Chloordioxide
Chloordioxide wordt voornamelijk gebruikt als bleekmiddel. Als desinfectiemiddel heeft het unieke eigenschappen, waardoor het al bij lage concentraties zeer effectief is. 

Humphrey Day ontdekte chloordioxide in 1814.

Wanneer is chloordioxide ontdekt?
Chloordioxide werd in 1814 ontdekt door Humphrey Davy. Hij produceerde het gas door zwavelzuur (H₂SO₃) op kaliumchloraat (KClO₃) te gieten. Vervolgens verving hij zwavelzuur door onderchlorig zuur (HOCl). De afgelopen paar jaren is die reactie ook gebruikt om grote hoveelheden chloordioxide te produceren, waarbij in plaats van kaliumchloraat natriumchloraat (NaClO₃) wordt gebruikt. 
2NaClO₃ + 4HCl ® 2ClO₂ + Cl₂ + 2NaCl + 2H₂O 

Wat zijn de eigenschappen van chloordioxide ?
Chloordioxide (ClO₂) is een synthetisch geelgroenig gas met een chloorachtige, prikkelende geur. Het is een neutrale verbinding van chloor. Chloordioxide verschilt sterk van elementair chloor, zowel wat betreft zijn chemische structuur als zijn gedrag. Chloordioxide is een klein, vluchtig en zeer krachtig molecuul. In verdunde waterige oplossingen is het een vrij radicaal. Bij hoge concentraties reageert het krachtig met reductiemidddelen. Het is een onstabiel gas, dat uiteenvalt in chloorgas (Cl₂), zuurstofgas (O₂) en warmte. Als chloordioxide in aanraking komt met zonlicht foto-oxideert en valt het uit elkaar. De eindproducten bestaan uit chloride (Cl^-), chloriet (ClO^-) en chloraat (ClO₃^-). 
Bij een temperatuur van –59°C wordt vast chloordioxide een roodachtige vloeistof, bij een temperatuur van 11°C wordt het gasvormig. 
De dichtheid van chloordioxide is 2,4 keer groter dan die van lucht. Chloordioxide heeft als vloeistof een grotere dichtheid dan water. 

Chloordioxide is goed oplosbaar in water
Een van de belangrijkste eigenschappen van chloordioxide is zijn hoge oplosbaarheid in water. En dan met name in koud water. Chloordioxide hydroliseert niet wanneer het in water terecht komt, maar blijft als een opgelost gas in de oplossing. Het is ongeveer 10 keer meer oplosbaar in water dan chloor. Met behulp van beluchting of koolstofdioxide kan chloordioxide verwijderd worden. 

Tabel 1. De oplosbaarheid van chloordioxide in water.

Hoe wordt chloordioxide bewaard?
Chloordioxide kan het beste als vloeistof bij een temperatuur van 4 ºC bewaard worden. Het is dan redelijk stabiel. Chloordioxide kan echter niet te lang bewaard worden, omdat het langzaam uiteenvalt in chloor en zuurstof. Het wordt zelden bewaard als gas, omdat het onder druk explosief is. Als de concentratie chloordioxide in lucht meer is dan 10% is het explosief. In een waterige oplossing is het echter stabiel en oplosbaar. Waterige oplossingen met ongeveer 1% ClO₂ (10 g/L) kunnen veilig opgeslagen worden, wanneer ze beschermd worden tegen licht en gekoeld worden bewaard. Als gevolg van de instabiliteit van chloordioxide wordt het zelden vervoerd. Doorgaans wordt het ter plaatse gemaakt.

Hoe wordt chloordioxide geproduceerd?
Omdat chloordioxide onder druk explosief en dus moeilijk te transporteren is, wordt het meestal ter plaatse (in situ) aangemaakt. Het wordt doorgaans gevormd als een waterige oplossing of als een gas. Chloordioxide wordt geproduceerd in zure oplossingen van natriumchloriet (NaClO₂), of natriumchloraat (NaClO₃). Voor grote installaties wordt voor de productie van chloordioxide ter plaatse vaak natriumchloriet, chloorgas (Cl₂), natriumwaterstofchloriet (NaHClO₂), zwavel- of waterstofchloorzuur gebruikt. 
Bij de productie van chloordioxidegas worden zoutzuur (HCl) of chloor (Cl) samengevoegd met natriumchloriet. 
De twee belangrijkste reacties zijn:
2NaClO₂ + Cl₂ ® 2ClO₂ + 2NaCl
Hierbij kan ook aangezuurd hypochloriet gebruikt worden als alternatieve bron van chloor. 

En:
5 NaClO₂ + 4HCl ® 4 ClO₂ + 5NaCl + 2H₂O
Een nadeel van deze methode is dat het redelijk gevaarlijk is. 

