紫外線殺菌技術(shù)的改進與應(yīng)用

摘要：天然的紫外線殺菌，作為一種傳統(tǒng)的殺菌方式，在人們的日常生活中受到廣泛的應(yīng)用，但隨著自然環(huán)境、空氣環(huán)境和飲用水環(huán)境的逐漸惡化，以及城市建筑密度的不斷提高，其中霧霾和樓盤密度更是直接阻斷了紫外線。人們能夠依靠的天然紫外線越來越受到局限，人工的紫外線殺菌產(chǎn)品已經(jīng)逐漸進入家用電器領(lǐng)域，人們可以通過家用電器來達到殺菌的目的，但是目前紫外線殺菌產(chǎn)品的我國市場內(nèi)的普及性還不是很高，人們對紫外線殺菌產(chǎn)品的認識也不夠充分。紫外線殺菌產(chǎn)品在其功能方面也還存在這許多不足。本文通過對紫外線殺菌產(chǎn)品原理的分析，介紹了紫外線殺菌產(chǎn)品在日常生活中的應(yīng)用范圍以及注意事項，并對現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問題提出改進方法。結(jié)合現(xiàn)有的科學技術(shù)，提出對未來紫外線殺菌產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域多樣化的建議，希望紫外線殺菌產(chǎn)品能夠提高更多用戶的生活品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：紫外線 殺菌 應(yīng)用

1.前言

1.1背景與原理

1.1.1背景

隨著居民收入水平的提高，家用電器正逐漸成為了人們生活基本的必需品，并表現(xiàn)出一定的市場剛性需求特征。技術(shù)創(chuàng)新和新類別研發(fā)的細分，加快了產(chǎn)品和類別的升級，部分類別的家用電器產(chǎn)品漸被新類別所取代[1]。同時，類別的多樣化促進了消費的多樣化，消費者在選擇不同功能的家用電器方面也增加了靈活性。目前紫外線殺菌方面的家用產(chǎn)品，作為新型的產(chǎn)品類別，雖然已經(jīng)進入家用電器市場，但還沒有全面普及，消費者對紫外線殺菌產(chǎn)品的認知還有待提高，同時，紫外線殺菌家用產(chǎn)品在自身技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域也需要全面提高[2]。

1.1.2紫外線的殺菌原理

紫外線消毒是指利用紫外線輻射殺死細菌和其他微生物。其原理是：

①由于微生物中細菌和病毒的核酸基具有較強的吸收C波段（200-275nm）紫外線輻射的能力，因此在接受輻射后會發(fā)生突變，從而抑制DNA復制，達到殺菌的目的[3]。

②波長小于200nm的紫外輻射，特別是184.9nm左右的紫外輻射，照射后會分解空氣中的氧分子，重新聚集成臭氧分子。臭氧的強氧化性可以殺菌[4]。

2.目前紫外線殺菌產(chǎn)品的應(yīng)用

紫外線消毒在衛(wèi)生保健領(lǐng)域已經(jīng)得到了很早的應(yīng)用。例如，酒店和餐廳熟食店也需要紫外線燈。紫外線消毒也可以在日常生活中看到。冬天，有些人喜歡曬衣服和鞋子。其實就是將太陽的紫外線輻射用來消毒被子和鞋子。

2.1應(yīng)用于消毒柜殺菌

紫外線燈在消毒柜中的應(yīng)用時間不長，但發(fā)展很迅速。目前市場上約20%的消毒柜使用紫外線燈進行消毒[5]。紫外線強度254nm l00 uw/cm2殺菌時間為：炭疽的殺滅時間為90秒，乙型肝炎病毒的殺滅時間為210秒，結(jié)核分枝桿菌的殺滅時間為120秒，流感病毒的殺滅時間為70秒[6]。紫外線消毒柜中燈管使用最多的是高硼玻璃和石英玻璃。高硼玻璃的254納米的紫外線透光率小于60%，石英玻璃的254納米的透光率高達92%[7]。其中石英玻璃制成的燈管的強度最高，壽命也最長[8]。石英紫外燈產(chǎn)生的紫外線強度是高硼燈的1.5倍以上，和高達到8000小時的使用壽命。

2.2應(yīng)用于水處理

紫外線殺菌燈可以用于對飲用水的殺菌處理。其中有浸沒式殺菌燈和過流式殺菌燈。紫外線消毒燈工作時，浸沒式更加適用于凈水殺菌，過流式更加適用于動水殺菌。紫外線殺菌燈還可以用于對污水的殺菌，污水處理中，需使用強度很高紫外線燈。

3.使用紫外線殺菌產(chǎn)品的注意事項

3.1注意紫外線殺菌產(chǎn)品的挑選

通過對紫外線消毒燈進行采樣，合格率僅為40%。紫外線消毒燈產(chǎn)品合格率低的主要原因是：一是標簽不合格項：標簽是向消費者清楚說明正確安裝和使用的重要依據(jù)。應(yīng)為消費者提供準確、充分、清晰的信息。二是燈頭尺寸項目不合格：燈頭尺寸項目要求通用性和互換性，用戶可隨意更換燈管。燈座尺寸不合適，會影響紫外線消毒燈的正常安裝。在嚴重的情況下，甚者導致使用人員觸電。

