紫外线消毒器原理
- 石家庄冠宇环保设备有限公司2013年2月17日 11:05 点击：1706
| 紫外线消毒器实际上是属于一种低压汞灯。低压汞灯是利用较低汞蒸汽压（<10-2Pa）被激化而发出紫外光，其发光谱线主要有两条：一条是253.7nm波长；另一条是185nm波长，这两条都是肉眼看不见的紫外线。 用来照明用的日光灯、节能灯也属于低压汞灯，依靠低压汞蒸汽被激发后发射紫外线，其中254nm波长的紫外线照射到荧光粉上再发出可见光，如果改变荧光粉的成分和比例，它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。 紫外线消毒器不需要转化为可见光，253.7nm的波长就能起到很好的杀菌作用，这是因为细胞对光波的吸收谱线有一个规律，在250~270nm的紫外线有最大的吸收，被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA，它起到一种光化作用，紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。 -日光灯和节能灯使用普通玻璃做成的，253.7nm紫外线透不出来，不能用做杀菌用的灯，石英玻璃对紫外线透过率高，达90%，是做杀菌灯的最佳材料，但是石英玻璃的性能与普通玻璃在性能上有很大的差别(主要是热膨胀系数不同)，封接不能用普通的自动化程度较高的圆封的办法，这使得杀菌灯生产制造的技术含量要高于普通节能灯。 有一种透紫外线的玻璃，即通常所说的高硼玻璃，它对紫外透过率约是石英玻璃的60%，它的生产工艺与节能灯一样，使得它的成本与价格比石英玻璃生产的杀菌灯相差很远，几瓦的灯管只需几元，但它在性能上远比不上石英杀菌灯。表现在如下几方面： 1、透过率不同，在同样规格经同样镇流器测试，石英玻璃杀菌灯紫外线强度是高硼玻璃杀菌灯的1.5倍以上； 2、高硼玻璃灯紫外光强度很容易衰减，它点灯数百小时后其紫外光强度就大幅下降，降到初始时的50%-70%。在用户手上，虽然看到灯管还是亮的，但它可能已不起作用了。而石英玻璃的光衰减程度要远小于高硼灯，如果生产工艺过关，石英灯的光衰减在经点灯2000-3000小时，光衰减到初始时的80%-70%，以后只要灯不灭，光衰的幅度会越来越小。 国内杀菌灯的客户可能会了解菲利浦的杀菌灯，菲利浦有一种杀菌灯是用一种接近普通玻璃的玻璃生产的，而非石英玻璃制造的，其透光率接近石英玻璃的透过率，比中国的高硼玻璃灯要高得多，可使用自动化程度较高的节能灯生产工艺生产，这种灯主要依靠他们炼制这种玻璃的技术。它的缺点是不能产生臭氧。 石英杀菌灯的另一个特点是可发出臭氧。由于石英玻璃对短波185nm的紫外线透过率也高，185nm的紫外线能电离空气产生臭氧，臭氧浓度高对人体不利，但在无人场合时能使用，臭氧也能杀菌、消毒，恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。 有些场合不能有臭氧，也可使用石英杀菌灯，这种石英玻璃在炼制的时候就加了一种元素--钛（Ti），使它透过紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响，即通常所说的无臭氧杀菌灯。 从以上分析，做杀菌灯用石英玻璃是最佳选择。在国内，医疗卫生领域，早已不推荐使用高硼杀菌灯，在美国、加拿大、日本生产紫外线杀菌灯普遍都采用石英玻璃。 但是,用石英玻璃生产的杀菌灯还不一定能做的好，因为还需要解决二个大问题。 1、成本较高 前面已提及，由于石英玻璃特殊性质，使得石英杀菌灯的生产不能规模化，机械化生产，而只能以手工来生产，使得石英杀菌灯的成本较高。国内厂家生产的紫外线杀菌灯数十元一只，国外进口中国的要上百元甚至几百元。价格高，阻碍它的进一步推广运用。 2、光衰较大 ----石英杀菌灯还可能出现一个问题--寿命不长。寿命不长有两个概念：一个是点灯寿命不长，就是点不了多长时间，灯熄了，这主要是电极处理不好。在石英加工过程中，需用高温，如果处理不当，会导致阴极受损，点一段时间灯灭了；第二个概念是指有效寿命，即使灯不熄，但它的紫外光强度衰减快，达到30%，按行业标准YY/T0160-94规定，就算灯已寿终。YY/T0160-94规定石英杀菌灯的有效寿命必须大于1000小时，而美国、日本灯过有关标准杀菌灯需大于9000小时。显然说明我国的紫外线杀菌灯的质量水平比国外的要低得多。 