| 紫外線消毒技術(shù)原理 |
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| 1、各種電磁波的波長(zhǎng)與分類 紫外線是許多電磁波中的一種，各種電磁波的波長(zhǎng)見下表： | 序號(hào) | 電磁波名稱 | 波長(zhǎng) | | 1 | 無線電波 | 1000000~10mm | | 2 | 磁波 | 1~100mm | | 3 | 紅外線 | 800~10000nm | | 4 | 可見光 | 380~800nm | | 5 | 紫外線 | 10~400nm | | A波（近波） | 320~400nm | | B波（中波） | 275~320nm | | C波（遠(yuǎn)波） | 200~275nm | | 真空紫外線 | 10~200nm | | 6 | X-射線 | 0.01~100nm | | 7 | Y-射線 | ≤0.01nm | 2.電磁波的傳播方式 在同一介質(zhì)中以直線的方式傳播，當(dāng)介質(zhì)變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射和折射。 3.反射和聚焦 ?。?/span>1）當(dāng)入射紫外線的傳播介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，紫外線在接觸到另一類介質(zhì)的瞬間，就會(huì)產(chǎn)生反射和折射。 ?。?/span>2）反射：是在同一傳播介質(zhì)中進(jìn)行；根據(jù)反射原理，反射角與入射角方向相反，大小相等。氧化鎂的反射率zui高，達(dá)到80~90%，氧化拋光鋁板的反射率為65~75%，不銹鋼板的反射率為70~80%。 ?。?/span>3）折射：是在不同的傳播介質(zhì)中進(jìn)行；根據(jù)傳播介質(zhì)的不同，折射角的大小都不一樣。氣體的折射性能較好，液體的折射性能中等，固體的折射性能較差，透明體折射較高。 4.不可見性 可見光的波長(zhǎng)在380~800nm，而我們采用的紫外線波長(zhǎng)在100~380nm，是不能見到的。 紫外線的殺菌作用 1.殺菌波段：紫外線殺菌一般在200～280nm，zui強(qiáng)段為240～280nm. 殺菌效果zui明顯的波段為253.7nm。 2.殺菌和劑量 實(shí)驗(yàn)表明：紫外線對(duì)水中微生物的殺滅劑量（μw.s/cm2） | 序號(hào) | 微生物名稱 | 不同殺滅率時(shí)的照射強(qiáng)度 | | 90% | 99% | 99.9% | 99% | | 1 | 枯草桿菌芽胞 | 10000 | 20000 | 40000 | | | 2 | 大腸桿菌 | 3000 | 6000 | 12000 | | | 3 | 金黃色葡萄球菌 | 3000 | 6000 | 12000 | | | 4 | 傷寒桿菌 | 4000 | 8000 | 16000 | | | 5 | 白喉?xiàng)U菌 | 5000 | 10000 | 20000 | | | 6 | 結(jié)核桿菌 | 5100 | 10000 | 20000 | | | 7 | 黑曲霉孢子 | 150000 | 300000 | 600000 | | | 8 | 流感病毒 | 1000 | 2000 | ≦5000 | 6600 | | 9 | 破傷風(fēng)桿菌 | 3500 | 7000 | 16700 | 22000 | | 10 | 溶血性鏈球菌 | 1000 | 2000 | 4000 | 5500 | | 11 | 大腸桿菌噬菌體 | 1000 | 2000 | 5000 | 6600 |
微生物因素 1.微生物對(duì)紫外線的敏感性： 高抗型微生物：如耐輻射微球菌、枯草桿菌芽胞----抵抗能力強(qiáng)； 中抗性微生物：如鼠傷寒沙門氏菌、酵母菌、乳鏈球菌----抵抗能力中等； 低抗性微生物：如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、牛痘病毒----抵抗能力弱。 2.微生物數(shù)量： 污染量越大，紫外線殺菌效果越差。 3.有機(jī)物保護(hù)： 細(xì)菌在污物中，紫外線的殺菌作用就相應(yīng)降低。污物是細(xì)菌生長(zhǎng)、繁衍和防被殺傷的有機(jī)環(huán)境。 殺菌機(jī)理 1.作用于核酸： DNA，形成胸腺嘧啶二聚體——TT RNA，形成嘧啶二聚體——uu 2.作用于蛋白質(zhì)： 可使蛋白質(zhì)變性，酶失活。 |
