我公司全面代理各種進(jìn)口品牌紫外線殺菌器,品牌有:美國Aquafine水處理紫外殺菌器、美國安力斯(Onyx)紫外殺菌器、PHILIPS飛利蒲紫外線殺菌燈等,型號齊全,歡迎廣大客戶選購!:
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紫外殺菌器工作原理
一、什么是紫外線
紫外線是一種輻射能,一種能以光速穿過空氣與空間的電磁波能量。
在物理學(xué)上,依波長的不同可分為: 315nm ~ 400nm 波長的紫外線稱為 UV-A ; 280nm ~ 315nm 波長的紫外線為 UV-B ;更短波長的 100nm ~ 280nm 紫外線稱為 UV-C 。
UV-A 通常只會使人的皮膚色素增加; UV-B 則會使皮膚發(fā)紅,不久便會黑化; UV-C 則對生命有害,會使微生物變異或突然致死。用來消滅水中細(xì)菌、病毒的紫外線,便是屬于波長較短的紫外線。根據(jù)研究顯示,紫外線波長在 250 ~ 260nm 附近時會破壞染色體,對生物威脅zui大。
二、紫外線如何殺菌
紫外線殺菌是美國國家衛(wèi)生基金會(NSF)承認(rèn)的技術(shù),其它同樣應(yīng)用在水質(zhì)處理如機(jī)械式過濾層、逆滲透和中空絲膜等技術(shù),均不被 NSF 所認(rèn)可。
紫外線殺菌法是目前zui常用的高效能水質(zhì)處理技術(shù)之一,可獨立使用或并用于沉淀物過濾法、逆滲透法、活性碳吸附法、去離子法 …… 等多項水處理法。
紫外線殺菌的應(yīng)用原理與日光燈相同,只是燈管內(nèi)部不涂熒光物質(zhì),燈管材質(zhì)采用紫外線穿透率高的石英玻璃為保護(hù)外管,并利用核酸對低壓水銀放電燈的 人工波長為254nm的紫外線有*吸收值時, 破壞細(xì)菌與病毒核酸(DNA)的生命遺傳物質(zhì),與分子內(nèi)產(chǎn)生激烈的化學(xué)變化使其無法繁殖。其中產(chǎn)生zui重大的反應(yīng)是核酸分子內(nèi)的嘧啶(pyramiding)鹽基形成了二量體(diner)。
紫外線能有效地消滅水中細(xì)菌和病毒,目前認(rèn)為主要原因在于生成了嘧啶二量體,另外,紫外線在核酸內(nèi)引起的“光水和反應(yīng)”和核酸與蛋白質(zhì)相互作用時的“光架橋反應(yīng)”,也對其存在著某種影響。
• 紫外線殺菌的特點
殺菌的方法多種多樣,除紫外線殺菌外,還有藥物殺菌、加熱殺菌、臭氧殺菌等,本文僅對紫外線殺菌的特點作一介紹。
1. 優(yōu)點
(1) 紫外殺菌比藥物殺菌效率高;
(2) 對任何微生物細(xì)菌都有殺菌效果;
(3) 能對空氣、水等流體殺菌。
2. 缺點
(1) 殺菌范圍只限于紫外線所能照射的部分,對物體的后側(cè)、內(nèi)部不能殺菌;
(2) 殺菌線對人、動物的眼睛、皮膚有損害,會使物體變色、退色。
由于殺菌線的特點大大優(yōu)于藥物、加熱等殺菌方法,因此有取代這些殺菌方式的趨勢。通過對紫外輻射的殺菌試驗得出,細(xì)菌數(shù)量隨照射時間而成指數(shù)減少。例如,用紫外線照射 10 秒,細(xì)菌減少到 1/10 ;再照射 10 秒即連續(xù)照射 20 秒,細(xì)菌就減少到 1/100 。這種遞減關(guān)系可用下式表達(dá):
其中, S 為細(xì)菌的成活率;
N 0 為殺菌前的細(xì)菌數(shù);
E 為殺菌紫外線的照度(W/m);
t 為照射時間 (sec) ;
D為D值〔把細(xì)菌減少到1/10,單位面積所需殺菌線的能量(J/m)〕 。
通過實驗知道:用等量的紫外線照射不同的細(xì)菌,可以得到相同的殺菌效果。從這點可以得出:殺菌效果由殺菌線的照度E(W/m)和照射時間t(sec)的乘積決定。
