Számos paraméter használható egy biocid „erősségének” vagy „hatásfokának” összehasonlítására. Az egyik ilyen, az „elpusztítás sebességét” a 2. ábra mutatja. Ami az oxidációs kapacitást illeti, a klórdioxidé 2,6-szor nagyobb, mint a klóré. Ez abból a tényből ered, hogy a klórdioxid redox reakciójában, a klórdioxid összesen 5 elektront fogad. (III), (IV) és (V) egyenletek.
ClO2 + e- → ClO2-……………………………. (III)
ClO2- + 4H+ +4e- →Cl- + 2H2O …………………………… (IV)
Összességében, ClO2 +4H+ + 5e →Cl- + 2H2O ……………………………. (V)
A klór a redox reakció során csak 2 elektront fogad. (vi) egyenlet.
Cl2 + 2e- →2Cl- …………………………….. (VI)
Az atomsúly és molekulasúlyokat véve, a klórdioxid 52,56% Cl-ot tartalmaz, ami, figyelembe véve az 5 elektron változást, 263% rendelkezésre álló klórnak felel meg. A klór 100% rendelkezésre álló klórnak felel meg, így a klórdioxidnak 2,6-szoros az oxidációs képessége a klórhoz képest.
Ezek az összehasonlítások azt sugallják, hogy a klórdioxid klórrá redukálódik és ez alatt a reakció alatt 5 elektront fogad. A klór atom megmarad, amíg stabil klorid nem jön létre. Ez magyarázza, hogy miért nem jön létre klórozott anyag. A klór reakciójakor nemcsak elektronokat fogad, de részt vesz addíciós és szubsztitúciós reakciókban egyaránt. Az ilyen reakciók során egy vagy több klór atom adódik hozzá idegen anyaghoz, így alakulnak ki klórozott összetevők.
Az ilyen működési mód rávilágít a klórdioxiddal illetve a klórral történő mikrobiológiai szabályozás mechanizmusai közötti fő különbségre. A jellegzetesen szabadgyökként viselkedő klórdioxid oxidálószerként igen szelektív az egyedi, egy elektronos csere mechanizmus, vagy szabadgyök elektrofil absztrakció (azaz elektron vonzás) miatt.
A klórdioxid megtámadja a szerves molekulák elektronban gazdag központjait. Egy elektron transzfer történik és a klórdioxid klorittá redukálódik (ClO2-). A klór mechanizmusa oxidatív szubsztitúció vagy addíció útján történik, így jönnek létre a klórozott melléktermékek, úgy, mint THM, HAA, stb.
Az egyes fertőtlenítőszerek oxidációs erejének és oxidációs kapacitásának összehasonlításával az ember arra következtethet, hogy a klórdioxid alacsony koncentrációban hatékony. A klórdioxid nem annyira reaktív, mint a klór és csak kénsavas anyagokkal lép reakcióba, aminokkal és néhány más reaktív szerves anyaggal. A mikrobiológiában az aminok vagy amino típusú összetevők olyan molekulák, mint az aminósavak, proteinek és enzimek, ezek mind nagyon fontosak a mikroorganizmusok metabolizmusa és biokémiai reakciója szempontjából. A klórdioxid elpusztítja vagy inaktiválja ezeket a molekulákat, ezzel megzavarva a metabolizmust, ami az organizmus elpusztulását eredményezi.
A klórral összehasonlítva, kevesebb klórdioxidra van szükség effektív maradvány fertőtlenítőszer eléréséhez. Akkor is tud igen hatékony lenni, amikor nagy mennyiségű szerves anyag van jelen a kezelendő vízben, mint pl. szennyezett szennyvízben.
A hatásfok és az “elpusztítás sebessége” az alkalmazott aktív fertőtlenítőszerek koncentrációjával van összefüggésben. Ez ahhoz a fontos koncepcióhoz vezet, hogy egy fertőtlenítőszer halálos koncentrációját adott kontakt ideig kell fenntartani (t). Ezt hívják úgy, hogy CT érték, melynek a mértékegységei általában a mg perc/liter vagy pp perc, vagy mh óra/liter vagy ppm óra/liter.
CT érték = C x t …………………………… (iv)
CT értékek 99% pusztítás eléréséhez
Ivóvíz minőségre vonatkozó irányelvek, Az Első és Második napirendeket magában foglaló Harmadik kiadás, 1 Kötet, Ajánlások, Egészségügyi Világszervezet, 2008 140. oldal
|
Szervezet |
Klór |
Klórdioxid |
||
| Baktériumok | Ct99% 3,3 ppm perc | Ct99% 0,19 ppm perc | ||
| Vírusok | Ct99% 8,0 ppm perc | Ct99% 2,8 ppm perc | ||
| Giardia (Protozon) | Ct99% 41 ppm perc | Ct99% 7,3 ppm perc | ||
| Cryptosporidium (Protozon) | nem pusztult el | Ct99% 40 ppm perc | ||
| Teszt feltételek | Baktérium | 1-2°C, pH 8,5 | Giardia | 25°C, pH 7-7,5 |
| Vírusok | 10°C, pH 7-7,5 | Cryptosporidium | 22°C, pH 8 | |