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简单介绍紫外线灭菌的原理与知识

来源:   编辑:   时间:2012-07-27  

    紫外线,电磁波的一种形式;介于X射线和可见光之间;波长范围为5nm—400nm

    紫外线是如何产生的?
水银电弧,低压汞灯(灯内汞的蒸汽压<10KPa),中压汞灯(10KPa-1000KPa),汞齐灯(低压高效)

    灯管间的区别
    一,发射光谱的区别:低压灯管发射的是单色光谱,波长为253.7nm,中压灯管的发射光谱为连续光谱,范围100nm到可见光,最大相对输出为265nm;
    二,功率和有效输出的区别:低压灯管5-60w,低压高效350-450w,中压灯管500-7000w;UVC(有杀菌能力波长)输出,低压35%,中压(普通)18%,中压(顶级)25%;一根好的中压紫外灯管等效于60支低压灯管,15支低压高效灯管;注:低压紫外灯管的输出效率受到流体温度的影响,最佳工作温度为15度,中压的输出功率也温度无关。
    三,灯管寿命:低压(国产)2000-3000小时,低压(进口)10,000-12,000小时;中压(进口普通)3000-4000小时,中压(进口顶级)8000-9000小时,中压无国产灯管;

    紫外线在水处理中的应用主要有三个方面的应用:
    1.消毒(废水,饮用水,中水回用,高纯水) 
    2.光解水中的有机物(高纯水中TOC降解,饮用水中微量有机物去除)
    3.分解水氯胺(游泳池中的应用)
   

    一:消毒原理
    细胞繁殖时,DNA的长链打开,打开后每条长链长的腺嘌呤单元寻找胸腺嘧啶单元连合,每条长链都可以复制出与刚分离的另一条长链同样的链条,恢复原来分裂前的完整DNA,成为新的细胞基础。波长在240-280nm的紫外线能打破DNA生产蛋白质及复制的能力,其中波长为265nm的紫外线对细菌病毒的杀伤能力最强。细菌病毒的DNA,RNA受破坏后其生产蛋白质的能力和繁殖能力均已丧失,因细菌、病毒一般生命周期很短,不能繁殖的细菌、病毒就会迅速死亡。

    1.1 消毒效率的影响因子
    紫外线的杀菌效率与紫外线的波长,紫外线的照射剂量(mJ/cm2),及细菌病毒的种类有关;这一特性决定中压紫外更全面,更具广谱性、彻底性。
    紫外线的最大吸收:DNA的最大吸收波长为265nm,大肠杆菌的最大吸收为265nm,隐孢子菌261nm,噬菌体271nm;

    1.2 紫外杀菌的光复活性
    经过低压紫外灯照射灭活的细菌,在光线的照射下分解胞外酶能够进行DNA修复;中压紫外杀菌由于连续紫外波长的杀菌破坏,细菌的光复活性极为罕见。

    二:有机物的去除原理
    紫外线随着波长的变小,光子能量增加。波长在220nm以下的紫外线在水中能产生氧化能力极强的羟基自由基,其氧化电位仅次于氟,高于臭氧氯气等其他常见的氧化剂,正是水中产生这种羟基自由基能将水中决大部分有机物氧化分解,好的中压科技可将水中TOC控制在1ppb以下;英国在城市自来水供水中,就采用中压紫外科技去除水中残留的杀虫剂。

    三,氯胺的去除原理
    游泳池中氯气与水中的氨结合成氯胺,存在形式有一氯胺,二氯胺,三氯胺,游泳池中氯胺的存在不仅给人感官上带来很大的不适,对人也有相当的危害。氯胺在紫外线的照射下分解为氯化氢,氮气和水。一氯胺分解的最有效波长为245nm,二氯胺分解的最有效波长为297nm,三氯胺分解的最有效波长为340nm。这一特点决定了低压紫外线照射对氯胺的去除效果相当有限,全面分解氯胺是中压又一先天优势.

    杀菌作用:紫外线对致病微生物的直接杀灭作用是它抗炎症、控制感染的主要原因。其杀菌作用的机制主要是使细菌内脱氧核糖核酸( DNA )的一条链上两个相邻的胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体,使 DNA 失去正常功能,从而影响细菌的正常代谢、繁殖、发育和生长,以致使细胞死亡。其次,紫外线照射能使蛋白质变性,酶失去活性,细胞的氧化功能消失。
    紫外线杀菌作用的强弱与波长有关,波长 300 毫微米以下均有杀菌作用,以 235 ~ 260 毫微米杀菌作用。小剂量紫外线照射会刺激细菌繁殖,因此,用紫外线抗炎时剂量一定要大。高温条件下可增强紫外线的杀菌作用,因此,紫外线与热疗同时进行会使其杀菌作用更强。不同种类的细菌对紫外线抵抗力不同,如杆菌、革兰染色阴性菌、带芽孢细菌、老细胞菌对紫外线抵抗拉最强,而革兰染色阴性菌、球菌、幼稚细胞菌则对紫外线敏感,因此,紫外线对它们的杀灭作用好;对绿脓杆菌,大剂量紫外线照射也有杀灭作用;还可杀灭病毒,故照射咽部可预防流感。 (2)促进皮肤免疫因子释放:目前已确定,表皮的角蛋白细胞可产生多种免疫因子及炎症介导因子,能增强机体免疫防御机能。
紫外线的杀菌效率与紫外线的波长,紫外线的照射剂量(mJ/cm2),及细菌病毒的种类有关;这一特性决定中压紫外更全面,更具广谱性、彻底性。
    紫外线的最大吸收:DNA的最大吸收波长为265nm,大肠杆菌的最大吸收为265nm,隐孢子菌261nm,噬菌体271nm;

    1.2 紫外杀菌的光复活性
     经过低压紫外灯照射灭活的细菌,在光线的照射下分解胞外酶能够进行DNA修复;中压紫外杀菌由于连续紫外波长的杀菌破坏,细菌的光复活性极为罕见。
    紫外线随着波长的变小,光子能量增加。波长在220nm以下的紫外线在水中能产生氧化能力极强的羟基自由基,其氧化电位仅次于氟,高于臭氧氯气等其他常见的氧化剂,正是水中产生这种羟基自由基能将水中决大部分有机物氧化分解,好的中压科技可将水中TOC控制在1ppb以下;英国在城市自来水供水中,就采用中压紫外科技去除水中残留的杀虫剂。

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