另外,微生物對殺菌線的反應(yīng)隨微生物的種類、環(huán)境條件的不同而不同,一般用D值表示。在表 1 中列出了幾種有代表性的微生物的 D 值。一般真菌的 D 值比細(xì)菌的大(對真菌,殺菌線要強(qiáng)些),即使細(xì)菌相同,水中的 D 值也要比干燥狀態(tài)下的大。
表 1 各種微生物的 D 值
微生物名稱 | D值( J/m ) |
病毒(空氣中) | 7.5 |
腸傷寒菌 | 21.4 |
大腸桿菌(培養(yǎng)基上) | 36.0 |
大腸桿菌(水中)* | 60.0 |
破傷風(fēng)菌 | 49.0 |
結(jié)核菌 | 100 |
桿菌屬(芽胞桿菌屬) | 403 |
青菌 | 130 ~ 440 |
酵母菌 | 440 ~ 1320 |
藻類 | 3600 ~ 6000 |
條件: 20 ℃ , RH( 相對濕度 )=35% (*除外)
通過對沙雷氏菌所做的殺菌試驗得出:非紫外照射的殺菌率是 0% ;
用 15. 8J/m紫外照射的殺菌率是 64% ;用 47.4J/m紫外照射的殺菌率是 98% ;用 94.8J/m紫外照射的殺菌率是 99% 。
15W 的殺菌燈,在離燈中心50cm處,輻射線的照度是 1.5W/m,這時它的殺菌能力是日光的60倍,在以上條件下照射大腸桿菌(寒冷天的培養(yǎng)基上)約1分鐘就能使菌減少到 1/1000。
被殺菌線照射后的菌,由于 DNA 受損而失去活性,但這種菌如果受到可見 光的照射或長紫外 (UV-A) 照射后又將恢復(fù)其活性。這種現(xiàn)象叫光恢復(fù),是光輻射中的一種奇特現(xiàn)象。根據(jù)菌的類型和光照射量的不同,光恢復(fù)的結(jié)果一也不一樣。據(jù)有關(guān)報告介紹,恢復(fù)細(xì)菌活性的照射量必須是殺菌照射量的 2~3 倍。正因為如此,在明亮的場所不能用紫外線殺菌。
• 影響紫外線殺菌效果的幾種因素
紫外線殺菌由來已久,其殺菌效果也被普遍*,而且使用普遍,但諸多因素直接或間接地影響著殺菌的效果,所以必須重視和排出不利因素,確保和提高紫外線的殺菌效果,以達(dá)到控制細(xì)菌感染的目的。
?。?nbsp;1 )紫外線燈管的類型、質(zhì)量、有無反光罩對其效果的影響
有實驗報道,用高硼紫外線燈與石英紫外線燈分別對已知不同種細(xì)菌進(jìn)行照射,結(jié)果細(xì)菌在石英玻璃管紫外線燈照射下的存活數(shù)均較高,而在高硼玻璃管紫外線燈照射下較少,故應(yīng)*高硼玻璃紫外線燈。目前紫外線燈的質(zhì)量也有學(xué)者作過調(diào)查,8只全新紫外線燈經(jīng)強(qiáng)度檢測儀檢測,強(qiáng)度為(47.4 ± 3.9)μW/cm,根據(jù)我國《殺菌管理條例》對新燈管的強(qiáng)度要求不得低于100μW/cm,故8只全新燈管無一符合標(biāo)準(zhǔn),所以評定紫外線燈管的優(yōu)劣不能根據(jù)新舊、是否產(chǎn)生藍(lán)色光、是否形成臭氧作判斷,必須檢測其強(qiáng)度。
紫外燈在有無反光罩或不同材料的反光罩下所測得的強(qiáng)度差異較大,如 1 支在木板式反光罩下的燈經(jīng)測試強(qiáng)度<7μW/cm,應(yīng)屬不合格燈管,但改置在拋光鋁制反光罩下,強(qiáng)度升高,即可達(dá)合格要求,但這種利用反光罩提高照射強(qiáng)度而改判燈管合格是欠妥的,理由是:因燈管所放射出的紫外線強(qiáng)度實際并未改變。對新燈管的強(qiáng)度測定應(yīng)在無反光設(shè)備的條件下進(jìn)行,為方便工作,可經(jīng)實驗測定各種反光罩的修正系數(shù),將帶反光罩時測得的結(jié)果除以修正系數(shù),即可得不帶反光罩時照射強(qiáng)度值。例: 1 只燈管在無罩下強(qiáng)度為100μW/cm時,而改置在拋光鉆罩下強(qiáng)度為 155μW/cm,則修正系數(shù)為:155/100=1.55。以后凡在拋光鋁罩下測得的強(qiáng)度均應(yīng)除以1.55。這樣就可將部分強(qiáng)度不夠標(biāo)準(zhǔn)的燈管淘汰,以便更穩(wěn)妥、有效地實施紫外線殺菌。
