紫外線殺菌器特點及應用
我們都了解,最便宜、最方便的消毒殺菌方式是太陽光,實際上,我們只是運用太陽光源中之紫外線作為殺菌工具。紫外線一直被人們普遍采用,因為它不但方便、便宜、無污染且無殘留物,其惟一缺點是在良好的天氣環境下才能取得。
在1878年,Downee and Blunt已發現紫外線的殺菌能力,但當時仍沒有產生紫外線的方法,故這一發現未能應用。
1901年,Cooper and Hewitt發明了水銀電弧紫外線燈,但受制于當時燈絲材料、真空技術、石英純度等技術的局限,水銀電弧燈的壽命不長,而UV-C的效率也低,但水銀電弧燈的發明,為人類使用紫外線殺菌打開了大門。
1940年美國發明了水銀燈后才有所改變。低壓水銀燈的特點是工作穩定,紫外線效率高(能量中30-40%轉化為殺菌功耗),再加上石英提純,及真空技術提高,低壓水銀紫外線燈壽命可長達10000小時(原強度的80%)。低壓水銀燈的發明,使紫外線應用有很大的發展。
美國對UV消毒設備應用比歐洲略慢,這種情況到20世紀70年代有所改變。在此之前,美國主要用氯消毒。隨著急劇城市化及城市生活污水廠的大量興建,大量的污水經氯消毒后排入自然水體并作為飲用水水源,造成污水廠下游水體嚴重的氯污染。這些污染有:
①余氯:污水廠為維持殺菌效果,要在排放水中保持余氯,余氯排入自然水體,會把水中的微生物、藻類等殺死。把水體② 自1801食物鏈的最低層摧毀,微生物及藻類死亡,使小魚、蝦及其它殼類生物的食物不夠而數量減少,進而影響其它水產物的數量及平衡。
②氯消毒還會產生致癌的氯氮化合物,氯在殺死微生物的過程中和致癌的細胞中的有機物產生氧化反應,其中的副產品有氯氨及氯鹵化合物,其中THM(trihalgen methane)是致癌物質。THM在水產物體內累積,人類食用后也會留在人體內,引發癌癥。
紫外消毒器工作原理
紫 外線是電磁波的一種,原子中的電子從高能階跳到低能階時,會把多余能量以電磁波釋出。電磁波的能量越強,波長越短,人類肉眼能看見的波長400nm- 780nm(1nm=10-9m),對肉眼來說,400nm的電磁波顯示成蘭色、紫色,780nm的電磁波顯示成橙色、紅色。紫外線是指波長比400nm 還短的電磁波,因其光譜在紫色區之外,故名為紫外線(Ultraviolet,簡稱UV)。紫外線通指是波長在100-400nm的電磁波,人的眼睛不能 看到紫外線。
100-400nm波長的紫外線,按其對人體的影響及功能,UV-A,UV-B,UV-C和V-UV。
UV-A是指波長在315-400nm的紫外線,UV-A能使人的皮膚產生黑色素,使皮膚變黑。
UV-B是在波長在280-315nm的紫外線,UV-B能致癌,令皮膚起皺紋老化。
UV-C的波長在200-280nm,其中有254nm波段有殺菌、消毒效能。
波長在240-270nm的UV-C能直接破壞細胞、病毒的DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸),使微生物迅速死亡。
波長在100-200nm的VUV185nm能產生臭氧,而在空氣中或溶解在水中的臭氧,能把微生物的細胞壁以氧化作用破壞,使微生物立刻死亡。
紫外線殺菌原理
在地球上所有以知的生命形式,都是以DNA及RNA作為繁殖、遺存的基礎。DNA及RNA都以4種化學物單元組成
A--Adenine腺嘌呤
T--Thymine胸腺嘧啶
C--Cytosine胞核嘧啶,氧氨嘧啶
G--Guanine烏嘌啶(核酸的基本成分)
細胞繁殖時,DNA中的長鏈打開,打開后每條長鏈長的A單元會尋找T單元連合,每條長鏈都可復制出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條,恢復原來分裂前的完整 DNA,成為新生細胞的基礎。波長在240-270nm的紫外線能打破DNA生產蛋白質及復制的能力。細菌病毒的DNA,RNA受破壞后其生產蛋白質的能 力和繁殖能力均已喪失。因細菌,病毒一般生命周期很短,不能繁殖的細菌,病毒就會迅速死亡 。
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