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短波紫外線燈的殺菌原理

紫外線是一種肉眼看不見的光波,存在于光譜紫外線端的外側(cè),故稱之為紫外線,依據(jù)不同的波長范圍，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，為的殺菌波段，波段中之波長點(diǎn)是253.7nm。

短波紫外線燈的光譜圖

現(xiàn)代紫外線xiaodu技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)和物理化學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計的高效率，高強(qiáng)度和長壽命的C波段紫外光發(fā)生裝置，產(chǎn)生的強(qiáng)紫外C光照射流水（空氣或固體表面），當(dāng)水（空氣或固體表面）中的各種細(xì)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光輻射后，其細(xì)胞中的DNA結(jié)構(gòu)受到破壞，從而在不使用任何化學(xué)藥物的情況下殺滅水中的細(xì)菌、病毒，以及其它致病體，達(dá)到xiaodu和凈化的目的。

UV-C波長通過破壞DNA結(jié)構(gòu)使微生物無法繁殖而使其失活。無法繁殖的生物不能再感染或引起疾病。UVGI在空氣xiaodu中的使用可以追溯到1940年代，當(dāng)時它被用來控制醫(yī)院內(nèi)結(jié)核的傳播。如今，UVGI空氣xiaodu已發(fā)展為包括用于住宅，醫(yī)院，商業(yè)和工業(yè)建筑以及機(jī)場等公共設(shè)施的空氣xiaodu的復(fù)雜系統(tǒng)。目前使用的UVGI空氣xiaodu系統(tǒng)的類型包括可移動或壁掛安裝為高空單元的單室再循環(huán)設(shè)備，以及用于加熱，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)的管道安裝系統(tǒng)。254 nm的UV波長（稱為紫外線殺菌輻射（UVGI））在工業(yè)中被廣泛使用，以滅活各種微生物，例如細(xì)菌，病毒和霉菌。因此，在PCO系統(tǒng)中使用UVGI起到了激活光催化劑和微生物xiaodu的雙重作用。

短波紫外線燈的應(yīng)用

(1)在表面殺菌中的應(yīng)用，UV表面殺菌裝置廣泛應(yīng)用于食品、電子、半導(dǎo)體、液晶顯示器、等離子電視、水晶振動子、精密器件、化工、醫(yī)學(xué)、保健、生物、飲料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。短波紫外線燈照射食品、材料等表面，具有快速高效、無污染的殺菌效果，從而維持產(chǎn)品的高品質(zhì)。與傳統(tǒng)的殺菌方法相比，表面殺菌具有殺菌速度快，可進(jìn)行連續(xù)處理和批量處理，操作簡單，環(huán)保無二次污染等特點(diǎn)。

(2)在水處理中的應(yīng)用。使用短波紫外線燈進(jìn)行水處理有浸沒式和過流式兩種方法，直接把紫外燈放入水中，稱為浸沒式；紫外燈放入套管里使用，稱為過流式。目前主要采用的是過流式的方法。過流式的設(shè)備工作原理是經(jīng)水泵產(chǎn)生壓力的一定流速的水流，流過能透紫外線的石英套管外圍，由紫外線燈產(chǎn)生紫外線對水進(jìn)行xiaodu、殺菌。其特點(diǎn)是水流流速很快，一般在石英外套流過的時問為不超過1s，因此要求短波紫外線燈的紫外線強(qiáng)度是很高的。

(3)在醫(yī)療環(huán)境衛(wèi)生中的應(yīng)用。利用短波紫外線燈對空氣進(jìn)行殺菌在醫(yī)院已有幾十年的歷史，有靜態(tài)空氣直接照射法和流動空氣xiaodu法。靜態(tài)空氣直接照射法采用紫外線xiaodu燈直接照射，其缺點(diǎn)是照射不到的地方不能xiaodu，xiaodu時人不能在場。流動空氣xiaodu法采用動態(tài)空氣xiaodu機(jī)，這種xiaodu機(jī)恰好可彌補(bǔ)以上兩點(diǎn)缺陷。流動空氣xiaodu機(jī)工作原理是通過室內(nèi)空氣循環(huán)，對通過xiaodu機(jī)內(nèi)的空氣進(jìn)行殺菌，從而達(dá)到對整個室內(nèi)的空氣xiaodu的目的。這類xiaodu機(jī)的結(jié)構(gòu)大多取用家用空調(diào)的室內(nèi)機(jī)的外殼。流動空氣xiaodu機(jī)，現(xiàn)在已發(fā)展成為包括殺菌空調(diào)，空氣凈化器在內(nèi)的各種xiaodu設(shè)備等。用途也普及化，以往只在醫(yī)院里使用的產(chǎn)品，現(xiàn)在走向了家庭，辦公室，公告場所。功能也多樣化，以往僅僅用來殺菌的產(chǎn)品現(xiàn)在可用于保健、預(yù)防作用，成為健康相關(guān)產(chǎn)品 [1] 。