Cnlight.Com根据这一现状，于2000年初开始组织力量研究高强度、长寿命的紫外线低压汞灯（通俗称法叫杀菌灯）经过一年多的努力，我们攻克了这一课题，并在以下二方面我们确定了优势。 一、成本 目前国内生产石英杀菌灯的厂家都以手工为主，尤其是主要工序--封接采用手工，使得产品成本普遍较高，产品的一致性差，可靠性难以保证。容易出现的问题是慢性漏气，慢性漏气的主要原因就是石英与电极封接不好。华星采用自动封接方法，生产效率和成品率大大提高，漏气现象<0.5%，可靠性大大提高，而且单位成本比同行显著降低，价格具有很强的竞争力。 二、有效寿命一般厂家生产的石英杀菌灯其点灯点数小时都无问题，但是很多时候灯管未熄就不能用了，比如说医院用的30瓦石英消毒灯，初始一般有100μW/cm2（1.0米处）用过一段时间后（约1500小时），再用紫外探头测（在1.0米处）低于70μW/cm2，此时灯管则要换新，以免消毒效果不好。 造成紫外线强度光衰减的原因从机理上分析很复杂，对于荧光灯（如节能灯）的光衰，理论上已有较为成熟的认识，如1999年复旦大学和Cnlight.Com合作研究了"紧凑型节能灯光衰机理分析"获教育部颁发的一等奖。但是石英紫外灯的光衰与荧光灯光衰从机理上分析不完全相同，因为石英玻璃与荧光灯的加工过程不同，石英玻璃要用到高温夹封；第二，石英玻璃本身与普通玻璃在其原料、生产过程就不同，其性质相差更大，它对于紫外光衰有一定影响。 对于"石英紫外灯光衰机理"的研究，华星光电有限公司技术发展中心正在进一步深入，但是对于如何减轻紫外光衰已有十分有效、可靠的办法。 这种办法是经过特殊的处理，使得紫外光强度衰减降低在整个寿命期间只有20%左右。比如30瓦灯初始时紫外光强为100μW/cm2（1.0米处），即使点到6000小时以上，其紫外光强还有80-90 μW/cm2，7000小时254nm紫外线强度还大于70μW/cm2，这种技术在菲利浦也有类似的应用。使得长寿命的紫外线杀菌灯成为可能。 紫外线消毒器一般用来对空气、物体表面、水来进行消毒灭菌。254nm波长能对细菌和病毒能有效的杀灭，前人早已进行过大量的研究，是不用怀疑的事实。紫外线杀菌的特点是广谱性，有些高温都难以消灭的病毒，用紫外线能很快的消灭，这是由于紫外线的杀菌机理与其它方法不同。 紫外线对细菌和病毒的杀灭与紫外线照射剂量有关，照射剂量=照射时间（S）×照射强度（μW/cm2），照射剂量理论上一般设计要求大于30000μW/cm2 如果紫外线强度低，只要时间长，可与强度稍高时达到同样的效果，如果在时间不允许久的情况下，需选择高强度大功率的紫外线灯。一般情况各种细菌和病毒所需杀灭的照射剂量不同，在被杀灭点测出照射强度就可计算出照射时间，对被消毒的对象不了解的情况下，一般需延长照射时间来确保杀菌效率。 由于紫外线会杀死细胞，因此紫外线消毒时要注意不能直接照射到人的皮肤，尤其是人的眼睛，紫外线杀菌灯点亮时不要直视灯管，由于短波紫外线不透过普通玻璃，戴眼镜可避免眼睛受伤害。如果不小心眼受伤，一般情况也无关大碍，就象被太阳光灼伤一样，严重的可滴眼药水或人乳，帮助复原。在有人的场合，不要使用有臭氧灯管，臭氧浓度高时对人不利。 紫外线消毒杀菌用途很广，医院、学校、托儿所、电影院、公交车、办公室、家庭等，它能净化空气，消除霉味，次外还能产生一定量的负氧离子，经紫外线消毒的房间，空气特别清新。在公共场合，经紫外线消毒，可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。 长寿命的紫外线杀菌灯在水消毒、环保工程方面的应用意义重大，水消毒设备如纯水系统，一般在24小时都运转，紫外线杀菌灯的寿命和可靠性都要求高，如果灯管寿命短，更换灯管成本高，而且很不方便。 紫外线消毒器在水消毒方面的应用，八十年代开始在西方国家流行，九十年代开始在中国推行，它比传统的氯气消毒有无可比拟的优越性。氯气消毒：会在水中形成一种氯的化合物，这是一种致癌物，而且氯气浓度高时也会有一种味道，如果喝生水，会明显地闻到这股怪味。现在水消毒还有一种方法：臭氧，臭氧也能杀菌，但其浓度高时，臭氧分解的时间就要延长，很可能就会经近距离管道输送到居民房内。臭氧水据说能美容、洗菜，但不能喝，而且其味道难闻。如果浓度降低，杀菌能力又要减弱。此外臭氧消毒还要防止泄漏。 所以，紫外杀菌在水消毒有无可比拟的优势：紫外线强度可测、可监控，可做到在线控制，及时了解消毒效果，而且不会带有任何副作用，在水消毒领域有不可估量的前景。 |
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