Een alternatief is:
2 NaClO₂ + Na₂S2O₈ ® 2ClO₂ + 2Na2SO₄

Chloordioxide kan ook geproduceerd worden door de reactie van natriumhypochloriet met hydrochloorzuur.
HCl + NaOCl + 2NaClO₂ ® 2ClO₂ + 2NaCl + NaOH

De hoeveelheid chloordioxide die geproduceerd kan worden varieert van 0 tot 50 g/L. 

Wat zijn de toepassingen van chloordioxide?
Chloordioxide kent vele toepassingen. Het wordt toegepast in de elektronica-industrie om circuitborden te reinigen, in de olie-industrie bij de behandeling van sulfiden, om textiel en kaarsen te bleken. In de Tweede Wereldoorlog ging men chloordioxide in plaats van chloor gebruiken voor het bleken van textiel. 
Tegenwoordig wordt de grootste hoeveelheid chloordioxide gebruikt voor het bleken van papier. Het produceert een helderder en sterkere vezel dan wanneer chloor gebruikt wordt. Chloordioxide heeft het voordeel dat het minder schadelijke bijproducten produceert dan chloor (zoals dioxines). 
Chloordioxidegas wordt gebruikt voor sterilisatie van medisch en laboratoriumgereedschap, oppervlakten, ruimtes en gereedschappen. 
Chloordioxide kan gebruikt worden als oxideer- of desinfectiemiddel. Het is een zeer sterke oxidator en is effectief in het doden van ziekteverwekkende organismen als schimmels, bacteriën en virussen. Daarnaast voorkomt en verwijdert het biofilm. Als desinfectiemiddel en pesticide wordt het vaak gebruikt in de vorm van een vloeistof en wordt dan ingezet voor huisdieren en vee en de verwerking en opslag van voedsel. In de veehouderij wordt chloordioxide steeds vaker toegepast. Omdat chloordioxide effectief is tegen sporevormende bacteriën, kan het ook worden ingezet tegen anthrax. 

Chloordioxide als oxideermiddel
Als oxideermiddel is chloordioxide zeer selectief. Het heeft deze eigenschap dankzij unieke één-elektron uitwisselingsmechanismen. Hierbij valt chloordioxide de elektronenrijke kernen van organische moleculen aan. Een elekron wordt overgedragen en chloordioxide wordt teruggebracht tot chloriet (ClO₂^- ). 

Chloordioxide is een selectiever oxideermiddel dan chloor. Bij dosering van dezelfde concentraties  desinfectiemiddel, is het residuaal gehalte chloordioxide bij zware verontreiniging groter dan het residuaal gehalte van chloor. 

Door de oxidatiekracht en de oxidatiecapaciteit van een aantal stoffen met elkaar te vergelijken, kan men zien dat chloordioxide effectief is bij lage doseringen. Chloordioxide is veel minder reactief dan ozon of chloor en reageert in de leidingen alleen met zwavelverbindingen, amines en enkele andere reactieve organische verbindingen. Er is in vergelijking tot chloor en ozon minder chloordioxide nodig om een actief residu desinfectiemiddel te verkrijgen. Daarnaast kan het worden toegepast in gevallen waarbij sprake is van een hoog gehalte organisch materiaal.

De oxidatiesterkte beschrijft hoe sterk een oxideermiddel reageert met een oxideerbare stof. Ozon is het sterkst en reageert het sterkst met alles dat oxideerbaar is. Chloordioxide is het zwakst, het heeft minder potentieel dan onderchlorig of onderbromig zuur. 
De oxidatiecapaciteit laat zien hoeveel elektronen er worden overgedragen bij een oxidatie of reductie reactie. Het chlooratoom in chloordioxide heeft een oxidatiegetal van +4. Daarom accepteert chloordioxide 5 elektronen als het gereduceerd wordt tot chloride. Gekeken naar moleculair gewicht bevat chloordioxide 263% 'beschikbaar chloor', dit is meer dan 2,5 keer de oxidatiecapaciteit van chloor. 

Tabel 2. De oxidatiepotentiëlen van verschillende oxideermiddelen. 

De volgende vergelijkingen laten zien wat er gebeurt als chloordioxide een reactie aangaat. Eerst neemt chloordioxide er een elektron bij en reduceert tot een chlorietion. 
ClO₂ + e- ® ClO₂^-

Het chlorietion ondergaat oxidatie/reductie reacties en wordt een chloride ion. 
ClO₂^- + 4H⁺ + 4e- ® Cl^- + 2H₂O

Uit deze vergelijkingen blijkt dat chloordioxide gereduceerd wordt tot chloride, waarbij 5 elektronen worden geaccepteerd. Hieruit blijkt ook waarom er geen gechloreerde verbindingen worden gevormd. Als chloor een reactie aangaat, accepteert het niet alleen elektronen, maar neemt ook deel aan additie en substitutie reacties, waarbij een of meerdere chlooratomen worden toegevoegd aan de stof waar het chloor mee reageert. Een voorbeeld hiervan is de reactie van chloor met fenol. Hierbij worden drie chlooratomen aan fenol toegevoegd waardoor trichloorfenol ontstaat. Chloordioxide is meer geschikt om fenolen te oxideren, omdat hierbij geen chloorreactie plaatsvindt. Het chlooratoom blijft tot er stabiel chloride is gevormd. 