( 2 )燈管的清潔程度殺對其效果的影響
實驗證明燈管若有塵埃覆蓋,由于紫外線有穿透力極弱的特點,塵??墒蛊鋸?qiáng)度降低。而經(jīng)*擦拭后其輸出強(qiáng)度平均可提高 6.29μW/cm。
( 3 )殺菌距離、持續(xù)時間對殺菌效果的影響
理論上紫外線殺菌的有效距離為2m之內(nèi),有研究報道,照射距離愈近,殺菌效果愈好,即距離與效果成反比。用已知金葡球菌作試驗,在距離紫外線燈1 m處照射30min,存活細(xì)菌數(shù)是7個,在2m處存活細(xì)菌數(shù)是30個。照射持續(xù)時間對殺菌效果的影響現(xiàn)有 2 種認(rèn)為:一種與傳統(tǒng)的理論*,認(rèn)為紫外線殺菌效果隨照射時間的延長而增加;而另一種認(rèn)為是紫外線殺菌效果與照射時間不成正比。據(jù)軍事醫(yī)學(xué)*微生物流行病研究所研究發(fā)現(xiàn),殺菌 40min 空氣中細(xì)菌數(shù)平均降低約 80% ,繼續(xù)延長殺菌時間至 120min ,空氣中細(xì)菌數(shù)的下降不明顯,此現(xiàn)象的發(fā)生乃因為室內(nèi)人員的呼吸、交談、走動等隨時在產(chǎn)生新的微生物氣溶膠,經(jīng)一定時間后,空氣中微生物的產(chǎn)生和消亡即會達(dá)到一個動態(tài)的平衡。有人對紫外線殺菌的有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),紫外線殺菌 30min 與殺菌 60min 空氣中的細(xì)菌數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),與第2種認(rèn)為結(jié)果*。顯然,這與傳統(tǒng)理論相悖,對此還有待進(jìn)一步深人研究。
?。?nbsp;4 )不同生物時間對其殺菌效果的影響
迄今為止,微生物的不同生物時間對紫外線殺菌效果的影響的系統(tǒng)實驗報道不多,有人對紫外線空氣殺菌的有關(guān)實驗研究發(fā)現(xiàn):夜間 ( 無可見光 ) 紫外線空氣殺菌效果優(yōu)于白天 ( 可見光下 ) 。這是因為不同的生物時間,細(xì)菌體內(nèi)的“光復(fù)活酶”有著不同的生物效應(yīng),在白天細(xì)菌體內(nèi)的“光復(fù)活酶”獲得能量,使損傷的 DNA 修復(fù),可形成單體細(xì)菌重新恢復(fù)生活狀態(tài),而在夜間“光復(fù)活酶”則不能發(fā)生此生物效應(yīng)。另外,夜間人員流動相對白天少,空氣中塵埃數(shù)也較白天少,所以,我們認(rèn)為,進(jìn)行紫外線空氣殺菌應(yīng)選擇*生物時間。
• 紫外線殺菌的用途
在日本,殺菌燈 1961 年開始用于美容店的殺菌,自從 1963 年通過對烹調(diào)用的菜板殺菌裝置標(biāo)準(zhǔn)化后,殺菌燈的市場又?jǐn)U大了一步。從那以后對食品中的添加物如防腐劑、殺菌劑等也作了規(guī)定,這樣殺菌燈在食品加工廠也得到普遍應(yīng)用。由于愛滋病的威脅,厚生省采用殺菌燈為殺菌美容器的方法之一。很多地方都采用殺菌燈進(jìn)一步提高公共衛(wèi)生、環(huán)境衛(wèi)生。