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紫外線技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
紫外線技術(shù)在各地被日益廣泛地應(yīng)用于各種水處理系統(tǒng)中——Adam Donnellan
利用紫外線殺滅水生傳染病菌的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到廣泛確認(rèn)。其實(shí)，工業(yè)界是zui早使用這項(xiàng)技術(shù)的之一。今天，幾乎所有的工業(yè)都將紫外線技術(shù)應(yīng)用到水處理系統(tǒng)中，包括食品和飲料業(yè)、制藥業(yè)、化妝品業(yè)、保健品業(yè)、制造業(yè)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)等等。殺菌消毒是紫外線技術(shù)在水和廢水領(lǐng)域中的主要應(yīng)用。與此同時(shí)，工業(yè)界還將此技術(shù)應(yīng)用在其他許多方面，其中包括消除臭氧、降低總有機(jī)碳（TOC）、液體糖消毒、降解氯氣、表面和空氣以及冷卻塔消毒等。本文將對(duì)紫外線在工業(yè)界的一些用途進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述。
殺菌
紫外線殺菌主要是利用254納米波長(zhǎng)的紫外線光。此波長(zhǎng)的紫外線光，即使是在微量的紫外線投射劑量下，也可以破壞一個(gè)細(xì)胞的生命核心——DNA，因此阻止細(xì)胞再生,喪失再生能力使細(xì)菌變得無害，從而達(dá)到滅菌的效果。象所有其它紫外線應(yīng)用技術(shù)一樣，這種系統(tǒng)的規(guī)模取決于紫外線的強(qiáng)度（照射器的強(qiáng)度和功率）和接觸時(shí)間（水、液體、或空氣暴露在紫外線下的時(shí)間長(zhǎng)短）。
消除臭氧
在工業(yè)生產(chǎn)中，臭氧常被用于消毒和凈化水體。但是，由于臭氧有*的氧化能力，水中剩余的臭氧如果不被去除會(huì)有可能對(duì)下*程有所影響，因此，通常臭氧處理過的水在進(jìn)入主要的工藝流程之前必須將水中剩余臭氧去除掉。254納米波長(zhǎng)的紫外線對(duì)于破壞剩余臭氧非常有效，它可以把臭氧分解成氧氣。盡管不同的系統(tǒng)所需要的規(guī)模不同，但通常來講，一個(gè)典型的臭氧消除系統(tǒng)所需的紫外線放射量是一個(gè)傳統(tǒng)的滅菌消毒系統(tǒng)的三倍左右。
降低總有機(jī)碳量
在很多高技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室裝置中，有機(jī)物會(huì)妨礙高純度水的生產(chǎn)。有很多方法可以把有機(jī)物從水中清除掉，較常用的方法包括使用活性炭和反滲透。波長(zhǎng)較短的紫外線（185納米）也可以有效地降低總有機(jī)碳量（值的一提的是這些放射器也產(chǎn)生254納米波長(zhǎng)的紫外線，因此可以同時(shí)進(jìn)行消毒）。波長(zhǎng)較短的紫外線具有更多的能量，因此能夠分解有機(jī)物。紫外線氧化有機(jī)的反應(yīng)過程雖然非常復(fù)雜，其主要原理是通過產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的自由氫氧，將有機(jī)物氧化成水和二氧化碳。和臭氧清除系統(tǒng)一樣，這種降解有機(jī)碳的紫外線系統(tǒng)的紫外線放射量是傳統(tǒng)消毒系統(tǒng)的三到四倍。
液體糖消毒
大多數(shù)食品和飲料廠家都大量地使用液體糖。由于糖是很容易被細(xì)菌所利用的食物，因此很容易促成細(xì)菌繁殖。另外，液體糖是不透明的，所以很難進(jìn)行*消毒。254納米波長(zhǎng)的紫外線可以用來對(duì)液體糖產(chǎn)品進(jìn)行消毒。為了彌補(bǔ)液體的黏稠度和顏色造成的能量損耗，很多紫外線發(fā)射器需要被緊緊地排列起來組成所謂的 “薄膜” 反應(yīng)器。這種放射器的緊密組合可以提供所要求的非常高的紫外線放射量，從而可以對(duì)液體糖進(jìn)行有效的消毒。它的紫外線的能量輸出大約是傳統(tǒng)消毒系統(tǒng)的7到10倍。