Tabel 3. De beschikbaarheid van chloor per mol gewicht van diverse desinfectiemiddelen.

Is de oxiderende werking van chloordioxide hetzelfde als die van chloor?
In tegenstelling tot chloor, reageert chloordioxide niet met ammoniak stikstof (NH₃) en nauwelijks met elementaire amines. Het oxideert wel nitriet (N0₂) tot nitraat (NO₃). Het reageert niet door koolstofverbindingen te verbreken, dus er vindt geen mineralisatie plaats van organische verbindingen. 
Bij een neutrale pH of een hoge pH reduceert zwavelzuur (H₂SO₃) chloordioxide tot chlorietionen (ClO₂^-). Onder basische omstandigheden wordt chloordioxide afgebroken tot chloriet (ClO₂^-) en chloraat (ClO₃^-) :
2ClO₂ + 2OH^- = H₂O + ClO₃^- + ClO₂^-
Deze reactie wordt gekatalyseerd door waterstof (H⁺) ionen. De halfwaardetijd van waterige oplossingen chloordioxide neemt snel af bij toenemende pH-waarden. 
Bij een lage pH wordt chloordioxide gereduceerd tot chloride-ionen (Cl^- ). 

Wat zijn de bijproducten van chloordioxide?
Zeer zuiver chloordioxide dat als gas in water wordt gebracht, produceert minder desinfectiebijproducten dan oxidatiemiddelen als chloor of andere oxiderende middelen die chloor bevatten. In tegenstelling tot ozon (O₃) oxideert zeer zuiver chloordioxide geen bromide-ionen (Br-) tot bromaat-ionen (BrO₃^-), tenzij het fotolyse ondergaat. Chloordioxide produceert ook geen grote hoeveelheden aldehyden, ketonen, ketonzuren of andere desinfectie bijproducten die kunnen ontstaan bij de ozonisatie van organische stoffen. 

Hoe wordt chloordioxide gebruikt als desinfectiemiddel?
Desinfectie toepassingen
De behandeling van drinkwater is de belangrijkste desinfectiemethode met chloordioxide. Dankzij de goede biociderende eigenschappen van chloordioxide wordt het tegenwoordig ook gebruikt in andere bedrijfstakken. Zoals bij de desinfectie in de afvalwaterbehandeling, de industriële proceswaterbehandeling, de desinfectie van koeltorenwater, industriële luchtbehandeling, mosselcontrole, de productie en behandeling van levensmiddelen, de desinfectie van voedselbereidingsmiddelen, de oxidatie van industrieel afval en de gassterilisatie van medische apparaten. 

Wat is de werking van desinfectie met chloordioxide?
Chloordioxide desinfecteert door middel van oxidatie. Het is het enige biocide dat een moleculair vrij radicaal is. Het heeft een oneven aantal (19) elektronen en zoekt stoffen waar het mee kan reageren die een elektron delen of afgeven. Wanneer chloordioxide reageert, doet het dat alleen met stoffen die een elektron afgeven. Chloor daarentegen voegt of substitueert een chlooratoom aan de stof toe waar het mee reageert.

Hoe worden micro-organismen met behulp van chloordioxide gedesinfecteerd?
De celonderdelen van bacteriën behoren tot de organische verbindingen waar chloordioxide mee reageert. Verschillende processen in de cellen van bacteriën worden onderbroken. Chloordioxide reageert direct met aminozuren en het RNA in de cel. Het is nog niet duidelijk of chloordioxide de celstructuur aanvalt of de zuren in de cel. De productie van eiwitten wordt verhinderd. Chloordioxide tast het celmembraan aan door de eiwitten en vetten van dit membraan te veranderen en belemmert de ademhaling. 
Bij het uitschakelen van bacteriën wordt de wand van de cellen door chloordioxide gepenetreerd. Virussen worden op een andere manier aangepakt. Bij de desinfectie van virussen reageert chloordioxide met pepton, een in wateroplosbare stof die ontstaat door hydrolise bij de afbraak van eiwitten tot aminozuren. Omdat virussen een eiwitschil hebben, wordt chloordioxide door de eiwitschil opgenomen. Chloordioxide doodt virussen doordat het de aanmaak van eiwitten tegengaat. Chloordioxide is effectiever tegen virussen dan ozon of chloor.

