紫外線的消毒原理和方法

紫外線應用已經有幾十年的歷史。

但是由於其技術複雜，

使其應用受到限制。

經過近二十年的研究和實踐，以紫外線為主組成的複合應用技術，以其良好的處理效果成為人們生活的首選。本文主要闡述了紫外線對人們生活影響

和基本原理。

目前，消毒方法可分為兩大類，

即化學消毒法和物理消毒法。化學消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外線消毒等。

紫外線殺菌消毒原理是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中

的

DNA（

脫氧核糖核酸

）

或

RNA（

核糖核酸

）

的分子結構，造成生長性細胞死亡和

（

或

）

再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。經試驗，紫外線殺菌的有效波長範圍可分為四個不同的波段：

UVA

（

400

～

315nm

）、

UVB

（

315

～

280nm

）、

UVC

（

280

～

200nm

）和真空紫外線（

200

～

100nm

）。其中能透過臭氧保護層和雲層到達地球 表面的只有

UVA

和

UVB

部分。就殺菌速度而言

，

UVC

處於微生物吸收峰範圍之內，可在

1s

之內透過破壞微生物的

DNA

結構殺死病毒和細菌， 而

UVA

和

UVB

由於處於微生物吸收峰範圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數小時才能起到殺菌作用，在實際工程的數秒鐘水力停留（照射）時間內，該部分實際上屬於無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱，燈管和套管需要採用極高透光率的石英，一般用半導體行業降解水中

的

TOC

，不用於殺菌消毒。因此，給排水工程中所說 的紫外光消毒實際上就是指

UVC

消毒。紫外光消毒技術是基於現代防疫學、醫學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的

UVC

波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。

研究表明，紫外線主要是透過對微生物

（

細菌、病毒、芽孢等病原體

）

的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達到消毒的目的。 紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯和形成光化產物等，從而改變了

DNA

的生物活性， 使微生物自身不能複製， 這種紫外線損傷也是致死性損傷。紫外線消毒是一種物理方法， 它不向水中增加任何物質， 沒有副作用，這是它優於氯化消毒的地方，它通常與其它物質聯合使用，常見的聯合工藝有

UV+H2O2

、

UV+H2O2+O3

、

UV+TiO2

。

紫外線是一種肉眼看不見的光波，

存在於光譜紫外線端的外側，

故稱之為紫外線，依據不同的波長範圍，被割分為

A

、

B

、

C

三種波段，其中的

C

波段紫外線波長在

240

－

260nm

之間，為最有效的殺菌波段。

現代紫外線消毒技術是基於現代防疫學、光學、生物學和物理化學的基礎上，利用特殊設計的高效率，高強度和長壽命的

C

波段紫外光發生裝置，產生的強紫外

C

光照射空氣或物體表面，當空氣或固體表面中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外

C

光輻射後，其細胞中的

DNA

結構受到破壞， 從而在不使用任何化學藥物的情況下殺滅細菌、 病毒， 以及其它致病體，達到消毒和淨化的目的。它具有高效、廣譜、價廉、長壽、操作簡便、執行費用低、不產生任何二次汙染的優點。

