、飯店、水果蔬菜、魚肉食品的滅菌保鮮及最終淋洗和衛生器具消毒；9、高層建築給水的二次消毒處理；10、配置各種口腔消毒液、除臭液及創口清洗液等；11、公共場所環境及空調通風系統的空氣清潔、消毒、除臭。病家、病人物品的消毒；12、禽畜飼養場舍及飲水的消毒，魚蝦疾病防治，池水消毒等。13、菇類真菌生產的滅菌消毒保鮮處理；14、魚蝦類加工過程中控制雜菌、大腸桿菌污染及保鮮；15、蠶繭養殖器具消毒；16、中水回用中的滅菌與除臭；17、麵粉與各種食品的漂白劑；18、造紙、印染行業的漂白藥劑；19、工業冷卻循環水的除藻滅菌處理；20、石油管道中硫酸鹽還原菌的滅除；21、電鍍含氰廢水的破氰處理；22、含酚廢水的脫酚處理；23、印染廢水的脫色處理；24、各種工業污水和惡臭氣體的氧化處理及環保設備的配套藥劑。