Kan chloordioxide gebruikt worden tegen protozoë parasieten?
Chloordioxide is als een van de weinige desinfectiemiddelen effectief tegen parasieten als Giardia en Cryptosporidium die in het drinkwater gevonden worden en respectievelijk de ziektes cryptosporidiose en giardiase veroorzaken. De combinatie van ozon met chloordioxide is de beste bescherming tegen deze ziekteverwekkers.

Kunnen micro-organismen een resistentie opbouwen tegen chloordioxide?
Het voordeel van chloordioxide als desinfectiemiddel is dat het onafhankelijk van de concentratie of de reactietijd direct met de celwand van micro-organismen reageert. In tegenstelling tot niet oxiderende desinfectiemiddelen doodt chloordioxide micro-organismen ook op het moment dat ze niet actief zijn. De concentratie chloordioxide die nodig is om effectief micro-organismen te doden is daarom lager dan van niet-oxiderende desinfectiemiddelen. Micro-organismen kunnen tegen chloordioxide geen resistentie opbouwen. 

Kan chloordioxide gebruikt worden tegen biofilm?
Chloordioxide blijft een gas als het in oplossing is. Het chloordioxidemolecuul is krachtig en heeft de mogelijkheid om in het hele systeem te komen. Omdat chloordioxide zeer goed oplost, ook in koolwaterstoffen en emulsies, kan het slijmlagen van bacteriën (biofilm) penetreren. Het oxideert de polysaccharide matrix die de biofilm bij elkaar houdt. Chloordioxide wordt bij deze reactie gereduceerd tot chlorietionen. Deze komen terecht in de stukjes biofilm die overblijven. Wanneer de biofilm weer gaat groeien, ontstaat er een zuur milieu, waardoor het chlorietion weer terug verandert in chloordioxide. Hierdoor wordt de overgebleven biofilm bestreden. 

Wat zijn de desinfectiebijproducten van chloordioxide?
Het reactieproces van chloordioxide met bacteriën en andere stoffen vindt plaats in twee stadia. Hierbij worden bijproducten gevormd die achterblijven in het water. In het eerste stadium verkrijgt het chloordioxide molecuul een elektron, waardoor chloriet (ClO₃) wordt gevormd. In het tweede stadium verkrijgt het vier elektronen om chloride (Cl^-) te vormen. In het water bevindt zich ook chloraat (ClO₃), dat gevormd is bij de productie van chloordioxide. Zowel chloriet als chloraat hebben een oxiderende werking. Chloordioxide en chloraat en chloriet breken af tot natriumchloride (NaCl). 

Wordt chloordioxide gebruikt voor drinkwaterdesinfectie?
Men was in de jaren 1950 al bekend met de biociderende werking van chloordioxide, vooral bij verhoogde pH-waardes. Het werd echter in de drinkwaterbehandeling in de eerste plaats toegepast vanwege zijn effectiviteit bij de verwijdering van anorganische componenten, zoals mangaan en ijzer en om smaak- en geurverbindingen te verwijderen en om chloorgerelateerde desinfectiebijproducten te reduceren.

Chloordioxide kan bij de behandeling van drinkwater zowel als desinfectiemiddel als oxideermiddel worden gebruikt. Het kan worden toegepast bij de pre-oxidatie en postoxidatiestappen van desinfectie. Door chloordioxide in de preoxidatiefase bij de zuivering van oppervlaktewater te gebruiken, kan men de groei van algen en bacteriën in de daaropvolgende fasen reguleren. Chloordioxide oxideert ook de zwevende deeltjes en helpt bij het coagulatieproces en de verwijdering van troebeling in het water.

Bij desinfectie fungeert chloordioxide als een sterke bestrijder van bacteriën en virussen. Het bijproduct, chloriet, (ClO₂^-), is een zwak bacteriënremmend en –dodend middel. Chloordioxide is in water ten minste 48 uur lang actief als bactericide en is waarschijnlijk langer actief dan chloor. 
Als men in deze waterbehandelingsfase chloordioxide toevoegt, wordt de bacteriële groei in het distributiesysteem van het drinkwater voorkomen. Chloordioxide is ook effectief tegen de vorming van biofilm in het waterleidingnet. Biofilm is een besmettingsbron die moeilijk te bestrijden is. De biofilm vormt een beschermende laag over ziekteverwekkende organismen, waardoor deze door de meeste desinfectiemiddelen niet bereikt kunnen worden. Chloordioxide verwijdert de biofilm en doodt ziekteverwekkende organismen. Omdat het lang in het systeem actief is, voorkomt het ook de vorming van biofilm. 
Het Rotterdamse drinkwaterbedrijf Europoort (Evides) gebruikt als residuaal desinfectiemiddel chloordioxide. Men heeft voor chloordioxide gekozen, omdat het bij lage concentraties effectief is en er weinig desinfectiebijproducten worden gevormd. Het gehalte chloriet dat wordt gevormd, bevindt zich onder de wettelijke norm. 

