二氧化氯的作用主要表现在以下几个方面：

一、二氧化氯的灭藻作用

二氧化氯对藻类的控制主要是因为它对苯环有一定的亲和性，能使苯环发生变化而无臭味。叶绿素中的吡咯与苯环非常类似，二氧化氯也同样能作用于吡咯环。这样，二氧化氯氧化叶绿素，植物新陈代谢终止，使得蛋白质中的合成中断。这个反应结果 对植物的损害在于原生质脱水而带来高渗的收缩（质壁分离），这是个不可逆的过程，导致藻类死亡。

二、二氧化氯杀灭病毒和病菌的作用

二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，二氧化氯能在pH值很宽的范围内能杀灭大肠杆菌、细菌芽孢、配水网中的异养菌、硫酸盐还原菌及真菌等，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数，这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强，对水中的野生菌种、放线菌、孢子体等均有较好的杀灭作用。

三、二氧化氯的除臭作用

ClO2可以与硫化物发生氧化反应，而臭味往往是硫化物（如硫化铵、硫化氢、二甲基硫化物等）所致。ClO2气体与有臭味的含硫污染物接触之后，迅速发生氧化反应，转变为其它物质，从而除去臭气。因此，将ClO2制成稳定性溶液可用于冰箱、室内空气的除臭、灭菌等，口腔医疗上也用其消除口臭和烟臭。

四、二氧化氯的保鲜作用

据有关报道，经40～60mg/L浓度的二氧化氯水溶液浸渍五分钟处理的禽肉类能有效地控制家禽躯体微生物污染，在5℃以下，可有效地延长储藏期。海洋捕捞业运用二氧化氯水溶液处理捕获的对虾，先使用40mg/L二氧化氯水溶液浸泡10-20分钟，再用20mg/L二氧化氯的冰块保鲜，对虾不会变黑。二氧化氯消毒杀菌的同时，不会使生物蛋白质变性而丧失已有的营养成分和价值，对水生物细胞无影响。

五、二氧化氯的氧化作用

1、二氧化氯对的氧化 二氧化氯对的氧化去除效果随着二氧化氯投加量的增加而提高(它对的去除率明显优于)。当源水中浓度为2.Omg／L，加5mg／L二氧化氯时，的去除率一般大于85％。传统的氯消毒随着投加量的增加，氯代酚的量随之增加，而投加二氧化氯时，则基本上不形成氯代酚。

2、二氧化氯对有机物的氧化 二氧化氯对有机物的氧化降解，与氯所不同的特点是，它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷(THM)的形成，减少总有机卤的生成。三卤甲烷的前驱物质通常有以下3类：一类是天然大分子有机物，如腐殖酸、灰黄霉酸等；另一类是小分子有机物，如酸类化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多种有机物；第三类是藻类及代谢产物。

六、二氧化氯的漂白、脱色作用

二氧化氯作为一种具有强氧化性和氧化过程中很少有有机卤代物产生的氧化剂，在造纸、纸浆工业的漂白等行业已经广泛使用。使用ClO2作为漂白剂，与其他漂白粉和氯气相比，ClO2可以提高白度，防止纤维强度降低，简化生产工艺，避免产生游离氯而生成大量致癌物的危害。ClO2在漂白过程中还能杀灭微生物，有效地驱散纸浆中的黏液和无机沉积物，从而消除纸浆中固体块状的形成，提高纸张的质量。

利用二氧化氯的氧化作用，在适当条件下，ClO2有很好的脱色作用。例如ClO2江苏天伦染织实业公司及靖江市第三纺织厂，运用混凝/ClO2 组合法处理印染废水，处理后的水质pH分别从11-14降到7，12降到7；色度分别从1000降到50，600降到5，去除率达到95％和99.2％。其他指标如COD、BOD5、SS、S2-均降低且达到国家行业排放标准。