(4)衛(wèi)生和無菌xiaodu是生產(chǎn)加工灌裝和包裝食品時的必要要求。使用紫外線燈xiaodu是一種常用的成本效益好且極為環(huán)保的方式，替代了頻繁地使用化學(xué)過程。

1.包裝材料的表面xiaodu：在灌裝廠，在表面上的細(xì)菌只要讓它們接觸到的短波UV-C輻射就會被殺死。包裝材料純度的程度用于判斷包裝材料是否為不合格包裝。
例如，紫外線xiaodu會應(yīng)用在日用品和飲料的灌裝機(jī)，應(yīng)用于蓋子、杯子、覆蓋和箔包裝飲料以及奶制品和其他食品的制冷。因用紫外線xiaodu技術(shù)，短波紫外線燈能延長食品的保質(zhì)期。
2.傳送帶上：應(yīng)用于肉，魚，土豆制品，水果和蔬菜的運(yùn)輸中。要進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就要進(jìn)一步加強(qiáng)食品加工過程中的衛(wèi)生進(jìn)程。
3.食物表面的xiaodu：例如水果和蔬菜制品和硬奶酪的表面xiaodu。

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短波紫外線燈應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問題

一、紫外線燈管的輻照強(qiáng)度問題:
我國紫外線燈70 uw/cm2(1m距離處)者幾乎占50_80%,對照衛(wèi)生部xiaodu技術(shù)規(guī)范的要求,合格率不足50%.一些使用單位短波紫外線燈輻照強(qiáng)度小于70uw/cm2(1m處).有的甚至小于40uw/cm2仍在使用.要知道,每種微生物都有其特定的紫外線殺滅劑量閥值.殺菌劑量(K)是照射強(qiáng)度(I)和照射時間(t)的乘積,K=It.從式中可以看出高強(qiáng)度短時間或低強(qiáng)度長時間照射均能獲得同樣的滅菌效果.然而,若紫外線強(qiáng)度小于40uw/cm2,則再延長照射時間也不能起到滿意的滅菌效果,這中間存在著微生物的損傷修復(fù)問題,故意以提高照射強(qiáng)度為主

二、紫外線輻照的空間范圍問題:
不少短波紫外線燈使用單位忽視紫外線輻照的有效空間范圍,只考慮與計算輻照的平面面積.每一xiaodu的空間,除面積因素外,高度有高有低,總的空間范圍有大有小,使用短波紫外線燈應(yīng)計算總的空間立方采用相應(yīng)功率的短波紫外線燈,一支30w短波紫外線燈的有效滅菌空間范圍應(yīng)小于30立方米,一般認(rèn)為,每一立方米空間的短波紫外線燈功率應(yīng)大于1-1.5w,在使用中應(yīng)引起注意.

三、燈管懸掛的輻照距離:
使用短波紫外線燈應(yīng)注意被xiaodu物體與短波紫外線燈的輻照距離,即燈管的懸掛高度應(yīng)小于2.5米,一些使用單位燈管懸掛高度大于2.5米,甚至大于3,4米的都有.紫外線的輻照強(qiáng)度與輻照距離幾乎成反比,懸掛太高,勢必影響滅菌的效果.

四、紫外線輻照強(qiáng)度衰退問題:
短波紫外線燈隨著使用時間的延長,輻照強(qiáng)度會逐漸衰退.經(jīng)多方測定,石英燈管使用1000小時后,衰退率小于20%,而高硼燈管使用200小時后,衰退率大于30%,加上高硼燈管本身的輻照強(qiáng)度就小于70uw/cm2,因此使用中應(yīng)選用石英短波紫外線燈管.

