El Dióxido de cloro se utiliza entre otros usos como biocida desinfectante para agua de consumo humano y animal el cual muy efectivo a bajas concentraciones, este  producto fue descubierto en 1814 por el científico Sir Humphrey Davy. Quien produjo este gas utilizando una mezcla de ácido sulfúrico (H2SO3) o clorato de potasio (KClO3), en los tiempos actuales  se ha reemplazado el ácido sulfúrico por el ácido clorhídrico y  el  clorato de potasio por el clorito de sodio, esta forma nueva de producir dióxido de cloro se le debe a Andreas Kalcker.

El dióxido de cloro o CDS es un gas que no se produce de manera natural en el ambiente y que tiene un color verde-amarillento y un olor irritante, este no debe confundirse con el cloro, ya que este es muy diferente del cloro, tanto en su estructura química como en su comportamiento físico.

Una de las cualidades más importantes de dióxido de cloro o CDS es su alta solubilidad en agua, especialmente en agua fría, de ahí que se recomiende mantenerla bajo los 11 grados para evitar su evaporación, la mejor manera de evitar su degradación (evaporación) en su forma líquida es  a 4 ºC de temperatura para que sea estable, de todas maneras no se debe almacenar durante mucho tiempo porque se disocia lentamente en cloro y oxígeno, otra recomendación a tener en cuenta es que no se debe almacenar como gas ya que es explosivo bajo presión.

En solución acuosa, el dióxido de cloro permanece estable y soluble el CDS o dióxido de cloro se debe almacenar de manera segura respetando ciertas condiciones particulares como la no exposición a la luz o al calor, este gas también se utiliza  para esterilizar material médico y  de laboratorio, así como para superficies, habitaciones y utensilios de todo tipo, ya que es un oxidante muy fuerte que mata eficazmente los hongos, bacterias y virus, así también previene y elimina el biofilm que se pueda producir en las tuberías del agua potable, este es un oxidante muy selectivo ya que ataca el centro rico en electrones de las moléculas orgánicas de esta manera transfiere un electrón y el dióxido de cloro se reduce a ión clorito, por eso no hay patógeno que no pueda eliminarlo.

Si lo comparamos con otros desinfectantes en cuanto al poder de oxidación y la capacidad de oxidación  se llega a la conclusión que el dióxido de cloro es más  efectivo a bajas concentraciones, al contrario de lo que sucede con el cloro, el CDS no tiene ninguna reacción con el  nitrógeno de amonio y  reacciona poco probable con aminas elementales, es decir todo beneficio ya que no produce  subproductos peligrosos o dañinos en comparación con el cloro que es el producto que se utiliza generalmente para desinfectar el agua.

El dióxido de cloro se aplica como desinfectante en el  tratamiento del agua potable gracias a su poder biocida, el dióxido de cloro se utiliza básicamente en toda las industrias en la actualidad, así como el tratamiento de aguas residuales, el tratamiento de agua procedentes de  procesos industriales, ganadería, procesamiento de alimentos,  torres de refrigeración, tratamiento de emisiones industriales, tratamiento y tecnología de producción de alimentos, oxidación de residuos industriales y esterilización de equipo médico.

El dióxido de cloro desinfecta mediante la oxidación, este biocida reacciona con las bacterias causando la interrupción de distintos procesos celulares al  reaccionar directamente con los aminoácidos y el ARN de la célula (bacteria) ataca la estructura celular o los ácidos en el interior de la bacteria evitando así la formación de proteínas, también afecta a su membrana celular cambiando las proteínas y grasas de la membrana, cuando las bacterias son eliminadas, el dióxido de cloro penetra en la pared celular, esta reacción no depende del tiempo de reacción o concentración.  Al contrario de lo que ocurre con los desinfectantes no oxidantes, dióxido de cloro o CDS mata microorganismos incluso cuando estos son inactivos. Por lo tanto lo que la concentración de dióxido de cloro necesaria para matar microorganismos de manera más  efectiva es menor que concentraciones de los desinfectantes no oxidantes. Por estas razones los  microorganismos de ningún tipo no pueden desarrollar ningún tipo de  resistencia en contra del dióxido de cloro.

Los virus son eliminados de forma diferente; el dióxido de cloro reacciona con la peptona, esta es una sustancia soluble en agua que se origina en la hidrólisis de proteínas y aminoácidos matando los virus mediante la prevención de la formación de sus proteínas el CDS es más efectivo en los virus que el ozono o el cloro, este biocida desinfectante es conocido también por su efectividad contra parásitos como Giardia Lambia y Cryptosporidium, que se encuentran en el agua potable e inducen a enfermedades como la 'giardiasis' y 'cryptosporidiosis'.

El dióxido de cloro también previene el crecimiento de bacterias en las tuberías de la  red de distribución del agua, además es muy efectivo en la formación de biofilm, este biofilm instalada en esta red  es difícil de atacar puesto que forma una capa de protección  y la mayoría de los desinfectantes no pueden alcanzar a estos organismos patógenos que están protegidos mediante esta capa, sin embargo el dióxido de cloro previene la formación de biofilm, y se mantiene activo durante mucho tiempo, la razón de esto es porque el dióxido de cloro permanece en estado gaseoso en las soluciones acuosas por ello  tiene la habilidad de atravesar todo el sistema  de las capas de bacteria, porque disuelve fácilmente las emulsiones e hidrocarbonos que forman estas capas, este oxida  la matriz de polisacáridos que mantiene el biofilms, durante esta reacción el dióxido de cloro es reducido a iones de cloruro, estos permite que se dividan en trozos los biofilm que se mantienen estables, pero esto no termina allí, cuando el biofilm empieza a crecer de nuevo, este permite que se  cree un ambiente ácido y los iones de cloruro se transforman en dióxido de cloro que se encarga de eliminar por completo el biofilm restante.

Allá por los años 50 ya se conocía de la capacidad biocida del dióxido de cloro más aun y sobre todo a valores de PH altos, este biocida se utilizaba para la desinfección y tratamiento del agua potable y especialmente para la eliminación de compuestos inorgánicos, como el manganeso y el hierro, también para la eliminación del olor y sabor y para la reducción de subproductos producidos por el cloro.

Para la el tratamiento del agua potable, el dióxido de cloro se puede utilizar tanto como desinfectante así también como agente oxidante, este se puede utilizar tanto para la pre-oxidación como para la post-oxidación, mediante la adición del dióxido de cloro en la etapa de pre-oxidación en el tratamiento de agua superficial,  ya que se puede prevenir de manera más efectiva el crecimiento de algas, así como de las bacterias en las siguientes etapas de la purificación el dióxido de cloro oxida las partículas en flotación y es de gran ayuda en el proceso de coagulación y eliminación de la turbidez del agua.

El dióxido de cloro es un biocida oxidante/desinfectante muy potente para la eliminación de bacterias y virus, los subproductos  que pueda dejar el dióxido de cloro es poca ya que es un agente bactericida débil, por lo tanto muy seguro, en contacto con el  agua el dióxido de cloro es activo como biocida por aproximadamente  48 horas, su actividad supera con seguridad la del cloro.

El dióxido de cloro se puede utilizar para reducir los subproductos como ácidos halogenados y trihalometanos formados por la reacción del cloro con la materia orgánica. Antes de clorar el agua, se añade dióxido de cloro. Esto permite que la cantidad de amonio en el agua se reduzca. El cloro añadido después de clorar, oxida el cloruro en dióxido de cloro y clorato.