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          紫外線設備應用

          \ 摘要:殺菌燈實際上是屬于一種低壓汞燈。低壓汞燈是利用較低汞蒸汽壓(<10-2Pa)被激化而發出紫外光,其發光譜線主要有兩條:一條是253.7nm波長;另一條是185nm波長,這兩條都是肉眼看不見的紫外
          內容:
          殺菌燈實際上是屬于一種低壓汞燈。低壓汞燈是利用較低汞蒸汽壓(<10-2Pa)被激化而發出紫外光,其發光譜線主要有兩條:一條是253.7nm波長;另一條是185nm波長,這兩條都是肉眼看不見的紫外線。
               用來照明用的日光燈、節能燈也屬于低壓汞燈,依靠低壓汞蒸汽被激發后發射紫外線,其中254nm波長的紫外線照射到熒光粉上再發出可見光,如果改變熒光粉的成分和比例,它就可以發出我們通常所見的不同顏色的光。
               殺菌燈不需要轉化為可見光,253.7nm的波長就能起到很好的殺菌作用,這是因為細胞對光波的吸收譜線有一個規律,在250~270nm的紫外線有大的吸收,被吸收的紫外線實際上作用于細胞遺傳物質即DNA,它起到一種光化作用,紫外光子的能量被DNA中的堿基對吸收,引起遺傳物質發生變異,使細菌當即死亡或不能繁殖后代,達到殺菌的目的。
              -日光燈和節能燈使用普通玻璃做成的,253.7nm紫外線透不出來,不能用做殺菌用的燈,石英玻璃對紫外線透過率高,達90%,是做殺菌燈的良好材料,但是石英玻璃的性能與普通玻璃在性能上有很大的差別(主要是熱膨脹系數不同),封接不能用普通的自動化程度較高的圓封的辦法,這使得殺菌燈生產制造的技術含量要高于普通節能燈。
               有一種透紫外線的玻璃,即通常所說的高硼玻璃,它對紫外透過率約是石英玻璃的60%,它的生產工藝與節能燈一樣,使得它的成本與價格比石英玻璃生產的殺菌燈相差很遠,幾瓦的燈管只需幾元,但它在性能上遠比不上石英殺菌燈。表現在如下幾方面:
               1、透過率不同,在同樣規格經同樣鎮流器測試,石英玻璃殺菌燈紫外線強度是高硼玻璃殺菌燈的1.5倍以上;
               2、高硼玻璃燈紫外光強度很容易衰減,它點燈數百小時后其紫外光強度就大幅下降,降到初始時的50%-70%。在用戶手上,雖然看到燈管還是亮的,但它可能已不起作用了。而石英玻璃的光衰減程度要遠小于高硼燈,如果生產工藝過關,石英燈的光衰減在經點燈2000-3000小時,光衰減到初始時的80%-70%,以后只要燈不滅,光衰的幅度會越來越小。
               國內殺菌燈的客戶可能會了解菲利浦的殺菌燈,菲利浦有一種殺菌燈是用一種接近普通玻璃的玻璃生產的,而非石英玻璃制造的,其透光率接近石英玻璃的透過率,比中國的高硼玻璃燈要高得多,可使用自動化程度較高的節能燈生產工藝生產,這種燈主要依靠他們煉制這種玻璃的技術。它的缺點是不能產生臭氧。
               石英殺菌燈的另一個特點是可發出臭氧。由于石英玻璃對短波185nm的紫外線透過率也高,185nm的紫外線能電離空氣產生臭氧,臭氧濃度高對人體不利,但在無人場合時能使用,臭氧也能殺菌、消毒,恰好可彌補由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。
               有些場合不能有臭氧,也可使用石英殺菌燈,這種石英玻璃在煉制的時候就加了一種元素--鈦(Ti),使它透過紫外線在200nm以下發生截止,而對254nm紫外線透過基本無影響,即通常所說的無臭氧殺菌燈。
               從以上分析,做殺菌燈用石英玻璃是良好選擇。在國內,醫療衛生領域,早已不推薦使用高硼殺菌燈,在美國、加拿大、日本生產紫外線殺菌燈普遍都采用石英玻璃。
               但是,用石英玻璃生產的殺菌燈還不一定能做的好,因為還需要解決二個大問題。
               1、成本較高
          前面已提及,由于石英玻璃特殊性質,使得石英殺菌燈的生產不能規?;?,機械化生產,而只能以手工來生產,使得石英殺菌燈的成本較高。國內廠家生產的紫外線殺菌燈數十元一只,國外進口中國的要上百元甚至幾百元。價格高,阻礙它的進一步推廣運用。
               2、光衰較大
          ----石英殺菌燈還可能出現一個問題--壽命不長。壽命不長有兩個概念:一個是點燈壽命不長,就是點不了多長時間,燈熄了,這主要是電極處理不好。在石英加工過程中,需用高溫,如果處理不當,會導致陰極受損,點一段時間燈滅了;第二個概念是指有效壽命,即使燈不熄,但它的紫外光強度衰減快,達到30%,按行業標準YY/T0160-94規定,就算燈已壽終。YY/T0160-94規定石英殺菌燈的有效壽命必須大于1000小時,而美國、日本燈過有關標準殺菌燈需大于9000小時。顯然說明我國的紫外線殺菌燈的質量水平比國外的要低得多。
