紫外線消毒的特點(diǎn)及應(yīng)用

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0.引言

自20世紀(jì)初以來，紫外線消毒作為一種有效的消毒方法被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。然而，在氣體消毒方面，紫外線消毒技術(shù)經(jīng)過了很多次的技術(shù)改進(jìn)。20世紀(jì)20年代紫外線消毒技術(shù)開始在空氣消毒中運(yùn)用，結(jié)果表明該方法是可行的。但是，自1936年以來，在醫(yī)院手術(shù)室中開始嘗試使用紫外線消毒技術(shù)。1937年在風(fēng)疹傳播中首次使用了紫外線消毒技術(shù)，取得了很好的效果[1]。在我國，紫外線消毒技術(shù)使用的是物體表面消毒和靜電照射消毒兩種方式，這兩種消毒方式主要在醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室等一些特殊場(chǎng)合使用。其主要缺點(diǎn)是消毒時(shí)人員不能在場(chǎng)。20世紀(jì)80年代，我國研制出一種類似于空氣自凈機(jī)的循環(huán)空氣紫外線空氣消毒裝置，其缺點(diǎn)是消毒范圍較窄不能大面積使用。

1.紫外線消毒技術(shù)研究的意義

國外紫外線輻射在微生物控制、紫外線照射、室內(nèi)循環(huán)空氣消毒、風(fēng)道系統(tǒng)消毒等方面得到了廣泛的應(yīng)用。紫外線消毒不僅應(yīng)用于醫(yī)院和診所，還可以應(yīng)用于流行性傳染病爆發(fā)的地區(qū)，例如避難所和監(jiān)獄等。我國在紫外線消毒家屬方面還有很多技術(shù)缺陷，在此，借鑒國外技術(shù)理論，針對(duì)室內(nèi)微生物污染控制和風(fēng)道消毒中對(duì)紫外線消毒技術(shù)的運(yùn)用,從理論上和實(shí)驗(yàn)上研究了紫外線在空間和風(fēng)道中的分布，為紫外線消毒在空氣環(huán)境中的應(yīng)用提供了參考。

2.紫外線消毒技術(shù)概述及特點(diǎn)

2.1 紫外線消毒技術(shù)的原理

200nm～275nm波長的紫外線有殺菌效果，但不同波長的紫外線殺菌效果也不同，其中254nm～257nm的殺菌效果最好。如果波長在254nm～257nm的紫外線殺菌能力為100%，比較不同波長的紫外線殺菌效果，如表1。

由表1可知，波長為254nm～257nm的紫外輻射殺菌能力最強(qiáng)，隨著波長的增加或減少，細(xì)菌的影響明顯減小。大多數(shù)廠家生產(chǎn)的紫外線殺菌燈，紫外線波長為254nm，254nm紫外線殺菌主要包括室內(nèi)紫外線殺菌和管道紫外線殺菌。紫外線殺菌的機(jī)理是微生物的核酸、蛋白質(zhì)和酶原生質(zhì)的化學(xué)變化和死亡。它具有殺菌作用，可殺滅多種微生物。不同微生物對(duì)紫外線的敏感性不同，其中革蘭陰性桿菌對(duì)紫外線敏感性最高，革蘭陽性桿菌次之，它們又是芽細(xì)胞[2]。

表1 紫外線在不同波長下的消毒效果統(tǒng)計(jì)

2.2 紫外線消毒技術(shù)受空氣溫度和濕度影響較大

空氣中的溫度對(duì)紫外線消毒效果有著很大影響，在溫度達(dá)到攝氏零下20℃以下時(shí)，紫外線無法完成消毒效果，這是因?yàn)樽贤饩€輻射無法在低于攝氏零下20℃時(shí)的環(huán)境下出現(xiàn)，所以在這種低溫下紫外線就會(huì)失去殺菌消毒的效果。同樣的，當(dāng)環(huán)境溫度很高時(shí)，紫外線燈的殺菌效果也會(huì)下降。這是因?yàn)楫?dāng)室溫過高時(shí)，會(huì)影響低壓汞燈的散熱，使燈的壓力增大。紫外線在低于攝氏20℃環(huán)境下的自吸收增大，輻射強(qiáng)度減小，殺菌效果降低。空氣溫度為攝氏20℃時(shí)殺菌效果最好。由于我們的室內(nèi)空氣溫度保持在攝氏18℃～28℃，屬于良好的紫外線殺菌范圍。因此，除一些特殊場(chǎng)合之外，環(huán)境溫度對(duì)紫外線殺菌都有較大影響。