降解余氯
在市政水處理和供水系統(tǒng)， 加氯消毒是非常必要的。 但在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了避免對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響，去除水中的余氯卻經(jīng)常是必要的前處理。消除余氯的基本方法有活性炭床和化學(xué)處理。活性碳處理的缺點(diǎn)在于它需要不斷再生，而且經(jīng)常遇到細(xì)菌滋生的問題。185納米和254納米波長(zhǎng)的紫外線都被證實(shí)可以有效地破壞余氯和氯氨的化學(xué)鍵。雖然需要巨大的紫外線能量才能發(fā)揮作用，但它的優(yōu)點(diǎn)在于此方法不需向水中添加任何藥物，不需要儲(chǔ)存化學(xué)物質(zhì)，容易維修，而且同時(shí)還有殺菌和去除有機(jī)物的作用。
表面和空氣消毒
用紫外線進(jìn)行空氣消毒和紫外線用于水消毒一樣有很久的歷史?？諝庀驹O(shè)備用于醫(yī)院、診所和凈化房間已行之有年?，F(xiàn)在，工廠、辦公室和家庭也開始使用空氣消毒設(shè)備。
空氣消毒的原理和水消毒一樣。通常，紫外線燈可安裝在空氣管道里，位于盤管的前端，或裝在固定于墻上的架子上。當(dāng)空氣經(jīng)過時(shí)，空氣中的微生物就被殺死而變得無害了。表面消毒的原理也是這樣。在食品和飲料生產(chǎn)業(yè)中，傳送帶上的產(chǎn)品就是由表面消毒設(shè)備進(jìn)行消毒的。
冷卻塔消毒
為了降低殺生劑的費(fèi)用（購(gòu)買、儲(chǔ)存、保險(xiǎn)）以及化學(xué)處理對(duì)健康的危害，紫外線系統(tǒng)可以安裝在冷卻塔的水循環(huán)系統(tǒng)中以起到殺菌的作用。如果和過濾器一并使用，紫外線可以有效的控制微生物在冷卻塔中的生長(zhǎng)。雖然冷卻塔中仍然需要保留一定的殺生劑濃度，應(yīng)用紫外線可以大大降低其使用量。
| 我司所生產(chǎn)的紫外線殺菌燈的產(chǎn)品特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)： 1、熱陰極有效壽命8000小時(shí)，冷陰極在20000小時(shí)以上。 2、石英玻璃管，羥基含量小于等于50ppm、紫外線透過率大于等于90%。 3、鋯鋁片技術(shù)，吸附管內(nèi)雜氣，延長(zhǎng)使用壽命。 4、超低汞技術(shù)，汞含量小于等于5mg，達(dá)歐盟標(biāo)準(zhǔn)。 | |
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| 紫外線的分類:
根據(jù)生物效應(yīng)的不同，將紫外線按照波長(zhǎng)劃分為四個(gè)波段:
UVA波段，波長(zhǎng)320～400nm，又稱為長(zhǎng)波黑斑效應(yīng)紫外線 。它有很強(qiáng)的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長(zhǎng)波紫外線 有超過98%能穿透臭氧層和云層到達(dá)地球表面，UVA可以直達(dá) 肌膚的層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚曬黑。360nm波長(zhǎng)的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應(yīng)曲線，可制作誘蟲燈。300-420nm波長(zhǎng)的UVA紫外線可透過*截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以365nm為中心的近紫外光，可用于礦石鑒定、舞臺(tái)裝飾、驗(yàn)鈔等場(chǎng)所。
