在pH大于7.0条件下，二氧化氯能迅速氧化水中的铁离子和锰离子，形成不溶解的化合物。其反应式如下：

2ClO2+5Mn2++6H2O → 5MnO2↓+12H++2Cl- (3)二氧化锰不溶于水，可过滤掉。C1O2+5Fe(HCO3)2+13H2O → 5Fe(OH)3↓+10CO32-↑+21H++Cl- (4)二氧化氯能迅速将Fe2+氧化为Fe3+，以氢氧化铁的形式沉淀出。

根据上海市自来水公司的实验，当二氧化氯加注率为1.2mg/L时，在混凝剂加注前5分钟投加，其去除锰的效率最高，对消毒水色度影响最低。结果说明二氧化氯氧化二价锰需要有一定的接触时间，完成氧化后，有足够的絮凝时间才能达到高效的去除。二氧化氯、氯气对自来水中的铁，二氧化氯对锰都能去除。据报道，二氧化氯还能氧化有机结合体的铁。根据国外资料，氧化溶解的金属锰，需要2.45倍（按重量计）的二氧化氯。氧化溶解的金属铁，则需要1.2倍（按重量计）的二氧化氯。相比之下，氯气氧化溶解在水中的锰需要几天的时间，而且不能氧化被有机物螯合的溶解于水中的铁。鉴于二氧化氯的以上特性，国外已广泛应用于饮用水的消毒。

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