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超纯水器之紫外杀菌原理及紫外灯结构和种类

发布时间:2017-09-15   点击次数:748次

1.紫外线的杀菌原理 

紫外线杀菌就是通过紫外线的照射,破坏及改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)结构,使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线,因为,C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收,尤以253.7nm左右的紫外线zui佳。

紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌,185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧),臭氧具有强氧化作用,可有效地杀灭细菌,臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。 

紫外线杀菌属于纯物理消毒方法,具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点,随着各种新型设计的紫外线灯管的推出,紫外线杀菌的应用范围也不断在扩大。

2. 紫外线杀菌灯的结构 

紫外线杀菌灯(UV灯)实际上是属于一种低压汞灯,和普通日光灯一样,利用低压汞蒸汽(<10-2Pa)被激发后发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃,254nm紫外线不能透出来,只能被灯管内壁的荧光粉吸收后激发出可见光。如果改变荧光粉的成分和比例,它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。一般杀菌灯的灯管都采用石英玻璃制作,因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率,达80%~90%,是做杀菌灯的zui佳材料。 

杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构,可按外型和功率分为多种类型。 

石英玻璃与普通玻璃在性能上有很大的差别,主要是热膨胀系数不同,一般不能封接铝盖灯头,所以杀菌灯的灯头材质多采用胶木、塑料或陶瓷。 


3. 紫外线杀菌灯的灯管 

因成本关系与用途不同,也有用紫外线穿透率<50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生产工艺与节能灯一样,因此成本很低,但它在性能上远比不上石英杀菌灯,其杀菌效果有相当大的差异。 

高硼灯管的紫外光强度很容易衰减,点灯数百小时后紫外线强度就大幅下降到初始时的50%~70%。而石英灯管在点燃2000~3000小时后,紫外线强度只减到初始时的80%~70%,光衰程度远远小于高硼灯。 

还一种透紫外光较高的普通玻璃,比高硼玻璃要高得多,比石英玻璃略低。但光衰比石英杀菌灯大,并且不能产生臭氧。菲利浦生产的一种杀菌灯上的灯管就使用这种玻璃制作。


4. 紫外线杀菌灯的种类

紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌,185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧),臭氧具有强氧化作用,可有效地杀灭细菌,臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。 

石英玻璃在炼制的时候,如果添加足够数量的钛(Ti)元素,就能使透过它的紫外线在200nm以下发生截止,而对254nm紫外线透过基本无影响。适当控制钛元素的添加量,就可有效的控制185nm紫外线的逸出量。根据这一特点, 我们可以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外线杀菌灯管。 


5.紫外线杀菌灯的应用

1)每一种微生物都有其特定紫外线杀灭、死亡剂量标准,其剂量是照射强度与照射时间的乘积(杀菌剂量=照射强度·照射时间/K=I·t),即,紫外线的照射剂量则取决于紫外线的强度大小以及照射时间的长短,高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。 

2)石英灯管使用一段时间后会逐渐老化,紫外线照射强度会发生衰退,为达到彻底消毒的效果,应定期检查测石英灯的照射强度,发现强度不够时应立即更换。 

3)紫外线只能沿直线传播,穿透能力弱,任何纸片、铅玻璃、塑料都会大幅降低照射强度。因此消毒时尽量应使消毒部位充分暴露于紫外线下,定期擦拭灯管,以免影响紫外线穿透率及照射强度。 

4)紫外线对人体的的皮肤能产生很大的伤害性,不要在有人的场所使用UV灯,更不要用眼睛直视点燃的灯管,由于短波紫外线不能透过普通玻璃,所以戴眼镜可避免眼睛受伤害。 

5)在有人员活动的场所,一般不能使用臭氧灯管,因为臭氧会促进人体的血红蛋白凝结,造成人体供氧不足,发生头晕、恶心的感觉,影响身体健康,特别在臭氧浓度达到>0.3ppm(mg/m2)时,将会对人体造成严重的伤害。 

6)低压放电灯中之紫蓝色光芒为汞蒸气压,虽然汞蒸气压的强度与紫外线仍然有其关联性,但是并不直接代表紫外线之强度,这也就是说,紫外线的强度无法用肉眼来判定。 

 

7)灯具加反光罩可以保证紫外线能量的集中,另外可以避免给工作人员造成损伤。反光罩一定要用对253.7nm紫外线材料吸引少反射多的材料制作,表面氧化抛光处理过的铝对短波紫外线的反射系数zui大,所以一般紫外线灯具的反光系统均用铝材制成。


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