二酸化塩素とは

2024.07.27

二酸化塩素とは

二酸化塩素（ClO₂）は塩素と類似した構造をもつ強力な酸化剤であり、常温では黄色の気体として存在します。水に溶けやすい性質をもち、さまざまな微生物に対して高い除菌効果を発揮することから、水道水の消毒や食品の殺菌など、幅広い分野で利用されています。従来の塩素系消毒剤では、バイオフィルムによって保護された微生物を十分に除菌することは困難でしたが、二酸化塩素はバイオフィルムに浸透・分解し、その内部に存在する微生物を効果的に除去することができます。さらに、アルカリ性環境下でも除菌性能がほとんど低下しないため、温泉水や冷却塔水など、レジオネラ属菌の発生リスクが高い環境でも高い効果を発揮する除菌剤です。

一般的性質

化学名二酸化塩素（Chlorine Dioxide）
化学式ClO₂
分子量67.45
物理的状態赤色～黄色の気体
臭い塩素に似た刺激臭
溶解度0.8g/100mL（20℃）
蒸気圧101kPa（20℃）
二酸化塩素の特長
  • 強力な酸化力と除菌力を有し、塩素と比べて有機物の影響を受けにくい。
  • 細菌・真菌・芽胞・ウイルス・原虫など、幅広い微生物に有効。
  • pH4～10の広い範囲で除菌力が低下しない。
  • バイオフィルムに保護された微生物にも浸透し、効果を発揮。
  • トリハロメタンなどの発ガン性物質をほとんど発生しない。

二酸化塩素の生成法

2液式

二酸化塩素の生成法として広く用いられてきたのがこの2液式です。 亜塩素酸塩溶液 と 酸性溶液（主に塩酸） の2種類の液体を混合し化学反応させることで二酸化塩素を発生させます。

反応式

5NaClO2 ＋ 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O

■メリット

  • 二酸化塩素を大量消費する用途において、コストを抑えることができる。

■デメリット

  • 強酸性の危険な薬品を扱う必要がある。
  • 高濃度の二酸化塩素ガスが急激に発生するため、取り扱いに危険を伴う。
  • 混合比率を誤ると反応効率が低下し副生物が発生する。
  • 使用直前の調製が必須で、取り扱いに手間がかかる。
  • 長期保存や持ち運びには不向き。

錠剤式

二酸化塩素生成に必要な薬剤をあらかじめ混合・成形したもので、水に投入するだけで簡単に二酸化塩素を生成させることができます。

■メリット

  • 危険な薬品を直接扱う必要がない。
  • 水に入れるだけで簡単に所定濃度が得られる。
  • 発生量が一定で、濃度管理がしやすい。
  • 長期保存が可能で、保管や輸送が容易。
  • 必要な分だけをその場で調製できる。

■デメリット

  • ２液式に比べてややコストが高い。
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二酸化塩素の除菌効果

芽胞やノンエンベロープウイルスは消毒剤に対する抵抗性が高いため、次亜塩素酸ナトリウムやアルコールでは十分に除去できない場合があります。これに対して、二酸化塩素（ClO₂）は特異的な酸化作用により、芽胞やウイルスを含む幅広い微生物に対して優れた除去性能を発揮します。pHや有機物の影響を受けにくいため、低濃度で高いパフォーマンスを発揮することが特長です。

対象微生物 二酸化塩素
(ClO₂)		 次亜塩素酸
ナトリウム
(NaOCl)		 アルコール
(EtOH/IPA)		 四級アンモニウム塩(QAC)
一般細菌 ○ ○○○
真菌（カビ） ○ ○○○
抗酸菌（結核菌など） ○    △1) ○△
ウイルス（エンベロープ有） ○ ○○△
ウイルス（エンベロープ無） ○ ○△×
芽胞 ○    △1) ××

○：有効    △：限定的・条件付き    ×：無効
1) 高濃度・十分な接触時間で有効

※本表は「一般的な使用濃度・接触時間」での傾向を示した概略です。実際の効果は、製品濃度、接触時間、温度、pH、有機物負荷、対象表面の材質等により変動します。

世界での利用状況

分野主な地域・国概要
水道米国、EU、オーストラリア、日本など水道水の消毒剤として広く使用。WHO・EPAなどが安全基準を設定。
食品米国、EU、一部アジア諸国食品加工施設や食品の殺菌に利用。EUでは食品添加物としては未認可。
工業世界各国紙パルプ漂白や工場排水処理などに使用。
医療米国、EU、日本など内視鏡消毒剤、アイソレータの除染剤として利用。医薬品としては未認可。

参考文献）

  • National Center for Biotechnology Information (NCBI). PubChem Compound Summary for CID 24501, Chlorine Dioxide. PubChem Database, 2025. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Chlorine-Dioxide
  • Block, S. S. (Ed.). Disinfection, Sterilization, and Preservation. 5th ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2001.
  • Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities. 2008; updated 2024.
  • 山口惠三（監修）『Y’s text 消毒薬テキスト 新版―エビデンスに基づいた感染対策の立場から』協和企画, 2005.