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Le dioxyde de chlore est un agent très oxydant, à haut pouvoir désinfectant, décolorant et désodorisant.

Son action désinfectante vis-à-vis des micro-organismes est plus rapide que celle du chlore notamment sur les protozoaires (tableau 4) ; son effet rémanent est également plus marqué.

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Comme pour le chlore, l’efficacité du dioxyde de chlore en désinfection dépend de la température ainsi que le montrent les valeurs de CT admises pour l’inactivation de Giardia Lamblia et de virus (figure 5).

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Il ne produit pas de composés sapides et ne génère pas d’haloformes. De ce fait, il doit être utilisé de préférence au chlore lorsque l’eau à traiter contient des traces de phénols susceptibles de se combiner avec le chlore et de donner à l’eau un goût désagréable dû à la formation de chlorophénols. En revanche, le dioxyde de chlore contient des chlorates dont la réduction en chlorites donne à l’eau une saveur métallique désagréable.

Il oxyde rapidement les sels de fer qui peuvent ensuite précipiter sous forme d’hydroxyde ferrique insoluble. De la même façon, utilisé en excès, à des doses variables avec le pH de l’eau, il oxyde les sels de manganèse sous forme de dioxyde de manganèse.

Le dioxyde de chlore est employé dans le traitement des eaux de consommation dans des cas limités :

• parfois en préoxydation dans le cas où l’eau contient peu de matières organiques, sinon la réduction du dioxyde de chlore au cours de l’oxydation des composés organiques produit des ions chlorites toxiques ;
• en désinfection, la présence d’un résiduel de 0,2 mg· L^–1 en sortie de traitement est généralement suffisante pour assurer la qualité microbiologique de l’eau dans le réseau de distribution en l’absence de matières organiques ; sinon, l’application du dioxyde de chlore peut être proscrite pour éviter la formation d’ion chlorite. De nombreux pays ont limité le taux de CℓO₂ utilisable en désinfection soit directement au travers de la définition d’une dose de dioxyde de chlore maximale (0,8 mg· L^–1 aux États-Unis par exemple), soit indirectement en donnant une teneur maximale en chlorite et chlorate de l’eau traitée (qui équivaut en Europe à appliquer au maximum 0,4 mg · L^–1 de dioxyde de chlore).