Wat zijn de reacties van chloordioxide bij drinkwaterbehandeling ?
Voor de pre-oxidatie en reductie van organische verontreinigingen zijn chloordioxide doseringen nodig tussen 0,5 en 2 mg/L, met een contacttijd tussen 15 en 30 minuten. De contacttijd is afhankelijk van de kwaliteit van het water. Voor de na-desinfectie worden doorgaans concentraties tussen 0,2 en 0,4 mg/L gebruikt. Bij deze concentraties is het residu chloriet zo laag dat er waarschijnlijk geen gevaar is voor de gezondheid.

Wordt chloordioxide gebruikt voor de desinfectie van zwembadwater?
Voor zwembaden kan gebruik gemaakt worden van chloor (Cl₂)-chloordioxide (ClO₂)
Hierbij wordt naast chloor (in het water aanwezig in de vorm van onderchlorig zuur (HOCl) en hypochlorietionen (OCl^-) ook chloordioxide aan het zwemwater toegevoegd. Chloordioxide breekt verbindingen als fenolen af. Een voordeel van het gebruik van chloordioxide is dat het bij lage concentraties zorgt voor voldoende desinfectie en dat er nauwelijks reageert met organisch materiaal, er worden weinig desinfectiebijproducten gevormd. 

Wat is de dosering van chloordioxide?
Voordat men chloordioxide of een ander desinfectiemiddel aan het water toevoegt, moet men bepalen hoeveel desinfectiemiddel er nodig is. Dit doet men aan de hand van het verschil tussen de hoeveelheid desinfectiemiddel die aan het water wordt toegevoegd en de hoeveelheid desinfectiemiddel die zich na een bepaalde contacttijd nog in het water bevindt. De hoeveelheid chloordioxide die gedoseerd wordt is afhankelijk van de contacttijd, de pH, de temperatuur en de hoeveelheid vervuiling.
Voor directe dosering aan het water worden oplossingen gebruikt met werkzame concentraties chloordioxide van 0,5 tot 2 g/L. Een concentratie van minder dan 1g/L chloordioxide heeft de voorkeur. (NEN-EN 12671 (en))

Kan chloordioxide gebruikt worden voor de desinfectie van koeltorenwater?
Chloordioxide wordt gebruikt om het water dat door koeltorens stroomt te desinfecteren. Daarnaast verwijdert en voorkomt het de vorming van biofilm in koeltorens. Door de bestrijding van biofilm wordt gevormde corrosie aan apparatuur en leidingen vermeden en de pomp-efficiëntie verbeterd. Bij schone leidingen is het warmtewisselingsrendement hoger.
Daarnaast is chloordioxide effectief in de bestrijding van legionellabacteriën. De omstandigheden in koeltorens, langzaamstromend of stilstaand water en water met een hoge temperatuur zijn ideaal voor de groei van legionellabacteriën. 
Een voordeel van chloordioxide als desinfectiemiddel voor koeltorens is dat het werkzaam is bij een pH tussen 5 en 10 en er geen zuur nodig is om de pH aan te passen. 

Wat zijn de voor- en nadelen van het gebruik van chloordioxide?
Wat zijn de voordelen?
Er is de afgelopen jaren een toenemende interesse in het gebruik van chloordioxide als een alternatief voor of een toevoeging aan de desinfectie van water met behulp van chloor. Chloordioxide is een effectief desinfectiemiddel tegen bacteriën en heeft tegen virussen zelfs een betere werking dan chloor. De laatste tijd is chloordioxide ook weer meer in de belangstelling omdat het chloorresistente ziekteverwekkers als Giardia en Cryptosporidium doodt. Chloordioxide verwijdert biofilm en voorkomt de vorming ervan. 
Desinfectie met chloordioxide veroorzaakt geen geurhinder zoals chloor. Het vernietigt fenolen, die geur- en smaakproblemen veroorzaken in de drinkwaterbehandeling. Chloordioxide verwijdert ijzer en mangaan beter dan chloor, vooral als deze voorkomen in complexe verbindingen. 

Vormt chloordioxide gechloreerde desinfectiebijproducten?
Het gebruik van chloordioxide in plaats van chloor voorkomt de vorming van schadelijke gehalogeneerde desinfectiebijproducten, zoals trihalomethanen (THM) en gehalogeneerde azijnzuren (HAA) omdat chloordioxide niet met ammoniakstikstof en amines of ander oxideerbaar organisch materiaal reageert. Chloordioxide verwijdert stoffen die tot trihalomethanen reageren en bevordert de coagulatie. Daarnaast oxideert chloordioxide bromide niet tot broom. Wanneer bromidebevattend water met chloor of ozon wordt behandeld, wordt bromide geoxideerd tot broom en onderbromig zuur. Deze reageren vervolgens met organisch materiaal tot gebromeerde desinfectie bijproducten, zoals bromoform. 

