紫外线及应用

紫外线杀菌消毒技术原理

虽然传统的化学消毒方法在给水和污水处理中被普遍采用，但是由于向水中投加化学消毒剂或多或少会产生有害的消毒副产物，广大水处理界的人士把目光集中到紫外线消毒法上。

A波段(UV—A)称为黑斑效应紫外线，波长范围为400nm至320nm;

B波段(UV—B)称为红斑效应紫外线，波长范围为320nm至275nm;

C波段(UV—C)称为灭菌紫外线，波长范围为275nm至200nm;

D波段(UV—D)称为真空紫外线，波长范围为200nm至10nm。。

水处理消毒主要采用的是C波段UV紫外线杀菌灯，即C波段紫外线会使细菌、病毒、芽孢以及其它病原菌的DNA丧失活性，从而破坏其复制和传播疾病的能力。

紫外线杀菌装置工作原理与日光灯类似，只是灯管内部不涂荧光物质，灯管材质采用紫外线穿透率高的石英玻璃为保护外管，并利用核酸对低压水银放电灯的人工波长为254nm的紫外线有极大吸收值时，破坏细菌与病毒核酸(DNA)的生命遗传物质，与分子内产生激烈的化学变化使其无法繁殖。

医用紫外线杀菌灯是一种已被美国环保署(EPA)所证明的有效消毒净化方式，紫外线通过阻止DNA的复制, 从而断绝有机体的繁殖, 来达到净化的作用。医用紫外线杀菌灯实际上是属于一种低压汞灯，和普通日光灯一样，利用低压汞蒸汽（<10-2Pa）被激发后发射紫外线。因此使细菌, 病毒等无法侵害免疫系统，253.7nm波长的紫外线具有高效的灭菌能力.。在一定时间和UV辐照度的作用下, 可有效杀菌，紫外杀菌灯被广范应用于空气, 各类材质表面, 水或其它液体的消毒。

自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于290nm米的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉。

紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线。它是一种光波，依据不同的波长范围，被划分为A,B,C,D四种不同波段，其中UVB 灯管，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线，主要应用于医疗，老化测试，光谱分析等，UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。皮肤病光疗管，紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃（不透过254nm 以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。

光疗就是应用日光、人造光源中的可见光线和不可见光线防治疾病的方法。光疗主要有紫外线疗法、可见光疗法、红外线疗法和激光疗法。

红外线作用于人体主要改善局部血液循环、促进肿胀消退、镇痛、降低肌张力、缓解肌痉挛及干燥渗出性病变。

紫外线作用于人体，光能量引起一系列化学反应，有消炎、止痛、抗佝偻病的作用，常用以治疗皮肤化脓性炎症和其他皮炎、疼痛症候群、佝偻病或软骨病等；波长310-313nm范围的紫外线称之谓窄谱中波紫外线（NBUVB），集中了紫外线中生物活性最强的部分直接作用皮肤患处，同时过滤掉对皮肤有害的不良波段紫外线，副作用小，作用于皮肤角质层，起效时间短，见效快。目前已在各大医院广泛用于银屑病、白癜风、慢性湿疹、神经性皮炎、特应性皮炎、掌跖脓疱病、玫瑰糠疹、斑秃、副银屑病、皮肤慢性溃疡、蕈样肉芽肿等疾病的治疗。

紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫

外线,也叫UV灯,它是一种光波，依据不同的波长范围，被划分为A,B,C,D四种不同波段，其中UVA灯管紫外线波长在320～420nm之间，其中心值在365nm,常用在工业胶水固化,钨矿鉴定,荧光检测,生物聚合,油污检测,矿石勘探,刑事侦探,纺织工业、考古学,医疗,舞台，夜总会，剧院以及信号照明。

UVB灯管，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线，主要应用于医疗，老化测试，光谱分析等，UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。皮肤病光疗管，紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃（不透过254nm以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。

UVC灯管，波长200～275nm，又称为短波灭菌紫外线。它与杀菌效率曲线的峰值波长（265nm）非常接近，所以当253.7nm辐射达到一定值时，可对肠道病菌，黄曲霉菌和HBsAg（乙型肝炎表面抗原）等病菌在较短时间内杀灭。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

UVD灯管，波长在100-200nm的UV-D185nm能产生臭氧，而在空气中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的细胞壁以氧化作用破坏，使微生物立刻死亡。

