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紫外線(xiàn)的消毒原理(lǐ)和方法

来源: 日期:2023-05-13 15:09:07

紫外線(xiàn)应用(yòng)已经有(yǒu)几十年的历史。但是由于其技术复杂,使其应用(yòng)受到限制。经过近二十年的研究和实践,以紫外線(xiàn)為(wèi)主组成的复合应用(yòng)技术,以其良好的处理(lǐ)效果成為(wèi)人们生活的首选。本文(wén)主要阐述了紫外線(xiàn)对人们生活影响和基本原理(lǐ)。

目前,消毒方法可(kě)分(fēn)為(wèi)两大类,即化學(xué)消毒法和物(wù)理(lǐ)消毒法。化學(xué)消毒法有(yǒu)加氯消毒和臭氧消毒等;物(wù)理(lǐ)消毒法有(yǒu)紫外線(xiàn)消毒等。

紫外線(xiàn)杀菌消毒原理(lǐ)是利用(yòng)适当波長(cháng)的紫外線(xiàn)能(néng)够破坏微生物(wù)机體(tǐ)细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分(fēn)子结构,造成生長(cháng)性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡,达到杀菌消毒的效果。经试验,紫外線(xiàn)杀菌的有(yǒu)效波長(cháng)范围可(kě)分(fēn)為(wèi)四个不同的波段: UVA(400~315nm)、UVB(315~280nm)、UVC(280~200nm)和真空紫外線(xiàn)(200~ 100nm)。其中能(néng)透过臭氧保护层和云层到达地球表面的只有(yǒu)UVA和UVB部分(fēn)。就杀菌速度而言,UVC处于微生物(wù)吸收峰范围之内,可(kě)在1s之内通过破坏微生物(wù)的DNA结构杀死病毒和细菌,而UVA和UVB由于处于微生物(wù)吸收峰范围之外,杀菌速度很(hěn)慢,往往需要数小(xiǎo)时才能(néng)起到杀菌作用(yòng),在实际工程的数秒(miǎo)钟水力停留(照射)时间内,该部分(fēn)实际上属于无效紫外部分(fēn)。真空紫外光穿透能(néng)力极弱,灯管和套管需要采用(yòng)极高透光率的石英,一般用(yòng)半导體(tǐ)行业降解水中的TOC,不用(yòng)于杀菌消毒。因此,给排水工程中所说的紫外光消毒实际上就是指UVC消毒。紫外光消毒技术是基于现代防疫學(xué)、医學(xué)和光动力學(xué)的基础上,利用(yòng)特殊设计的高效率、高强度和長(cháng)寿命的UVC波段紫外光照射流水,将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他(tā)病原體(tǐ)直接杀死,达到消毒的目的。

研究表明,紫外線(xiàn)主要是通过对微生物(wù)(细菌、病毒、芽孢等病原體(tǐ))的辐射损伤和破坏核酸的功能(néng)使微生物(wù)致死,从而达到消毒的目的。紫外線(xiàn)对核酸的作用(yòng)可(kě)导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物(wù)等,从而改变了DNA 的生物(wù)活性,使微生物(wù)自身不能(néng)复制,这种紫外線(xiàn)损伤也是致死性损伤。紫外線(xiàn)消毒是一种物(wù)理(lǐ)方法, 它不向水中增加任何物(wù)质,没有(yǒu)副作用(yòng),这是它优于氯化消毒的地方,它通常与其它物(wù)质联合使用(yòng),常见的联合工艺有(yǒu)UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。紫外線(xiàn)是一种肉眼看不见的光波,存在于光谱紫外線(xiàn)端的外侧,故称之為(wèi)紫外線(xiàn),依据不同的波長(cháng)范围,被割分(fēn)為(wèi)A、B、C三种波段,其中的C波段紫外線(xiàn)波長(cháng)在240-260nm之间,為(wèi)最有(yǒu)效的杀菌波段。

现代紫外線(xiàn)消毒技术是基于现代防疫學(xué)、光學(xué)、生物(wù)學(xué)和物(wù)理(lǐ)化學(xué)的基础上,利用(yòng)特殊设计的高效率,高强度和長(cháng)寿命的C波段紫外光发生装置,产生的强紫外C光照射空气或物(wù)體(tǐ)表面,当空气或固體(tǐ)表面中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原體(tǐ)受到一定剂量的紫外C光辐射后,其细胞中的DNA结构受到破坏,从而在不使用(yòng)任何化學(xué)药物(wù)的情况下杀灭细菌、病毒,以及其它致病體(tǐ),达到消毒和净化的目的。它具有(yǒu)高效、广谱、价廉、長(cháng)寿、操作简便、运行费用(yòng)低、不产生任何二次污染的优点。

紫外線(xiàn)是一种比可(kě)见光波長(cháng)还短的光線(xiàn),它可(kě)以根据波長(cháng)分(fēn)為(wèi)三种:

A光:短期效应会造成晒红、晒黑、光敏感反应,長(cháng)期则会产生皱纹、黑斑、皮肤老化。

B光:短期效应是晒红、晒黑、晒伤,長(cháng)期影响会長(cháng)皱纹、黑斑、皮肤癌。

C光:因臭氧层无法到达地表,短期看不出来,但長(cháng)期会产生皮肤癌。

我们可(kě)以清楚了解,容易造成晒伤的是 B 光;也就是说,当你兴高采烈的到海滩去晒得又(yòu)红又(yòu)痛,还脱了一层皮回来,就是紫外線(xiàn)B 光的短期作用(yòng)。“室内紫外線(xiàn)晒黑法”就是利用(yòng)“趋吉避凶”的原理(lǐ),避开紫外線(xiàn)B光,只用(yòng)紫外線(xiàn)A光,这样短期内就可(kě)以达到晒黑的效应,却没有(yǒu)晒伤的顾虑。也就是在装设有(yǒu)许多(duō)紫外線(xiàn)A光灯管的机器内,循序渐进的增加曝晒的时间,来达到逐渐变黑的目的。