石英短波紫外線燈的特點(diǎn),主要是輻照強(qiáng)度高,衰退慢.石英燈管的原料是采用天然水晶石,透紫率達(dá)80%以上,而高硼玻璃的透紫率不足50%,透紫率低,輻照強(qiáng)度也低了.

五、應(yīng)用中還應(yīng)注意燈管的擦拭與保潔:
新燈使用時,可先用75%的酒精紗布擦拭燈管,清除灰塵與油跡對燈管的污染.使用過程中,定期擦拭,做好燈管的保潔工作,以免影響透紫率及輻射強(qiáng)度.

六、使用短波紫外線燈還應(yīng)注意防止紫外線的輻射損傷問題:
主要防止紫外線對眼,臉部位的輻射損傷,尤其是注意對眼結(jié)膜的輻射損傷.臉部受輻射損傷后,眼睛紅腫,流淚,刺痛,較電光眼損傷更為嚴(yán)重.三四天后才能.(萬一眼結(jié)膜為紫外線輻射損傷,可用人乳滴眼,半小時一次,三至四次效果更佳).防止方法:以避免正視光源為主,在對短波紫外線燈進(jìn)行輻射強(qiáng)度監(jiān)測復(fù)查時,用特制的輻照強(qiáng)度或墨鏡作防護(hù)面罩,防護(hù)鏡,但千萬不要用石英玻璃為原料制作的防護(hù)器材,因石英玻璃對紫外線的透紫率在80%以上,而普通玻璃對紫外線幾乎不能透過,可以有效地防止紫外線的輻射損傷.

七、加強(qiáng)短波紫外線燈輻照強(qiáng)度的監(jiān)測:

在紫外線xiaodu應(yīng)用中是一件至關(guān)重要的工作.各使用單位對使用中的短波紫外線燈,應(yīng)三至六個月用輻照計作一次強(qiáng)度檢測,衛(wèi)生防疫監(jiān)測部門應(yīng)每半年(一年二次)對使用短波紫外線燈的單位進(jìn)行強(qiáng)度監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠的燈管應(yīng)及時更換.紫外線輻照計應(yīng)每年需作一次計量標(biāo)定,以保證其準(zhǔn)確性能,監(jiān)測輻照強(qiáng)度時,必需按衛(wèi)生部技術(shù)規(guī)范中測定條件,電壓220V,溫度20'C,RH<60%進(jìn)行監(jiān)測,開燈五分鐘后穩(wěn)定強(qiáng)度為所測短波紫外線燈的輻照強(qiáng)度.

八、應(yīng)注意短波紫外線燈管質(zhì)量評估的影響因素:

紫外線燈管的質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)是衛(wèi)生部xiaodu技術(shù)規(guī)范,也就是對輻照強(qiáng)度有關(guān)規(guī)定.燈管的輻照強(qiáng)毒符合要求,也必然會有滿意的滅菌效果.然,對燈管的輻照強(qiáng)度過測定的影響因素是多方面的:衛(wèi)生部xiaodu技術(shù)規(guī)范中測定條件是否符合紫外線強(qiáng)度輻照計是否標(biāo)準(zhǔn)鎮(zhèn)流器功率是否偏差起輝器質(zhì)量如何都是燈管強(qiáng)度評估影響因素.使用中應(yīng)引起注意.

另外,石英玻璃管對紫外線的各種波段:A玻,B玻,C玻及真空玻都能透過,其中185nm能產(chǎn)生臭氧,而在熔燒石英玻璃管時,加入微量氧化鈦(0.01-0.05%)和0.07%氧化鋁,小于200nm的紫外線就不能透過管壁被吸收,臭氧的濃度過高,對人體有危害,則在有人員工作的環(huán)境中選用低臭氧短波紫外線燈.臭氧短波紫外線燈,既有高強(qiáng)度輻照,又有高濃度臭氧,且無滅菌死角,xiaodu效果更好,無人員工作的環(huán)境可選用臭氧短波紫外線燈,以提高滅菌效果.總的來說,應(yīng)按不同的環(huán)境和需要選取不同類型的短波紫外線燈.