紫外线杀菌灯灯管是由石英玻璃制成，汞灯根据点亮后的灯管内汞蒸气压的不同和紫外线输出强度的不同，分为三种：低压低强度汞灯、中压高强度汞灯和低压高强度汞灯。杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的，同时，也受到紫外线的输出能量，与灯的类型，光强和使用时间有关，随着灯的老化，它将丧失30%-50%的强度。紫外照射剂量是指达到一定的细菌灭活率时，需要特定波长紫外线的量：照射剂量（J/m2）=照射时间（s）×UVC强度（W/m2）照射剂量越大，消毒效率越高，由于设备尺寸要求，一般照射时间只有几秒，因此，灯管的UVC输出强度就成了衡量紫外光消毒设备性能最主要的参数。在城市污水消毒中，一般平均照射剂量在300 J/m2以上。低于此值，有可能出现光复活现象，即病菌不能被彻底杀死，当从渠道中流出接受可见光照射后，重新复活，降低了杀菌效果。杀菌效率要求越高，所需的照射剂量越大。影响微生物接受到足够紫外光照射剂量的主要因素是透光率（254 nm处），当UVC输出强度和照射时间一定时，透光率的变化将造成微生物实际接受剂量的变化。

细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在254～257nm。细菌吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡。

优点：快速

紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率（辐射强度：30mW/cm2）

国产紫外灯执行直管型石英紫外线低压汞消毒灯的国家行业标准，灯的最大功率为4W，且有效寿命一般为1000～3000h，而进口低压灯管的有效运行时间可达8000～12000h，中压灯管也可达5000～6000h。相比之下，使用国产灯管会增加维修费用，因此，研制生产寿命长的紫外灯或直接引进国外先进的紫外灯生产技术是亟待解决的问题。

使用杀菌灯时注意的人身安全：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避免受伤害。

紫外线杀菌器需带有时间累计提示功能和强度报警功能，以便提醒使用者及时更换紫外灯管。

医用紫外线灯主要对室内空气进行杀菌消毒，有两种方法：间接照射法，直接照射法。

间接照射法：使用高强度紫外线空气消毒器，优点是消毒效果可靠，而且可在室内有人时使用。消毒时间一般为30分钟。

间接照射法的原理是把污浊空气吸入消毒机中，紫外线灯密闭在空气消毒器的机箱消毒室内，将污浊空气过滤杀菌之后再释放出来。由于消毒器工作时空气中的臭氧浓度是≤0.1mg/m3，可实现人机共存。

高强度紫外线消毒器的紫外线峰值波长为253.7nm，属于UVC，又叫做短波灭菌，紫外线波长越短，杀伤力越大。

直接照射法：在室内无人的情况下，使用紫外线灯直接照射。室内安装的消毒灯数量为平均每立方米不少于1.5W，照射时间不少于30分钟。紫外线杀菌灯的峰值波长为253.7nm。

紫外线消毒灯

国家规定在灯的下方中央垂直1米处紫外线灯的强度要大于70uW/cm2。紫外线灯都是会衰减的，所以每一段时间就要检测一下灯的强度。

UV是英文Ultraviolet的缩写，即紫外线.紫外线（UV）是不可见光，是可见紫色光以外的一段电磁辐射，波长在10~400nm的范围.

固化技术:在特殊配方的树脂中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光后，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂（UV涂料、油墨、粘合剂等）在数秒内（不等）由液态转化为固态。(此变化过程称之为"UV固化")。UV光辐射物理性质类似于可见光，都具有直线性，其穿透力却远不及可见光，波长越短，穿透力越差，故此UV固化主要应用于光线能够直接射到的表皮面或透光性较好的内层固化。UV 灯产生UV的同时会产生大量的IR辐射热，对于温度影响不大的工件，这一辐射热是有益的，它可以加速光固化的反应速度，尤其对于UV+厌氧混合型的胶料，效果更为明显。应用范例：木制地板，金属制品等的UV涂装，印制线路板中UV 绝缘涂层，玻璃制品的UV胶合。对于温度的影响较敏感或耐温性较差的光固化工件，传统UV灯产生的UV中附带的IR辐射热，对其却是一大危害甚至是致命的。降低IR辐射热是目前世界各国制造UV固化设备的前沿课题之一。