1紫外線(xiàn)消毒的优点

1.1紫外線(xiàn)消毒无需化學(xué)药品,不会产生 THMs 类消毒副产物(wù)。

1.2杀菌作用(yòng)快,效果好。

1.3无臭味,无噪声,不影响水的口感。

1.4容易操作,管理(lǐ)简单,运行和维修费用(yòng)低。

2紫外線(xiàn)消毒在实际中的应用(yòng)情况

大多(duō)数紫外線(xiàn)装置利用(yòng)传统的低压紫外灯技术,也有(yǒu)一些大型水厂采用(yòng)低压高强度紫外灯系统和中压高强度紫外灯系统,由于产生高强度的紫外線(xiàn)可(kě)能(néng)使灯管数量减少90%以上,从而缩小(xiǎo)了占地面积,节约了安装和维修费用(yòng)。

3适用(yòng)范围及条件

3.1紫外線(xiàn)可(kě)以杀灭各种微生物(wù),包括细菌繁殖體(tǐ)、芽胞、分(fēn)枝杆菌、病毒、真菌、立克次體(tǐ)和支原體(tǐ)等,凡被上述微生物(wù)污染的表面,水和空气均可(kě)采用(yòng)紫外線(xiàn)消毒。

3.2紫外線(xiàn)辐照能(néng)量低,穿透力弱,仅能(néng)杀灭直接照射到的微生物(wù),因此消毒时必须使消毒部位充分(fēn)暴露于紫外線(xiàn)下。

3.3用(yòng)紫外線(xiàn)消毒纸张、织物(wù)等粗糙表面时,要适当延長(cháng)照射时间,且两面均应受到照射。

3.4紫外線(xiàn)消毒的最适宜温度范围是20-40℃,温度过高过低均会影响消毒效果,可(kě)适当延長(cháng)消毒时间,用(yòng)于空气消毒时,消毒环境的相对湿度低于 80% 為(wèi)好,否则应适当延長(cháng)照射时间。

3.5用(yòng)紫外線(xiàn)杀灭被有(yǒu)机物(wù)保护的微生物(wù)时,应加大照射剂量。空气中的悬浮粒子也可(kě)影响消毒效果。

4紫外線(xiàn)使用(yòng)方法

4.1对物(wù)品表面的消毒

4.1.1照射方式最好使用(yòng)便携式紫外線(xiàn)消毒器近距离移动照射,也可(kě)采取紫外灯悬吊式照射。对小(xiǎo)件物(wù)品可(kě)放紫外線(xiàn)消毒箱内照射。

4.1.2照射剂量和时间不同种类的微生物(wù)对紫外線(xiàn)的敏感性不同,用(yòng)紫外線(xiàn)消毒时必须使用(yòng)照射剂量达到杀灭目标微生物(wù)所需的照射剂量。杀灭一般细菌繁殖體(tǐ)时,应使照射剂量达到10000uW.s/cm2;杀灭细菌芽孢时应达到100000uW.s/cm2;病毒对紫外線(xiàn)的抵抗力介于细菌繁殖體(tǐ)和芽胞之间;真菌孢子的抵抗力比细菌芽孢更强,有(yǒu)时需要照射到以对600000uW.s/cm2;在消毒的目标微生物(wù)不详时,照射剂量不应低于100000uW.s/cm2。 辐照剂量是所用(yòng)紫外線(xiàn)灯在照射物(wù)品表面处的辐照强度和照射时间的乘积。因此,根据紫外線(xiàn)光源的辐照强度,可(kě)以计算出需要照射的时间。例如,用(yòng)辐照强度為(wèi)70uW/cm2的紫外線(xiàn)表面消毒器近距离照射物(wù)品表面;选择的辐照剂量是100000uW.s/cm2;则需照射的时间是:100000uW.s/cm2÷70uW/cm2=24分(fēn)钟。

4.2对室内空气的消毒

4.2.1间接照射法 首选高强度紫外線(xiàn)空气消毒器,不仅消毒效果可(kě)以,而且可(kě)在室内有(yǒu)人活动时使用(yòng),一般开机消毒30min即可(kě)达到消毒合格。

4.2.2直接照射法在室内无人条件下,可(kě)采取紫外線(xiàn)灯悬吊式或移动式直接照射。采用(yòng)室内悬吊式紫外線(xiàn)消毒时,室内安装紫外線(xiàn)消毒灯(30W紫外線(xiàn)灯,在1.0米处的强度>70 uW/cm2)的数量為(wèi)平均每立方米不少于1.5W照射时间不少于30min。

5使用(yòng)紫外線(xiàn)的注意事项

5.1在使用(yòng)过程中,应保持紫外線(xiàn)灯表面的清洁,一般每一周用(yòng)95%无水酒精棉球擦拭一次,发现灯管表面有(yǒu)灰尘、油污时,应随时擦拭。

5.2用(yòng)紫外線(xiàn)灯消毒室内空气时。房间内应保持清洁干燥,减少尘埃和水雾,温度低于20℃或高于 40℃,相对湿度大于60%时应适当延長(cháng)照射时间。

5.3用(yòng)紫外線(xiàn)消毒物(wù)品表面时,应使照射表面受到紫外線(xiàn)的直接照射,且应达到足够的照射剂量。

5.4不得使紫外線(xiàn)光源照射到人,以免引起损伤。