基于紫外線殺菌的衣物消毒架設(shè)計(jì)

彭生輝,魏永帥（武漢科技大學(xué)　理學(xué)院,　武漢430081）

基于紫外線殺菌的衣物消毒架設(shè)計(jì)

彭生輝,魏永帥
（武漢科技大學(xué)理學(xué)院,武漢430081）

闡述了紫外線消毒滅菌的原理，國(guó)內(nèi)外對(duì)于紫外消毒原理的應(yīng)用，紫外線衣物消毒的優(yōu)缺點(diǎn)，具體說(shuō)明家庭衣物消毒。

衣物消毒，殺菌，紫外線，晾曬架

1　引言

傳統(tǒng)的消毒方式主要是利用氯、臭氧等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)來(lái)進(jìn)行消毒，但是這種方式存在著很大的弊端——產(chǎn)生大量有毒的化合物，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的健康有著極大的危害。1887年，人們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光輻射可以殺滅培養(yǎng)基中細(xì)菌的特性，Downes和Blunt當(dāng)時(shí)也報(bào)道了此事，從此人們對(duì)紫外線（UV）消毒展開(kāi)了更深層次的研究。

2　紫外線消毒原理

紫外線是一種不可見(jiàn)光，在光譜中的位置位于紫端之外，其波長(zhǎng)范圍可分為A波段（UV-A），又稱(chēng)為黑斑效應(yīng)紫外線（400-320nm）；B波段（UV-B），又稱(chēng)為紅斑效應(yīng)紫外線（320-275nm），C波段（UV-C），又稱(chēng)為滅菌紫外線（275-200nm）；D波段（UV-D），又稱(chēng)為真空紫外線（200-10nm）四個(gè)波段[1]。短波長(zhǎng)的紫外線對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒顯微藻類(lèi)等微生物的破壞力極強(qiáng)，一般是UV-C，當(dāng)該波段的紫外線照射細(xì)菌體后，細(xì)菌內(nèi)的核蛋白和核糖核酸(即DNA)會(huì)對(duì)該波段的紫外線中的能量進(jìn)行強(qiáng)烈地吸收，致使它們之間的DNA鏈被打開(kāi)并且斷裂，導(dǎo)致DNA失去活性，自身無(wú)法復(fù)制繁殖，故而令得細(xì)菌迅速死亡。

3　衣物消毒現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)的消毒方式相比，紫外線消毒雖然不具有持續(xù)性，但是其消毒速度快，效率高，且容易實(shí)施，有著較為廣闊的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)外將紫外線消毒主要應(yīng)用于污水處理、表面殺菌、醫(yī)療環(huán)境衛(wèi)生等領(lǐng)域，但是在家庭等小型環(huán)境中的應(yīng)用不是很多。在衣物消毒方面，衣物上附著著大量的螨蟲(chóng)、真菌、細(xì)菌(如青霉菌、毛霉菌、大腸桿菌等)，而常用的衣物消毒方法有消毒劑浸泡消毒、蒸汽消毒、紫外線消毒、臭氧消毒等，大型醫(yī)院、洗衣店由于消毒衣物多，一般都采用柜式的紫外線消毒或臭氧消毒。在家居方面，市面上主要是通過(guò)消毒液對(duì)衣物進(jìn)行消毒，但是，這種消毒方式存在很多的問(wèn)題。第一，具有強(qiáng)腐蝕性，強(qiáng)氧化性的消毒液會(huì)對(duì)衣物造成一定程度的損傷；第二，產(chǎn)生的廢水、氣體會(huì)造成環(huán)境污染；第三，不方便衣物的漂洗，若漂洗不凈，其中的殘留物會(huì)對(duì)人體造成傷害。而且，這樣消毒的成本也是比較昂貴的。就目前而言，對(duì)家庭衣物消毒主要是在洗滌這一環(huán)節(jié)上，而忽略了在晾曬過(guò)程中會(huì)被空氣中的細(xì)菌的二次污染，失去了對(duì)衣物消毒的意義。

隨著社會(huì)的現(xiàn)代化和工業(yè)化，中國(guó)絕大多數(shù)城市的空氣質(zhì)量逐漸惡化，霧霾現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，PM2.5的比重越來(lái)越大，成為病毒和細(xì)菌的載體，細(xì)菌的活性也會(huì)有所增強(qiáng)，所以衣物晾曬過(guò)程中的消毒也極為重要[2]。

4　衣物消毒架結(jié)構(gòu)

目前，家用衣物消毒有紫外線消毒柜，但是其體積較大，不靈活，且價(jià)格昂貴，推廣范圍小。為了使衣物消毒進(jìn)入千家萬(wàn)戶，可以保留原有的晾曬架的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制作出一種方便家庭使用的紫外線消毒晾曬架。

根據(jù)GB19258—2012《紫外線殺菌燈》的相關(guān)規(guī)定，晾曬架采用石英玻璃生產(chǎn)的無(wú)臭氧低氣壓汞蒸氣放電紫外線殺菌燈（單端燈），其紫外輻射峰值波長(zhǎng)為253.7nm，標(biāo)稱(chēng)功率為55W(T5)[3]。

晾曬架的整體結(jié)構(gòu)為圓形（如圖）：

中間為圓柱形空間，四周空心骨架與掛桿相連，掛桿底部設(shè)有紫外燈和出氣口。圓柱空間中設(shè)有吸氣風(fēng)扇，空氣經(jīng)過(guò)圓柱口上部濾網(wǎng)后，在內(nèi)部進(jìn)行紫外消毒殺菌，再經(jīng)過(guò)加熱器，通過(guò)空心骨架輸送至掛桿，此時(shí)的空氣經(jīng)過(guò)消毒加熱，再由出氣口吹向晾曬的衣物，能夠加快衣物的風(fēng)干過(guò)程，掛桿底部的紫外燈，能夠很好的對(duì)衣物內(nèi)部消毒。在圓柱體下方有一個(gè)懸掛的紫外燈，對(duì)周?chē)囊挛锿獠窟M(jìn)行消毒殺菌，晾曬架周?chē)伤芰媳∧⑼饨缈諝馀c衣物隔絕，可防止周?chē)諝庵械募?xì)菌二次污染。短波紫外線對(duì)于人體的皮膚也有著很大危害，所以這種塑料薄膜是由一種混合有紫外線吸收劑的樹(shù)脂制成的透明包裝材料，這樣就可以在很大程度上消除紫外線對(duì)人的安全問(wèn)題。這種晾曬架，整體輕便，價(jià)格低廉，安全性高，適合于家居生活。

根據(jù)GB19258—2012《紫外線殺菌燈》規(guī)定和實(shí)驗(yàn)的測(cè)定，殺菌效果和時(shí)間如下表：

單端T5紫外線燈殺菌效果及所需時(shí)間表

5　總結(jié)

由于空氣環(huán)境的逐漸惡化，衣物消毒將會(huì)越來(lái)越受到人民大眾的關(guān)注，紫外線消毒由于其具有高效率的殺菌、殺菌時(shí)間短、無(wú)二次污染、殺菌具有普遍性和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，也必將走進(jìn)千家萬(wàn)戶，為人民大眾的穿著健康保駕護(hù)航。

[1]張立成,傅金祥. 紫外線消毒工藝與應(yīng)用概況[M].中國(guó)給水排水,2002,18(02).

[2]顧東風(fēng). 霧霾、健康與疾病預(yù)防[M].北京:中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志, 2013,47(04).

[3]GB19258—2012.紫外線殺菌燈[Z].

指導(dǎo)老師：吳亮

武漢科技大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金（NO:13ZRC083）