紫外線的消毒原理和方法

紫外線應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史。 但是由于其技術(shù)復(fù)雜， 使其應(yīng)用受到限制。 經(jīng)過近二十年的研究和實(shí)踐，以紫外線為主組成的復(fù)合應(yīng)用技術(shù)，以其良好的處理效果成為人們生活的。本文主要闡述了紫外線對人們生活影響 和基本原理。

目前，消毒方法可分為兩大類， 即化學(xué)消毒法和物理消毒法?；瘜W(xué)消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外線消毒等。

紫外線殺菌消毒原理是利用適當(dāng)波長的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中  的 DNA( 脫氧核糖核酸 )或 RNA( 核糖核酸 )的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性細(xì)胞死亡和(或)再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。經(jīng)試驗(yàn)，紫外線殺菌的有效波長范圍可分為四個不同的波段： UVA（400～315nm）、UVB（ 315～280nm）、UVC（280～200nm）和真空紫外線（ 200～ 100nm）。其中能透過臭氧保護(hù)層和云層到達(dá)地球 表面的只有 UVA 和 UVB 部分。就殺菌速度而言，UVC 處于微生物吸收峰范圍之內(nèi)，可在 1s 之內(nèi)通過破壞微生物的 DNA 結(jié)構(gòu)殺死病毒和細(xì)菌， 而 UVA 和 UVB 由于處于微生物吸收峰范圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數(shù)小時才能起到殺菌作用，在實(shí)際工程的數(shù)秒鐘水力停留（照射）時間內(nèi)，該部分實(shí)際上屬于無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱，燈管和套管需要采用*透光率的石英，一般用半導(dǎo)體行業(yè)降解水中的TOC，不用于殺菌消毒。因此，給排水工程中所說 的紫外光消毒實(shí)際上就是指UVC 消毒。紫外光消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計的高效率、高強(qiáng)度和長壽命的UVC 波段紫外光照射流水，將水中各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達(dá)到消毒的目的。

研究表明，紫外線主要是通過對微生物(細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達(dá)到消毒的目的。 紫外線對核酸的作用可導(dǎo)致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物等，從而改變了DNA 的生物活性， 使微生物自身不能復(fù)制， 這種紫外線損傷也是致死性損傷。紫外線消毒是一種物理方法， 它不向水中增加任何物質(zhì)， 沒有副作用，這是它優(yōu)于氯化消毒的地方，它通常與其它物質(zhì)聯(lián)合使用，常見的聯(lián)合工藝有 UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。紫外線是一種肉眼看不見的光波， 存在于光譜紫外線端的外側(cè)， 故稱之為紫外線，依據(jù)不同的波長范圍，被割分為 A、B、C 三種波段，其中的 C 波段紫外線波長在 240－260nm 之間，為效的殺菌波段。

現(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)和物理化學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計的高效率，高強(qiáng)度和長壽命的  C 波段紫外光發(fā)生裝置，產(chǎn)生的強(qiáng)紫外 C 光照射空氣或物體表面，當(dāng)空氣或固體表面中的各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外  C 光輻射后，其細(xì)胞中的 DNA 結(jié)構(gòu)受到破壞， 從而在不使用任何化學(xué)藥物的情況下殺滅細(xì)菌、 病毒， 以及其它致病體，達(dá)到消毒和凈化的目的。它具有高效、廣譜、價廉、長壽、操作簡便、運(yùn)行費(fèi)用低、不產(chǎn)生任何二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

紫外線是一種比可見光波長還短的光線，它可以根據(jù)波長分為三種：

A 光：短期效應(yīng)會造成曬紅、 曬黑、光敏感反應(yīng)， 長期則會產(chǎn)生皺紋、 黑斑、皮膚老化。

B 光：短期效應(yīng)是曬紅、曬黑、曬傷，長期影響會長皺紋、黑斑、皮膚癌。

C 光：因臭氧層無法到達(dá)地表，短期看不出來，但長期會產(chǎn)生皮膚癌。

我們可以清楚了解，容易造成曬傷的是 B 光；也就是說，當(dāng)你興高采烈的到海灘去曬得又紅又痛，還脫了一層皮回來，就是紫外線B 光的短期作用。“室內(nèi)紫外線曬黑法 "就是利用 “趨吉避兇 "的原理，避開紫外線B光，只用紫外線A光，這樣短期內(nèi)就可以達(dá)到曬黑的效應(yīng)，卻沒有曬傷的顧慮。也就是在裝設(shè)有許多紫外線A光燈管的機(jī)器內(nèi)，循序漸進(jìn)的增加曝曬的時間，來達(dá)到逐漸變黑的目的。