UVB波段，波長(zhǎng)275～320nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。中等穿透力，它的波長(zhǎng)較短的部分會(huì)被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達(dá)地球表面，在夏天和午后會(huì)特別強(qiáng)烈。UVB紫外線對(duì)人體具有紅斑作用，能促進(jìn)體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長(zhǎng)期或過量照射會(huì)令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長(zhǎng)燈發(fā)出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰值在300nm附近的熒光粉制成。
UVC波段，波長(zhǎng)200～275nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力zui弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層*吸收。短波紫外線對(duì)人體的傷害很大，短時(shí)間照射即可灼傷皮膚，長(zhǎng)期或高強(qiáng)度照射還會(huì)造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。
UVD波段，波長(zhǎng)100～200nm，又稱為真空紫外線。
紫外線的殺菌原理
紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)?/span>C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外線*。
紫外線殺菌屬于純物理消毒方法，具有簡(jiǎn)單便捷、廣譜、無二次污染、便于管理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，隨著各種新型設(shè)計(jì)的紫外線燈管的推出，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍也不斷在擴(kuò)大。
紫外線殺菌燈的結(jié)構(gòu)
紫外線殺菌燈（UV燈）實(shí)際上是屬于一種低壓汞燈，和普通日光燈一樣，利用低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射紫外線。不同的是日光燈的燈管采用的是普通玻璃，253.7nm紫外線不能透出來，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見光。如果改變熒光粉的成分和比例，它就可以發(fā)出我們通常所見的不同顏色的光。一般殺菌燈的燈管都采用石英玻璃制作，因?yàn)槭⒉Ａ?duì)紫外線各波段都有很高的透過率，達(dá)80%-90%，是做殺菌燈的*材料。
殺菌燈有熱陰極低壓汞蒸氣放電燈、冷陰極低壓汞蒸氣放電燈等幾種結(jié)構(gòu)，可按外型和功率分為多種類型。
石英玻璃與普通玻璃在性能上有很大的差別，主要是熱膨脹系數(shù)不同，一般不能封接鋁蓋燈頭，所以殺菌燈的燈頭材質(zhì)多采用膠木、塑料或陶瓷。
紫外線殺菌燈的燈管
因成本關(guān)系與用途不同，也有用紫外線穿透率＜50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生產(chǎn)工藝與節(jié)能燈一樣，因此成本很低，但它在性能上遠(yuǎn)比不上石英殺菌燈，其殺菌效果有相當(dāng)大的差異。
高硼燈管的紫外光強(qiáng)度很容易衰減，點(diǎn)燈數(shù)百小時(shí)后紫外線強(qiáng)度就大幅下降到初始時(shí)的50%-70%。而石英燈管在點(diǎn)燃2000-3000小時(shí)后，紫外線強(qiáng)度只減到初始時(shí)的80%-70%，光衰程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高硼燈。
還一種透紫外光較高的普通玻璃，比高硼玻璃要高得多，比石英玻璃略低。但光衰比石英殺菌燈大，并且不能產(chǎn)生臭氧。菲利浦生產(chǎn)的一種殺菌燈上的燈管就使用這種玻璃制作。
紫外線殺菌燈的種類
紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3（臭氧），臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，臭氧的彌散性恰好可彌補(bǔ)由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。