Is er een een hoge concentratie chloordioxide nodig voor voldoende desinfectie?
Het gebruik van chloordioxide reduceert het gezondheidsrisico van microbiologische verontreinigingen in het water en verkleint tegelijkertijd het risico van chemische verontreinigingen van desinfectiebijproducten. Chloordioxide is een doeltreffender biocide dan chloor en daarom kunnen er lagere concentraties gebruikt worden om in dezelfde mate micro-organismen uit te schakelen. Door de hogere effectiviteit is de benodigde contacttijd veel lager. 

Heeft de pH invloed op chloordioxide?
Daarnaast heeft chloordioxide ten opzichte van chloor het voordeel dat het als desinfectiemiddel effectief is bij een pH tussen 5 en 10. De effectiviteit neemt zelfs toe bij een hogere pH, terwijl de actieve vormen van chloor sterk beïnvloed worden door een verandering in de pH. Onder normale omstandigheden hydroliseert chloordioxide niet. Hierdoor heeft het een hoog oxiodatiepotentieel en is de desinfectiecapaciteit niet afhankelijk van de pH. De effectiviteit van chloordioxide is niet afhankelijk van de temperatuur of hardheid van het water. Bij de concentraties die gebruikt worden voor desinfectie is chloordioxide niet corrosief. 
Chloordioxide is beter oplosbaar in water dan chloor. 
Er zijn de afgelopen jaren betere technieken ontwikkeld om chloordioxide te produceren en te meten. Chloordioxide staat daarom weer meer in de belangstelling als desinfectiemiddel van drinkwater. 

De pH heeft een grotere invloed op de effectiviteit van chloor dan cloordioxide.

Kan chloordioxide gebruikt worden in combinatie met andere desinfectiemiddelen?
Chloordioxide kan ook gebruikt worden om de hoeveelheid trihalomethanen (THM) en gehalogeneerde azijnzuren (HAA), die gevormd worden bij de reactie tussen vrij beschikbaar chloor en organisch materiaal in het water, te reduceren. Hiervoor wordt, voordat het water gechloreerd wordt, chloordioxide toegevoegd. De hoeveelheid ammonium in het water neemt hierdoor af. Het chloor dat hierna wordt toegevoegd, oxideert het chloriet dat gevormd is terug tot chloordioxide of chloraat. Daarnaast wordt vaak ook ozon gebruikt, om de gevormde chlorietionen te oxideren tot chloraationen. 
Bij het gebruik van chlooramines kan in het distributiesysteem nitrificatie plaatsvinden. Om deze te reguleren wordt chloordioxide gebruikt.
De controle van bijproducten, vooral de reductie van broombevattende THM en HAA ontstaan uit de reactie van broomrijk water met natuurlijke organische verbindingen, kan met behulp van chloordioxide plaatsvinden in combinatie met een effectieve desinfectie. Chloordioxide zelf vormt in combinatie met broom geen onderbromig zuur of bromaat, zoals vrij beschikbaar chloor en ozon dat wel doen. Daarnaast heeft het uitstekende anti-microbiologische kwaliteiten zonder de hoge en weinig specifieke oxidatie van ozon.

Wat zijn de nadelen van het gebruik van chloordioxide?
Is chloordioxide explosief?
Bij de productie van chloordioxide met behulp van natriumchloriet en chloorgas moet men veiligheidsmaatregelen nemen met betrekking tot het vervoer en gebruik van chloorgas. Men moet zorgen voor voldoende ventilatie en gasmaskers. Daarnaast moet men rekening houden met de explosiviteit van chloordioxidegas. 
Chloordioxide is een zeer onstabiele stof, onder invloed van zonlicht valt het uit elkaar.
Bij sommige processen waar chloordioxide wordt gemaakt, kunnen grote hoeveelheden vrij chloor geproduceerd worden. Dit is een nadeel ten opzichte van het voordeel dat er geen trihalomethanen worden gevormd. Het vrij chloor reageert met organisch materiaal tot gehalogeneerde desinfectie bijproducten. 

Vormt chloordioxide bijproducten?
Chloordioxide en de desinfectiebijproducten chloriet en chloraat van chloordioxide kunnen net zoals chlooramines een probleem vormen voor nierdialysepatiënten. 

Is chloordioxide effectief?
Chloordioxide is over het algemeen effectief tegen ziekteverwekkende micro-organismen. Tegen rotavirussen en E. coli is het minder effectief. 