雖然殺菌燈主要是對物體表面進(jìn)行殺菌,但殺菌率高的特點使之在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。諸如醫(yī)院病房的“空氣殺菌”設(shè)施,水生物觀賞池、養(yǎng)魚池及半導(dǎo)體制造工藝中用凈水的“水殺菌”設(shè)施等等,推進(jìn)了適用于這些場合的高效、高照度殺菌燈的不斷開發(fā)。
六、結(jié)束語
到目前為止,西方發(fā)達(dá)國家已在污水處理廠安裝了數(shù)千套大型紫外線殺菌系統(tǒng),應(yīng)用該技術(shù)的廠家約占污水處理廠總數(shù)的 10% 。同時,至 2001 年底已有 2000 多家自來水廠采用了紫外殺菌技術(shù),占自來水廠總數(shù)的 10% 以上,并且大量的紫外殺菌技術(shù)改造工程正在進(jìn)行之中。
紫外輻射殺菌是照明技術(shù)與各學(xué)科綜合應(yīng)用而產(chǎn)生的“光輻射應(yīng)用技術(shù)”。 “光輻射應(yīng)用技術(shù)”是一門綜合的技術(shù),至今已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展,隨著社會的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展紫外線殺菌技術(shù)必將獲得更大的發(fā)展空間。
紫外線為波長介于16-397nm的電磁波,其光子能量較低,不足以使原子或分子電離,故屬非電離輻。根據(jù)波長可將紫外線分為A波、B波、C波和真空紫外線。在波長160-200之間,真空UV對于TOC的去除十分有效,波長在185nm時,TOC去除率zui高。消毒滅菌用的紫外線是C波紫外線,其波長范圍是200-275nm,殺菌作用zui強(qiáng)的波段是250-270nm,在此波段會產(chǎn)生足夠劑量的強(qiáng)紫外光照射到液體或空氣中,瞬間破壞各種細(xì)菌、病毒等微生物細(xì)胞組織中的DNA、RNA,當(dāng)病毒或細(xì)菌在此波段照射下,吸收超過6000-10000U.W.sec/cm2的劑量,其生命中樞DNA(去氧核糖核酸)即遭破壞,使其立即死之或喪失繁殖能力。
紫外線屬廣譜殺菌類,能殺死一切微生物,包括細(xì)菌、結(jié)核菌、病毒、芽孢和真菌。
UV在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.TOC去除
2.消毒殺菌
3.臭氧分解
4.氯和氯胺的去除
特點
1.能迅速有效地殺滅各種細(xì)菌、病毒等微生物;
2.通過光解作用,能有效降解水中的氯化物;
3.操作簡單,維護(hù)方便;
4.占地面積小,處理水量大;
5.無污染,環(huán)保性強(qiáng),不會產(chǎn)生毒副作用;
6.投資成本低,運行費用低,設(shè)備安裝方便;
7.利用光學(xué)原理設(shè)計*的內(nèi)壁處理工藝,使腔體內(nèi)得以zui大限度地利用紫外線,使殺菌效果成倍提高。
注意事項及使用說明
1.紫外線不能直接照射到人體的肌膚;
2.紫外線對工作環(huán)境的溫度和濕度有一定的要求:在20℃以上,照射強(qiáng)度較穩(wěn)定;在5~20℃之間,隨溫度的上升照射強(qiáng)度增加;相對濕度60%以下時,殺菌能力較強(qiáng),濕度增至70%時,微生物對紫外線的敏感性降低,濕度增至90%時,殺菌力衰退30%~40%。
3.對水進(jìn)行消毒時,水層厚度均應(yīng)小于2cm,水流過時接受90000UW.S/cm2以上的照射劑量才能使水達(dá)到有效消毒。
4.紫外燈管和套管表面有灰塵和油污時,會阻礙紫外線透過,因而應(yīng)經(jīng)常(一般兩周一次)以酒精、丙酮、氨水作擦拭。
5.燈管啟動時,加溫至穩(wěn)定狀態(tài)需數(shù)分鐘,端電壓較高。關(guān)閉后若立即重開,常常較難啟動,且易損壞燈管并減少燈管使用壽命,故一般不宜頻繁啟動。