石英玻璃在煉制的時(shí)候，如果添加足夠數(shù)量的鈦（Ti）元素，就能使透過它的紫外線在200nm以下發(fā)生截止，而對(duì)254nm紫外線透過基本無影響。適當(dāng)控制鈦元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外線的逸出量。根據(jù)這一特點(diǎn)， 我們可以制作低臭氧（無臭氧）、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。
紫外線殺菌燈的應(yīng)用
1.每一種微生物都有其特定紫外線殺滅、劑量標(biāo)準(zhǔn)，其劑量是照射強(qiáng)度與照射時(shí)間的乘積（殺菌劑量＝照射強(qiáng)度·照射時(shí)間/K=I·t），即紫外線的照射劑量則取決于紫外線的強(qiáng)度大小以及照射時(shí)間的長(zhǎng)短，高強(qiáng)度短時(shí)間與低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間之照射其效果是相同的。
2.石英燈管使用一段時(shí)間后會(huì)逐漸老化，紫外線照射強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰退，為達(dá)到*消毒的效果，應(yīng)定期檢查測(cè)石英燈的照射強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠時(shí)應(yīng)立即更換。
3.紫外線的只能沿直線傳播，穿透能力弱，任何紙片、鉛玻璃、塑料都會(huì)大幅降低照射強(qiáng)度。因此消毒時(shí)盡量應(yīng)使消毒部位充分暴露于紫外線下，定期擦拭燈管，以免影響紫外線穿透率及照射強(qiáng)度。
4.紫外線對(duì)人體的的皮膚能產(chǎn)生很大的傷害性，不要在有人的場(chǎng)所使用UV燈，更不要用眼睛直視點(diǎn)燃的燈管，由于短波紫外線不能透過普通玻璃，所以戴眼鏡可避免眼睛受傷害。
5.在有人員活動(dòng)的場(chǎng)所，一般不能使用臭氧燈管，因?yàn)槌粞鯐?huì)促進(jìn)人體的血紅蛋白凝結(jié)，造成人體供氧不足，發(fā)生頭暈、惡心的感覺，影響身體健康，特別在臭氧濃度達(dá)到＞0.3ppm （mg/m2 ）時(shí)，將會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。
6.低壓放電燈中之紫藍(lán)色光芒為汞蒸氣壓，雖然汞蒸氣壓的強(qiáng)度與紫外線仍然有其關(guān)聯(lián)性，但是并不直接代表紫外線之強(qiáng)度，這也就是說，紫外線的強(qiáng)度無法用肉眼來判定。
7.燈具加反光罩可以保證紫外線能量的集中，另外可以避免給工作人員造成損傷。反光罩一定要用對(duì)253.7nm紫外線材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化拋光處理過的鋁對(duì)短波紫外線的反射系數(shù)zui大，所以一般紫外線燈具的反光系統(tǒng)均用鋁材制成。
紫外線殺菌燈存在的問題 1、工藝特殊，制造困難，價(jià)格較高。由于石英玻璃的特殊性質(zhì)，使得殺菌燈的生產(chǎn)不能規(guī)?；?，造成石英殺菌燈的成本較高，阻礙它的進(jìn)一步推廣運(yùn)用。 2、光衰較大，壽命不長(zhǎng)。一般廠家生產(chǎn)的紫外線殺菌燈點(diǎn)燃數(shù)百小時(shí)后，它的紫外光強(qiáng)度衰減很快，zui高達(dá)到30%，殺菌效果大大減弱。另外，加工中造成的陰極損傷也影響了紫外線殺菌燈的壽命。由于紫外線殺菌燈的光衰與熒光燈光衰在機(jī)理上不*相同，所以這一問題還有待各方努力解決。 3、由于燈絲及陰極材料不同， 與T8、T5熒光燈同功率的UV燈管，也不能用相同的鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)。 | |
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產(chǎn)品分類
更新時(shí)間：2013-06-13 
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