1管道式紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)

1.1紫外線消毒無需化學(xué)藥品，不會產(chǎn)生 THMs 類消毒副產(chǎn)物。

1.2殺菌作用快，效果好。

1.3無臭味，無噪聲，不影響水的口感。

1.4容易操作，管理簡單，運(yùn)行和維修費(fèi)用低。

2管道式紫外線消毒在實(shí)際中的應(yīng)用情況

大多數(shù)紫外線裝置利用傳統(tǒng)的低壓紫外燈技術(shù)，也有一些大型水廠采用低壓高強(qiáng)度紫外燈系統(tǒng)和中壓高強(qiáng)度紫外燈系統(tǒng)，由于產(chǎn)生高強(qiáng)度的紫外線可能使燈管數(shù)量減少90%以上，從而縮小了占地面積，節(jié)約了安裝和維修費(fèi)用。

3適用范圍及條件

3.1紫外線可以殺滅各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物污染的表面，水和空氣均可采用紫外線消毒。

3.2紫外線輻照能量低，穿透力弱，僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時必須使消毒部位充分暴露于紫外線下。

3.3用紫外線消毒紙張、織物等粗糙表面時，要適當(dāng)延長照射時間，且兩面均應(yīng)受到照射。

3.4紫外線消毒的宜溫度范圍是 20－ 40℃，溫度過高過低均會影響消毒效果，可適當(dāng)延長消毒時間，用于空氣消毒時，消毒環(huán)境的相對濕度低于 80％ 為好，否則應(yīng)適當(dāng)延長照射時間。

3.5用紫外線殺滅被有機(jī)物保護(hù)的微生物時，應(yīng)加大照射劑量?？諝庵械膽腋×Ｗ右部捎绊懴拘Ч?。

4紫外線使用方法

4.1對物品表面的消毒

4.1.1照射方式使用便攜式紫外線消毒器近距離移動照射，也可采取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內(nèi)照射。

4.1.2照射劑量和時間 不同種類的微生物對紫外線的敏感性不同，用紫外線消毒時必須使用照射劑量達(dá)到殺滅目標(biāo)微生物所需的照射劑量。殺滅一般細(xì)菌繁殖體時，應(yīng)使照射劑量達(dá)到10000uW.s／ cm2 ；殺滅細(xì)菌芽胞時應(yīng)達(dá)到100000uW.s／cm2；病毒對紫外線的抵抗力介于細(xì)菌繁殖體和芽胞之間；真菌孢子的抵抗力比細(xì)菌芽胞更強(qiáng)，有時需要照射到以對600000uW.s／cm2；在消毒的目標(biāo)微生物不詳時，照射劑量不應(yīng)低于 100000uW.s／cm2。 輻照劑量是所用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強(qiáng)度和照射時間的乘積。因此，根據(jù)紫外線光源的輻照強(qiáng)度，可以計算出需要照射的時間。例如，用輻照強(qiáng)度為70uW／cm2 的紫外線表面消毒器近距離照射物品表面；選擇的輻照劑量是100000uW.s／cm2；則需照射的時間是：100000uW.s／cm2 ÷70uW／cm2＝24 分鐘。

4.2對室內(nèi)空氣的消毒

4.2.1間接照射法 高強(qiáng)度紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可以， 而且可在室內(nèi)有人活動時使用，一般開機(jī)消毒 30min 即可達(dá)到消毒合格。

4.2.2直接照射法 在室內(nèi)無人條件下，可采取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。采用室內(nèi)懸吊式紫外線消毒時，室內(nèi)安裝紫外線消毒燈（30W紫外線燈，在1.0米處的強(qiáng)度＞70 uW／cm2）的數(shù)量為平均每立方米不少于1．5W 照射時間不少于 30min。

5使用紫外線的注意事項(xiàng)

5.1在使用過程中，應(yīng)保持紫外線燈表面的清潔，一般每一周用 95%*棉球擦拭一次，發(fā)現(xiàn)燈管表面有灰塵、油污時，應(yīng)隨時擦拭。

5.2用紫外線燈消毒室內(nèi)空氣時。 房間內(nèi)應(yīng)保持清潔干燥， 減少塵埃和水霧， 溫度低于 20℃或高于 40℃，相對濕度大于 60％時應(yīng)適當(dāng)延長照射時間。

5.3用紫外線消毒物品表面時，應(yīng)使照射表面受到紫外線的直接照射，且應(yīng)達(dá)到足夠的照射劑量。

5.4不得使紫外線光源照射到人，以免引起損傷。