1. 消毒机理
次氯酸钠的消毒机理本质与氯相同，都是水解成次氯酸发挥作用。故也将其与次氯酸钙、氯胺、液氯消毒合并成为含氯消毒剂。从下面公式可见，该水解过程可导致待处理水的pH升高。一般认为次氯酸钠溶于水中后，水解生成次氯酸和新生态的氧扩散到带负电病原体表面，并通过细胞壁进入体内破坏蛋白质、核酸等，将致病微生物灭活。1g次氯酸钠的有效氯为0.952g。
NaOCl H2O =HOCl Na OH-
在水厂应用的一般为10％有效氯浓度的次氯酸钠液体，淡黄色，有少量刺激性气味，清澈透明，易溶于水，比重为1:18，呈现强碱性；见光容易分解，不宜曝晒和久藏。在pH值低于10时会发生缩合反应生成亚氯酸盐；然而在pH值大于13时，离子浓度的增加会加速该反应的进行，一般存储pH范围通常为11.8-13。
高浓度的次氯酸钠极易衰减，每天可达到 5% 的衰率，并产生氯酸盐等副产物，无法长期贮存，需频繁输、低温避光保存。由于次氯酸钠分解生成氧气和氯气，因此包装容器都要留出气孔，防止发生安全事故。
二氧化氯在水中以分子形态存在，并无次氯酸的生成，因此不能以有效氯来计量。在给水消毒条件下可以直接争夺微生物或其他有机及无机污染物的电子，生成次氯酸根。陈天朗等认为此过程中也有多种自由基的作用。Ogata等通过研究二氧化氯对6-磷酸葡萄糖脱氢酶的氧化过程证实，二氧化氯对氨基酸的破坏来自于其氧原子，而非氯原子。因此，不会与原水中的有机物发生氯化反应而生成THMs和HAAs，这是二氧化氯用于水消毒的一个突出优势。
二氧化氯可在pH≤9范围保持较好的消毒效果，在pH>9和见光条件下可发生歧化反应，因此需要低温避光保存。而且二氧化氯难以压缩，在溶液中浓度高于10%（Wt/V）或空气中大于10%（V/V）时，易发生爆炸，因此二氧化氯均采用发生器现场发生的方式进行应用。
2.消毒效果
经过对现有文献的查阅，下面列出了氯和二氧化氯对一些水消毒敏感指标的效果对比。从图中可以看到，二氧化氯对各项病毒、后生动物及有机污染物的处理效果普遍优于次氯酸钠。
3. 处理含藻水
二氧化氯可在pH≤9范围保持较好的消毒效果，在pH>9和见光条件下可发生歧化反应，因此需要低温避光保存。而且二氧化氯难以压缩，在溶液中浓度高于10%（Wt/V）或空气中大于10%（V/V）时，易发生爆炸，因此二氧化氯均采用发生器现场发生的方式进行应用。
除了上表中对藻毒素的去除，二氧化氯优于液氯之外，由于二氧化氯以单一分子形态存在，因此具有良好的穿透性，可以在不损害结构和形态下进入细胞内部，破坏酶与DNA使其失活，这样可以防止有毒内容物流出，而Cl2与NaClO2灭活后的细菌等微生物均表现有明显损伤。
随着水体富营养化的加剧，藻毒素已经为夏季地表水源控制的重点指标，从*菌效果、经济性、安全性进行比较，次氯酸钠的除藻能力不及高锰酸钾、硫酸铜和过氧化氢，且作用于藻细胞后会破坏其完整性，致使产生大量的、常规水处理工艺无法有效去除的胞外溶解性MC-LＲ，导致饮用水水质存在安全隐患。因此应避免在藻类大量暴发时（藻浓度>6.96×106个/mL）预氧化中使用次氯酸钠。如采用次氯酸钠。而二氧化氯对于高浓度含藻水的胞内及胞外藻毒素可同时去除，作为预氧化工艺投量为3.0mg/L时即可达到控制住饮用水藻毒素的含量。
藻类大量繁殖的富营养化水体会产生大量2-甲基异莰醇（2-methylisoborneol，2-MIB），其浓度达到ng/L时，就能引起浓重的土霉味，这也已成为水厂夏季的新挑战。次氯酸钠、高锰酸钾、二氧化氯、过氧化氢四种消毒剂中，二氧化氯对于MIB的降解效果远高于其他三者，在投量为2~20mg/L范围内，其去除率均约为次氯酸钠的二倍左右。
此外，随径流进入江河湖库的污染物和厌氧分解产生的硫醇、硫醚类物质也成为我国南方水厂臭味主要来源，也是2007年5月太湖水危机事件中的最主要的致嗅物质。在水厂常用投加量条件下，初始浓度相近时，完全氧化乙硫醇所需要的接触时间，臭氧最短，其次为二氧化氯，水厂普遍使用的氯和KMnO4所需要的接触时间>1h。对于20μg/L甲硫醇，投加2.0mg/LNaClO，反应20min，去除率为31.40%。而二氧化氯投量为1.0~10.0mng/L时，对于9.0mg/L甲硫醇去除率为19.5%~96.3%，在同样的投量及污染浓度下，氯气去除率仅为4.2%~47.9%。当用氯消毒时，酚浓度达到1μg/L时，生成的氯酚发出一种类似于药和碘仿的味道就可以被闻到，影响水的品质。而使用二氧化氯消毒时，则不会有氯酚的生成。