空氣的透明度主要是由空氣濕度和空氣中的粉塵和塵埃影響的。如果空氣中含有的水分和塵埃出現(xiàn)變化，將會(huì)影響到紫外線在空氣中的穿透能力。當(dāng)空氣中的水分和塵埃比重變大時(shí)，紫外線穿透能力變?nèi)酰拘Ч矔?huì)隨之減弱。此外，研究表明，當(dāng)空氣相對(duì)濕度從25%增加到75%時(shí)，細(xì)菌的存活率從24%增加到64%。在一些紫外線殺菌燈的設(shè)計(jì)中，通常以相對(duì)濕度60%為基準(zhǔn)，當(dāng)濕度增加時(shí)，為了殺菌效果，也應(yīng)相應(yīng)地增加紫外線輻射量。如果室內(nèi)相對(duì)濕度分別為70%、80%、90%時(shí)，為了達(dá)到相同的殺菌效果，需分別增加50%、80%、90%的輻射量。

在紫外線殺菌過程中，當(dāng)空氣濕度逐漸增加時(shí)，細(xì)菌的存活率也在逐漸增加。一般情況下，在進(jìn)行紫外線殺菌燈的設(shè)置時(shí)，保持濕度在60%作為殺菌標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)濕度增加時(shí)，為了殺菌效果，也應(yīng)相應(yīng)地增加紫外線輻射量。

3.紫外線消毒技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 紫外線消毒技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

紫外線消毒技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用有以下幾點(diǎn)：

（1）紫外線在水中的照射受到多種環(huán)境因素的影響，比如水中的微生物、水質(zhì)的高低等，所以在進(jìn)行紫外線設(shè)置時(shí)要充分考慮到各種水環(huán)境的影響。同時(shí)，也有對(duì)污水的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，不同的污水排放對(duì)菌群也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，在選擇紫外線電子管設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。

（2）紫外線照射的燈管，在選擇時(shí)要根據(jù)具體情況分析，比如低壓燈、低壓高輸出燈、中壓燈等。

（3）紫外線消毒的運(yùn)用還要理解資本運(yùn)作的情況和業(yè)主的要求，確定使用過程中的清洗方法和操作過程，確定手動(dòng)清洗和機(jī)械清洗(包括純機(jī)械和機(jī)械)，另一個(gè)鎮(zhèn)流器與紫外線模塊分離或結(jié)合安排決定了消毒系統(tǒng)類型和規(guī)模的投資。

（4）紫外線消毒時(shí)間要準(zhǔn)確掌握，還要對(duì)排水量有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，直接確定燈管數(shù)。

3.2 紫外線上照法

防護(hù)循環(huán)空氣紫外線消毒器是安裝在防護(hù)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的紫外線燈，可使空氣有組織地在紫外線區(qū)循環(huán)，同時(shí)防止紫外線輻射對(duì)人體造成傷害。矩形紫外線消毒器在國外比較常見，而我國研制出了圓柱形紫外線消毒器，并得到一定的應(yīng)用[3]。

在使用屏蔽式循環(huán)紫外線消毒器時(shí)，要注意房間中的空氣流通和消毒器中的空氣路徑不是同一循環(huán)模式。屏蔽式循環(huán)紫外線消毒器對(duì)消毒器覆蓋區(qū)域下的空氣消毒率可達(dá)99%，但對(duì)整個(gè)房間的消毒效果卻大大降低。這是因?yàn)榉块g里只有一小部分空氣通過一個(gè)屏蔽的循環(huán)風(fēng)紫外線消毒器。為了提高屏蔽式循環(huán)風(fēng)紫外線滅菌器對(duì)室內(nèi)微生物污染的控制效果，必須增加通過該裝置的空氣量。在具體使用過程中，只有加大空氣流通的速度才能使房間內(nèi)大部分空氣得以循環(huán)，才能使大部分空氣流入消毒器覆蓋范圍，這也是該設(shè)備的主要缺點(diǎn)。

紫外線輻射法是通過房間下面的自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流，將空氣中的細(xì)菌流入到房間頂部的紫外線輻射區(qū)域。因此，紫外線照射對(duì)室內(nèi)粉塵污染的控制效果與室內(nèi)空氣進(jìn)入照射區(qū)域的情況有直接關(guān)系。紫外線輻射區(qū)域中的空氣決定了殺菌消毒效果，進(jìn)入有效區(qū)域的空氣量大，紫外線照射殺菌效果好；如果進(jìn)入紫外線照射區(qū)域的空氣量較小，紫外線照射的殺菌效果較差。

4.結(jié)語

隨之殺菌技術(shù)的不斷發(fā)展，紫外線消毒技術(shù)也在逐漸得到越來越廣泛的應(yīng)用。紫外線消毒技術(shù)有其自身的優(yōu)勢(shì)，比如投入少、操作方便等，且具有很好的殺菌效果，尤其是在目前的家電領(lǐng)域，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。但是在具體實(shí)施過程中，要根據(jù)消毒場(chǎng)所進(jìn)行不同的實(shí)施應(yīng)用，以確保紫外線殺菌消毒的作用得到最大的發(fā)揮。