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二氧化氯的杀菌原理是通过渗入细菌细胞内，将核酸(RND或DNA)氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使细菌死亡；同时，因二氧化氯在水中是以分子状态存在，易透过细胞膜杀菌，是液氯杀菌效果的2.5倍。由于二氧化氯中的氯为正四价，有很强的氧化性，对水中的无机污染物Fe^2+、Mn2、硫化物S^2-和氰化物CN^-均有比液氯明显的去除效果。