Wat zijn de kosten van het gebruik van chloordioxide? 
Chloordioxide is vijf à tien keer duurder dan chloor. Chloordioxide moet ter plaatse aangemaakt worden. De kosten van chloordioxide zijn afhankelijk van de chemicaliën die gebruikt worden om chloordioxide te produceren. Chloordioxide is echter goedkoper dan andere desinfectiemethodes, zoals ozon. 

Wat zijn de gezondheidseffecten van chloordioxide?
Chloordioxidegas
Bij het gebruik van chloordioxide als desinfectiemiddel, moet men er rekening meehouden dat uit een wateroplossing met chloordioxide chloordioxidegas kan ontsnappen. Dit is vooral gevaarlijk wanneer sprake is van een afgesloten ruimte. Als de concentratie chloordioxide in de lucht boven de 10% komt, is het chloordioxide explosief. 
Acute blootstelling van de huid aan chloordioxide veroorzaakt irritaties en brandwonden als gevolg van de blootstelling aan chloor dat ontstaat bij de afbraaak van chloordioxide. Blootstelling van de ogen aan chloordioxide veroorzaakt irritaties, tranende ogen en het zien van kringen rondom licht. Chloordioxidegas kan door de huid worden opgenomen, waar het schade veroorzaakt aan weefsel en bloedcellen. Bij inademing van chloordioxide krijgt men last van hoesten en een pijnlijke keel, ernstige hoofdpijn, longoedeem en bronchiospasma. De symptomen kunnen vertraagd na blootstelling optreden en kunnen langdurig zijn. Langdurige blootstelling aan chloordioxide kan bronchitis veroorzaken. 
De drempelwaarde voor chloordioxide is 0,1 ppm. 

Heeft chloordioxide effecten op de ontwikkeling en voortplanting?
Chloordioxide wordt ervan verdacht effecten te hebben op de ontwikkeling en reproductie. Er is echter onvoldoende bewijs om deze stelling te onderbouwen. Hiernaar moet nog meer onderzoek gedaan worden. 

Veroorzaakt chloordioxide bloedarmoede?
Al in 1937 toonde Richardson aan dat chloriet en chloraat, bijproducten van chloordioxide, methemoglobinaenemie (bloedarmoede) kunnen veroorzaken. Hierbij zijn verhoogde concentraties nitraat in het bloed aanwezig, bijvoorbeeld als gevolg van verhoogde nitraatgehaltes in het drinkwater, waardoor minder zuurstof gebonden kan worden en een zuurstoftekort ontstaat. Methemoglobine wordt in het bloed aangetroffen door de reacties van stoffen met hemoglobine in rode bloedcellen, waardoor de zuurstofdragende capaciteit afneemt. Toen men in de jaren 1970 chloordioxide ging gebruiken voor de desinfectie van drinkwater, was men dan ook bedacht op de mogelijke gezondheidsrisico’s van chloriet en chloraat. Uit biologisch onderzoek kwam naar voren dat de afname van glutathion (een anti-oxidant die het aminozuur cysteïne bevat, nodig is voor cellulaire energieproductie en het immuunsysteem en betrokken is bij het transport van aminozuren door celmembranen) de oorzaak is van hemolytische bloedarmoede hemolytische bloedarmoede, (bloedarmoede als gevolg van voortijdige afbraak van rode bloedcellen) en niet de directe oxidatie van hemoglobine. Het lijkt erop dat chloriet de vorming van peroxide in de cel katalyseert, waardoor gluthation afneemt. Proefdierstudies tonen aan dat er een dosisgerelateerd effect is van de blootstelling aan chloriet in het drinkwater en een afname van gluthation. Bij blootstelling aan chloordioxide in het drinkwater neemt gluthation ook af, maar na langdurige blootstelling neemt het gehalte weer toe. Men is vooral bezorgd over de invloed van chloriet en chloraat op jonge kinderen en kwetsbare groepen. Er zijn ook verschillende epidemiologische studies uitgevoerd. Bij een groep van 100 vrijwilligers die gedurende drie maanden dagelijks 500 ml water met 5g/L oxideermiddelen kregen toegedioend, werden geen effecten aangetoond. Ook onderzoek met nierdialysepatiënten en bij mensen die ‘s winters gechloreerd water en ‘s zomers met chloordioxide behandeld drinkwater gebruikten, werden geen effecten gevonden. Andere onderzoeken die zijn uitgevoerd tonen tevens geen gezondheidseffecten aan. Hoewel er tot dusver geen gezondheidseffecten zijn aangetoond bij de consumptie van drinkwater dat met chloordioxidegehaltes van niet meer daan 1 mg/L, raden onderzoekers aan om voor chloordioxide in drinkwater een norm van 0,1-0,2 mg/l in te stellen. Zij baseren dit op proefdierstudies met ratten die dagelijks via het drinkwater aan 14 mg per kg lichaamsgewicht werden blootgesteld. Bij de ratten werd een achterstand van de hersenontwikkeling geconstateerd. 

