O cloro é o desinfetante mais utilizado para águas e esgotos. É uma tecnologia mundialmente conhecida, normalmente aplicada nas formas de cloro gasoso, hipoclorito de sódio ou cálcio.
A ação desinfetante do cloro deve-se principalmente ao mecanismo de oxidação do material celular com danificação do material genético.
Os compostos de cloro adicionados ao efluente reagem formando ácido hipocloroso (HOCl) que se dissocia em OCl– e H+. A quantidade de HOCl e OCl– em solução depende do pH e é chamado de cloro residual livre disponível. O cloro também reage com a matéria orgânica presente no efluente, formando compostos organoclorados e cloraminas, conhecidos como cloro residual combinado.
O ácido hipocloroso tem o maior poder desinfetante, seguido do íon hipoclorito (OCl–), e a monocloramina, a menor capacidade desinfetante. O cloro livre reage com substâncias diluídas ou suspensas na água por três processos: oxidação, adição e substituição.
As desvantagens da cloração estão na formação de compostos organoclorados carcinogênicos (trihalometanos – THM) e na toxicidade do cloro residual a vários níveis tróficos no corpo receptor.