紫外線是一種比可見光波長還短的光線，它可以根據波長分為三種：

A

光：短期效應會造成曬紅、 曬黑、光敏感反應， 長期則會產生皺紋、 黑斑、面板老化。

B

光：短期效應是曬紅、曬黑、曬傷，長期影響會長皺紋、黑斑、面板癌。

C

光：因臭氧層無法到達地表，短期看不出來，但長期會產生面板癌。

我們可以清楚瞭解，容易造成曬傷的是

B

光；也就是說，當你興高采烈的到海灘去曬得又紅又痛，還脫了一層皮回來，就是紫外線

B

光的短期作用。“室內紫外線曬黑法 ”就是利用 “趨吉避凶 ”的原理，避開紫外線

B

光，只用紫外線

A

光，這樣短期內就可以達到曬黑的效應，卻沒有曬傷的顧慮。也就是在裝設有許多紫外線

A

光燈管的機器內，循序漸進的增加曝曬的時間，來達到逐漸變黑的目的。

1

紫外線消毒的優點

1。1

紫外線消毒無需化學藥品，不會產生

THMs

類消毒副產物。

1。2

殺菌作用快，效果好。

1。3

無臭味，無噪聲，不影響水的口感。

1。4

容易操作，管理簡單，執行和維修費用低。

2

紫外線消毒在實際中的應用情況

大多數紫外線裝置利用傳統的低壓紫外燈技術，也有一些大型水廠採用低壓高強度紫外燈系統和中壓高強度紫外燈系統，由於產生高強度的紫外線可能使燈管數量減少

90%

以上，從而縮小了佔地面積，節約了安裝和維修費用。

3

適用範圍及條件

3。1

紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽胞、分枝桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物汙染的表面，水和空氣均可採用紫外線消毒。

3。2

紫外線輻照能量低，穿透力弱，僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時必須使消毒部位充分暴露於紫外線下。

3。3

用紫外線消毒紙張、織物等粗糙表面時，要適當延長照射時間，且兩面均應受到照射。

3。4

紫外線消毒的最適宜溫度範圍是

20

－

40

℃，溫度過高過低均會影響消毒效果，可適當延長消毒時間，用於空氣消毒時，消毒環境的相對溼度低於

80

％ 為好，否則應適當延長照射時間。

3。5

用紫外線殺滅被有機物保護的微生物時，應加大照射劑量。空氣中的懸浮粒子也可影響消毒效果。

4

紫外線使用方法

4。1

對物品表面的消毒

4。1。1

照射方式最好使用行動式紫外線消毒器近距離移動照射，也可採取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內照射。

4。1。2

照射劑量和時間

不同種類的微生物對紫外線的敏感性不同，用紫外線消毒時必須使用照射劑量達到殺滅目標微生物所需的照射劑量。殺滅一般細菌繁殖體時，應使照射劑量達到

10000uW。s

／

cm2

；殺滅細菌芽孢時應達到

100000uW。s

／

cm2

；病毒對紫外線的抵抗力介於細菌繁殖體和芽胞之間；真菌孢子的抵抗力比細菌芽孢更強，有時需要照射到以對

600000uW。s

／

cm2

；在消毒的目標微生物不詳時，照射劑量不應低於

100000uW。s

／

cm2

。 輻照劑量是所用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強度和照射時間的乘積。因此，根據紫外線光源的輻照強度，可以計算出需要照射的時間。例如，用輻照強度為

70uW

／

cm2

的紫外線表面消毒器近距離照射物品表面；選擇的輻照劑量是

100000uW。s

／

cm2

；則需照射的時間是：

100000uW。s

／

cm2

÷

70uW

／

cm2

＝

24

分鐘。

4。2

對室內空氣的消毒

4。2。1

間接照射法

首選高強度紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可以，

而且可在室內有人活動時使用，一般開機消毒

30min

即可達到消毒合格。

4。2。2

直接照射法

在室內無人條件下，可採取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。採用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈（

30W

紫外線燈，在

1。0

米處的強度＞

70 uW

／

cm2

）的數量為平均每立方米不少於

1

．

5W

照射時間不少於

30min

。

5

使用紫外線的注意事項

5。1

在使用過程中，應保持紫外線燈表面的清潔，一般每一週用

95%

無水酒精棉球擦拭一次，發現燈管表面有灰塵、油汙時，應隨時擦拭。

5。2

用紫外線燈消毒室內空氣時。 房間內應保持清潔乾燥， 減少塵埃和水霧， 溫度低於

20

℃或高於

40

℃，相對溼度大於

60

％時應適當延長照射時間。

5。3

用紫外線消毒物品表面時，應使照射表面受到紫外線的直接照射，且應達到足夠的照射劑量

。

5。4

不得使紫外線光源照射到人，以免引起損傷。