Is chloordioxide mutageen?
Om de mutageniciteit van een stof te bepalen, wordt vaak de Ames test ingezet. Hierbij wordt gebruik gemaakt van Salmonellabacteriën die genetisch gemodificeerd zijn. Er ontstaan geen bacteriekolonies, tenzij ze in contact worden gebracht met een mutagene stof die ervoor zorgt dat het genetisch materiaal terugverandert. Uit tests blijkt dat de aanwezigheid van 5-15 mg/L ClO₂ de mutageniciteit van het water vergroot. Deze vergrote mutageniciteit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door andere mutagenen dan bij de toepassing van chloor. Het is lastig om op deze wijze de mutageniciteit van chloordioxide en chloordioxidebijproducten aan te tonen, omdat hier sprake is van biociden, die gebruikt worden om bacteriën en cellen te doden door het celmembraan te beschadigen, terwijl bacteriën ook gebruikt worden om de mutageniciteit van een stof aan te tonen.

Wat is de regelgeving voor chloordioxide?
Nederland
In Nederland is voor het gebruik van chloordioxide in 2000 een NENnorm (NEN-EN 12671) uitgegeven. In Nederland mogen volgens de wet geen stoffen aan het drinkwater worden toegevoegd. 
Chloordioxide wordt echter wel gebruikt. Drinkwaterbedrijven gebruiken het voor de (na)desinfectie van water. Zij hebben hiervoor van het ministerie van VROM een ontheffing.

EU
In de Europese Drinkwater Richtlijn staan normen voor gehaltes van stoffen in het drinkwater. In tegenstelling tot een aantal van haar lidstaten, zoals Duitsland en Oostenrijk, is er geen Europese Wetgeving voor de te gebruiken waterdesinfectietechnieken.
De Europese Unie schrijft in haar drinkwater richtlijn (Drinking Water Directive 98/83 EC) nog geen normen voor voor chloriet, een belangrijk bijproduct van chloordioxide. In sommige Europese landen, zoals Tsjechië, Frankrijk, Switzerland, Duitsland, Italië en het Verenigd Koninkrijk, staat voor het gehalte chloriet een maximum aangegeven. 

WHO
In de Drinkwaterrichtlijnen van de wereldgezondheidsraad staan geen normen voor chloordioxide, omdat het snel wordt afgebroken. Voor de belangrijkste bijproducten van chloordioxide, chloriet en chloraat zijn de maximumgehaltes 700 μg/L. (WHO, Guidelines drinking water quality, 3e editie)

USA
In de primaire drinkwaterrichtlijnen van de Amerikaanse EPA (Primary Drinking Water Standards), wordt voor chloordioxide als residuaal desinfectiemiddel in drinkwater een norm van 0,8 mg/L aangehouden. Voor chloriet, het belangrijkste desinfectiebijproduct van chloordioxide, heeft men een norm van 1,0 mg/L ingesteld. Dit betekent dat als het water meer dan 1,4 mg/L desinfectiemiddel nodig heeft, chloordioxide niet gebruikt kan worden als desinfectiemiddel, omdat het gehalte chloriet en chloraat dat gevormd wordt de norm overschrijdt, tenzij anorganische desinfectiebijproducten zoals chloriet en chloraat worden verwijderd. Men doseert doorgaans tussen 0,07 en 2,0 mg/L chloordioxide als het als desinfectiemiddel voor drinkwaterbehandeling gebruikt wordt. De gehaltes chloriet en chloraat die hierbij ontstaan zijn gemiddeld 0,24 en 0,20 mg/L. (EPA Guidance Manual Alternative Disinfectans and Oxidants, 1999)

Meer weten over de desinfectie van water?:

Inleiding waterdesinfectie  Noodzaak behandeling water  Geschiedenis waterbehandeling

Drinkwaterbehandeling Nederland

Wat is water desinfectie?  Noodzaak desinfectie van water  Geschiedenis desinfectie  Ziektes  Voorwaarden voor desinfectie  Factoren van invloed op desinfectie  Regelgeving desinfectie drinkwater Nederland EU USA WHO

Zwembadbehandeling  Zwembadverontreinigingen  Zwembaddesinfectie Zwembaddesinfectie en gezondheid  Zwembad regelgeving

Koeltorenwater  Koeltorenverontreinigingen  Koeltorendesinfectie  Koeltorenregelgeving

Chemische desinfectiemiddelen  Chloor  Natriumhypochloriet  Chlooramines  Chloordioxide  Koper-zilver ionisatie  Waterstofperoxide  Broom

Ontstaan desinfectiebijproducten  Soorten desinfectiebijproducten  Onderzoek gezondheidseffecten desinfectiebijproducten

Vergelijking desinfectiemiddelen