3.2注意紫外線殺菌過程對人體的影響

目前，紫外線殺菌產(chǎn)品還不夠普及，很多消費者對使用過程中的注意事項認知還不夠，通過案例表明：很多用戶買了紫外線消毒燈，使用方法和普通燈一樣，在紫外線射線下長期活動，導致皮膚紅腫、眼睛灼熱，疼痛和不停的流淚的現(xiàn)象。這都是是由于紫外線消毒燈使用不當造成的[9]。

紫外線對細菌有很強的殺滅作用，對人體也有危害。短波紫外線燈的輻射很強，在沒有保護的情況下，會對人體造成直接傷害：（1）如果人的眼睛和皮膚暴露在紫外線下超過三分鐘，就會引發(fā)一系列不良癥狀；（2）如果直接照射15分鐘，會造成角膜損傷，引發(fā)一系列眼睛疾病。（3）長期接觸會損傷眼睛和皮膚，導致眼睛外傷和嚴重的皮膚灼傷，甚者引發(fā)病變導致皮膚癌。因此，在使用紫外線消毒燈時，公眾必須遵循“人在不使用，使用人不在”的原則，并在打開燈光后迅速離開房間。

3.3注意紫外線殺菌產(chǎn)品的清潔保養(yǎng)

紫外線的穿透率并沒有人們想象的那么高。任何塑料片、鉛玻璃或紙張都能有效降低輻射強度[10]。因此，燈管上的灰塵和油污將直接影響燈管的穿透能力。要定期用沾有75%酒精的紗布擦拭，對使用中的燈管應(yīng)定期保養(yǎng)，以免導致紫外線穿透和輻射強度降低紫外線燈的殺菌效果。

4.紫外線殺菌產(chǎn)品的改進與建議

4.1對于顯示殺菌強度變化的改進

目前，人們對于紫外線消毒燈的性能都是以評價普通熒光燈的概念來衡量的，以為只要燈亮著，它就肯定有消毒的能力。這種方法容易被誤解，容易人們在食品和物品沒有充分殺菌的情況想食用或使用，從而導致感染、致病和中毒。

對普通用戶而言，當前紫外線殺菌燈的輻射強度是多少？其殺菌的效果，都無法進行檢查和掌控。對于需要消毒但未完全消毒的物品，無論其細菌狀況如何，還是正常使用，這使使用者承擔了很大的風險。

紫外線是看不見的。不能只靠肉眼來判斷紫外線殺菌產(chǎn)品是否還有效。在未來的生產(chǎn)和技術(shù)提升中，希望可以在該類產(chǎn)品中加入自動顯示和評測紫外線強度的系統(tǒng)，使用戶可以直觀的了解但當前紫外線殺菌產(chǎn)品的殺菌程度，提高用戶對產(chǎn)品的認知，從而降低用戶的風險。

4.2對于紫外線殺菌產(chǎn)品多樣化的建議

隨著當前LED技術(shù)的越發(fā)成熟，建議可以將紫外線技術(shù)和LED技術(shù)相結(jié)合，利用LED紫外線燈珠，體積小、功耗低、效率高的優(yōu)點，將紫外線殺菌技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域，比如在空氣凈化方面，可以應(yīng)用在滅菌存儲盒、除濕器和加濕器當中。

在食品殺菌方面，可以應(yīng)用在小面積的空間中，能有效殺死細菌、霉菌、病毒，使食品在無菌環(huán)境中，存放較長時間，延長食品保質(zhì)期。適用的產(chǎn)品有：冰箱、食品柜、等。

在水的殺菌方面，可以利用紫外線在水中高效滲透性：適用產(chǎn)品有：魚缸、飲水機、消毒水杯等。

結(jié)論：

當前家電市場內(nèi)，家用電器的種類在不斷增多。家用電器具有品種多、單價低、使用頻繁等特點。未來，其消費特點將逐步接近快速淘汰產(chǎn)品，更換頻率將繼續(xù)加快，從而繼續(xù)增加家用電器行業(yè)的市場需求量。

技術(shù)創(chuàng)新和新類別研發(fā)，加快了產(chǎn)品或類別的升級，部分類別的市場份額逐漸被新類別所取代。同時，類別的多樣化促進了消費的多樣化。當消費者選擇功能不同的家用電器時，類別需求的靈活性逐漸增強。

紫外線殺菌技術(shù)有其特有的優(yōu)勢，隨著人們對食品安全和殺菌意識的逐漸加強，在市場需求不斷加大，科研技術(shù)不斷創(chuàng)新升級的市場情況下，紫外線殺菌產(chǎn)品必將成為未來市場內(nèi)深受消費者歡迎的產(chǎn)品。

參考文獻

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作者簡介：談浩迪（1997-10）；男，漢族，江蘇省常州市：本科在讀；研究方向：新能源科學與工程。

（作者單位：華北電力大學（北京））