               Cnlight.Com根據這一現狀,于2000年初開始組織力量研究高強度、長壽命的紫外線低壓汞燈(通俗稱法叫殺菌燈)經過一年多的努力,我們攻克了這一課題,并在以下二方面我們確定了優勢。
               一、成本 目前國內生產石英殺菌燈的廠家都以手工為主,尤其是主要工序--封接采用手工,使得產品成本普遍較高,產品的一致性差,可靠性難以保證。容易出現的問題是慢性漏氣,慢性漏氣的主要原因就是石英與電極封接不好。華星采用自動封接方法,生產效率和成品率大大提高,漏氣現象<0.5%,可靠性大大提高,而且單位成本比同行顯著降低,價格具有很強的競爭力。
               二、有效壽命一般廠家生產的石英殺菌燈其點燈點數小時都無問題,但是很多時候燈管未熄就不能用了,比如說醫院用的30瓦石英消毒燈,初始一般有100μW/cm2(1.0米處)用過一段時間后(約1500小時),再用紫外探頭測(在1.0米處)低于70μW/cm2,此時燈管則要換新,以免消毒效果不好。
               造成紫外線強度光衰減的原因從機理上分析很復雜,對于熒光燈(如節能燈)的光衰,理論上已有較為成熟的認識,如1999年復旦大學和Cnlight.Com合作研究了"緊湊型節能燈光衰機理分析"獲教育部頒發的一等獎。但是石英紫外燈的光衰與熒光燈光衰從機理上分析不完全相同,因為石英玻璃與熒光燈的加工過程不同,石英玻璃要用到高溫夾封;第二,石英玻璃本身與普通玻璃在其原料、生產過程就不同,其性質相差更大,它對于紫外光衰有一定影響。
               對于"石英紫外燈光衰機理"的研究,華星光電有限公司技術發展中心正在進一步深入,但是對于如何減輕紫外光衰已有十分有效、可靠的辦法。
               這種辦法是經過特殊的處理,使得紫外光強度衰減降低在整個壽命期間只有20%左右。比如30瓦燈初始時紫外光強為100μW/cm2(1.0米處),即使點到6000小時以上,其紫外光強還有80-90 μW/cm2,7000小時254nm紫外線強度還大于70μW/cm2,這種技術在菲利浦也有類似的應用。使得長壽命的紫外線殺菌燈成為可能。
               紫外線殺菌燈一般用來對空氣、物體表面、水來進行消毒滅菌。254nm波長能對細菌和病毒能有效的殺滅,前人早已進行過大量的研究,是不用懷疑的事實。紫外線殺菌的特點是廣譜性,有些高溫都難以消滅的病毒,用紫外線能很快的消滅,這是由于紫外線的殺菌機理與其它方法不同。
               紫外線對細菌和病毒的殺滅與紫外線照射劑量有關,照射劑量=照射時間(S)×照射強度(μW/cm2),照射劑量理論上一般設計要求大于30000μW/cm2 如果紫外線強度低,只要時間長,可與強度稍高時達到同樣的效果,如果在時間不允許久的情況下,需選擇高強度大功率的紫外線燈。一般情況各種細菌和病毒所需殺滅的照射劑量不同,在被殺滅點測出照射強度就可計算出照射時間,對被消毒的對象不了解的情況下,一般需延長照射時間來確保殺菌效率。 由于紫外線會殺死細胞,因此紫外線消毒時要注意不能直接照射到人的皮膚,尤其是人的眼睛,紫外線殺菌燈點亮時不要直視燈管,由于短波紫外線不透過普通玻璃,戴眼鏡可避免眼睛受傷害。如果不小心眼受傷,一般情況也無關大礙,就象被太陽光灼傷一樣,嚴重的可滴眼藥水或人乳,幫助復原。在有人的場合,不要使用有臭氧燈管,臭氧濃度高時對人不利。
               紫外線消毒殺菌用途很廣,醫院、學校、托兒所、電影院、公交車、辦公室、家庭等,它能凈化空氣,消除霉味,次外還能產生一定量的負氧離子,經紫外線消毒的房間,空氣特別清新。在公共場合,經紫外線消毒,可避免一些病菌經空氣傳播或經物體表面傳播。 長壽命的紫外線殺菌燈在水消毒、環保工程方面的應用意義重大,水消毒設備如純水系統,一般在24小時都運轉,紫外線殺菌燈的壽命和可靠性都要求高,如果燈管壽命短,更換燈管成本高,而且很不方便。
               紫外線殺菌燈在水消毒方面的應用,八十年代開始在西方國家流行,九十年代開始在中國推行,它比傳統的lv氣消毒有無可比擬的優越性。lv氣消毒:會在水中形成一種lv的化合物,這是一種致癌物,而且lv氣濃度高時也會有一種味道,如果喝生水,會明顯地聞到這股怪味?,F在水消毒還有一種方法:臭氧,臭氧也能殺菌,但其濃度高時,臭氧分解的時間就要延長,很可能就會經近距離管道輸送到居民房內。臭氧水據說能美容、洗菜,但不能喝,而且其味道難聞。如果濃度降低,殺菌能力又要減弱。此外臭氧消毒還要防止泄漏。
               所以,紫外殺菌在水消毒有無可比擬的優勢:紫外線強度可測、可監控,可做到在線控制,及時了解消毒效果,而且不會帶有任何副作用,在水消毒領域有不可估量的前景。

          【上一個】 紫外線消毒器安裝的注意事項
          【下一個】 紫外線技術在水處理中的應用

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