紫外線消毒的特點及應用

（煙臺維佳半導體科技有限公司，山東煙臺 264006）

0.引言

自20世紀初以來，紫外線消毒作為一種有效的消毒方法被廣泛應用于水處理領域。然而，在氣體消毒方面，紫外線消毒技術經過了很多次的技術改進。20世紀20年代紫外線消毒技術開始在空氣消毒中運用，結果表明該方法是可行的。但是，自1936年以來，在醫院手術室中開始嘗試使用紫外線消毒技術。1937年在風疹傳播中首次使用了紫外線消毒技術，取得了很好的效果[1]。在我國，紫外線消毒技術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院、實驗室等一些特殊場合使用。其主要缺點是消毒時人員不能在場。20世紀80年代，我國研制出一種類似于空氣自凈機的循環空氣紫外線空氣消毒裝置，其缺點是消毒范圍較窄不能大面積使用。

1.紫外線消毒技術研究的意義

國外紫外線輻射在微生物控制、紫外線照射、室內循環空氣消毒、風道系統消毒等方面得到了廣泛的應用。紫外線消毒不僅應用于醫院和診所，還可以應用于流行性傳染病爆發的地區，例如避難所和監獄等。我國在紫外線消毒家屬方面還有很多技術缺陷，在此，借鑒國外技術理論，針對室內微生物污染控制和風道消毒中對紫外線消毒技術的運用,從理論上和實驗上研究了紫外線在空間和風道中的分布，為紫外線消毒在空氣環境中的應用提供了參考。

2.紫外線消毒技術概述及特點

2.1 紫外線消毒技術的原理

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，隨著波長的增加或減少，細菌的影響明顯減小。大多數廠家生產的紫外線殺菌燈，紫外線波長為254nm，254nm紫外線殺菌主要包括室內紫外線殺菌和管道紫外線殺菌。紫外線殺菌的機理是微生物的核酸、蛋白質和酶原生質的化學變化和死亡。它具有殺菌作用，可殺滅多種微生物。不同微生物對紫外線的敏感性不同，其中革蘭陰性桿菌對紫外線敏感性最高，革蘭陽性桿菌次之，它們又是芽細胞[2]。

表1 紫外線在不同波長下的消毒效果統計

2.2 紫外線消毒技術受空氣溫度和濕度影響較大

空氣中的溫度對紫外線消毒效果有著很大影響，在溫度達到攝氏零下20℃以下時，紫外線無法完成消毒效果，這是因為紫外線輻射無法在低于攝氏零下20℃時的環境下出現，所以在這種低溫下紫外線就會失去殺菌消毒的效果。同樣的，當環境溫度很高時，紫外線燈的殺菌效果也會下降。這是因為當室溫過高時，會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℃環境下的自吸收增大，輻射強度減小，殺菌效果降低。空氣溫度為攝氏20℃時殺菌效果最好。由于我們的室內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，除一些特殊場合之外，環境溫度對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變化，將會影響到紫外線在空氣中的穿透能力。當空氣中的水分和塵埃比重變大時，紫外線穿透能力變弱，消毒效果也會隨之減弱。此外，研究表明，當空氣相對濕度從25%增加到75%時，細菌的存活率從24%增加到64%。在一些紫外線殺菌燈的設計中，通常以相對濕度60%為基準，當濕度增加時，為了殺菌效果，也應相應地增加紫外線輻射量。如果室內相對濕度分別為70%、80%、90%時，為了達到相同的殺菌效果，需分別增加50%、80%、90%的輻射量。

在紫外線殺菌過程中，當空氣濕度逐漸增加時，細菌的存活率也在逐漸增加。一般情況下，在進行紫外線殺菌燈的設置時，保持濕度在60%作為殺菌標準，當濕度增加時，為了殺菌效果，也應相應地增加紫外線輻射量。

3.紫外線消毒技術的應用分析

3.1 紫外線消毒技術在污水處理中的應用

紫外線消毒技術在污水處理中的應用有以下幾點：

（1）紫外線在水中的照射受到多種環境因素的影響，比如水中的微生物、水質的高低等，所以在進行紫外線設置時要充分考慮到各種水環境的影響。同時，也有對污水的排放標準進行分析，不同的污水排放對菌群也會產生不同的影響，在選擇紫外線電子管設計時進行有針對性的選擇。

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

（3）紫外線消毒的運用還要理解資本運作的情況和業主的要求，確定使用過程中的清洗方法和操作過程，確定手動清洗和機械清洗(包括純機械和機械)，另一個鎮流器與紫外線模塊分離或結合安排決定了消毒系統類型和規模的投資。

（4）紫外線消毒時間要準確掌握，還要對排水量有一個明確的標準，直接確定燈管數。

3.2 紫外線上照法

防護循環空氣紫外線消毒器是安裝在防護風扇驅動裝置內的紫外線燈，可使空氣有組織地在紫外線區循環，同時防止紫外線輻射對人體造成傷害。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，并得到一定的應用[3]。

在使用屏蔽式循環紫外線消毒器時，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模式。屏蔽式循環紫外線消毒器對消毒器覆蓋區域下的空氣消毒率可達99%，但對整個房間的消毒效果卻大大降低。這是因為房間里只有一小部分空氣通過一個屏蔽的循環風紫外線消毒器。為了提高屏蔽式循環風紫外線滅菌器對室內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大部分空氣得以循環，才能使大部分空氣流入消毒器覆蓋范圍，這也是該設備的主要缺點。

紫外線輻射法是通過房間下面的自然對流或強制對流，將空氣中的細菌流入到房間頂部的紫外線輻射區域。因此，紫外線照射對室內粉塵污染的控制效果與室內空氣進入照射區域的情況有直接關系。紫外線輻射區域中的空氣決定了殺菌消毒效果，進入有效區域的空氣量大，紫外線照射殺菌效果好；如果進入紫外線照射區域的空氣量較小，紫外線照射的殺菌效果較差。

4.結語

隨之殺菌技術的不斷發展，紫外線消毒技術也在逐漸得到越來越廣泛的應用。紫外線消毒技術有其自身的優勢，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域，市場應用前景廣闊。但是在具體實施過程中，要根據消毒場所進行不同的實施應用，以確保紫外線殺菌消毒的作用得到最大的發揮。