强紫外线高压水银灯

由高品质的纯石英管材制造而成，使紫外线；能高程度及大量的穿透，其弧长度/发光长度可由5厘米至300厘米不等，常见功率为每厘米30W至200W，超大功率UV灯一般在每厘米200W或以上操作，该灯光谱有效范围在350-450nm 之间，主波峰为365nm，功率由100w-25kw.UV灯的寿命一般指其能维持足够的能量进行操作的时间，在此期间其能量逐渐衰减直至低于可接受的范围为止，一般情况标准的UV灯能放射足够的UV能量达800小时.UV固化广泛用于竹木地板、家具、装饰材料、印刷、印铁制罐、塑胶涂装、标牌、电路板、光盘等行业；也是半导体、电子元件、液晶等粘接固化的理想光源.

高强金属卤素灯

这一类灯是由高压水银灯发展而来，由高纯度石英管材制造而成，石英管材内充入了含有汞、氩、镓的碘化物、铁的碘化物以及一些稀有金属卤化物.钨电极通

过钼带密封后形成电路，并以金属灯头或者带引线的陶瓷灯头作为末端.碘化镓在金卤灯所产生的光谱中有引入403nm和417nm谱线的功效，这一点显著的用于二氮化合物的加工.碘化铁是一种能提供宽光谱紫外辐射的卤化物，并且能够增强灯在380nm区域的光谱输出，添加了碘化铁的金卤灯用在光聚合物和日光胶片曝光系统中有非常好的效果。金属卤素灯的光谱能量与某些质材的吸收光谱十分吻合，快速的硬化反应，能广泛地应用于菲林、丝网、PCB、重氮薄膜及板曝光；此外，金属卤素灯还能应用于不同的印刷和表面涂层工业.

晒版灯

这一类灯由高纯度石英管材制造而成，石英管材内充入了含有汞、钴、镓的碘化物以及一些稀有金属碘化物，又称紫外线放电灯，俗称晒版灯，光谱主要分布于300-400nm及380-480nm和A波段紫外线，主波峰为420nm，功率从1KW-7KW，其灯具有寿命长，电弧稳定，强度高曝光质量好等优点，应用于非银盐胶片（重氮盐胶片及感光胶），阻焊干膜、湿膜、绿色阻焊剂、液态光敏阻焊剂、树脂版、PS版、菲林、丝网、PCB重氮薄膜等感光材料的晒版曝光。

毛细管超高压水银灯

主波峰在313 nm-480 nm之间，规格有30多个品种，该灯是一种水冷及瞬间点亮的灯型，其主要特点为瞬间启动，功率密度高，水冷却温度低，主要应用在UV固化，曝光，制版，光化学反应及印刷线路板工业.我们有适用于各种设备的灯型，品质上乘，能满足业界的最高技术与品质要求.

光清洗灯

光清洗技术是利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除黏附在材料表面上的有机物质，经过光清洗后的材料表面可以达到"原子清洁度"。更详尽的讲：UV光源发射波长为185nm和254nm的光波，具有很高的能量，当这些光子作用到被清洗物体表面时，由于大多数碳氢化合物对185nm波长的紫外光具有较强的吸收能力，并在吸收185nm波长的紫外光的能量后分解成离子、游离态原子、受激分子和中子，这就是所谓光敏作用。空气中的氧气分子在吸收了185nm波长的紫外光后也会产生臭氧和原子氧。

臭氧对254nm波长的紫外光同样具有强烈的吸收作用，臭氧又分解为原子氧和氧气。其中原子氧是极活泼的，在它作用下，物体表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体：二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了黏附在物体表面上的碳和有机污染物。目前国外广泛使用的清洗方法是紫外（UV）光清洗，它一方面能避免由于使用有机溶剂造成的污染，同时能够将清洗过程缩短。而用普通石英生产的低压汞的洗净效果远远小于用合成石英制成的紫外线铁灯

该灯光谱范围在350-450nm之间，在365-380nm处有很强的紫外辐射。主要用于干膜、湿膜、绿色阻焊剂的曝光，具有曝光时间短、强度高、曝光质量好等优点。

杀菌消毒灯

（低压汞灯）该灯主波峰为253.7nm，功率从4W-100W不等，主要用于消毒.杀菌。净化空气；也用于印刷及丝印皱纹墨的预固化

短弧氙气灯

氙灯（又称短弧氙灯）是一种具有极高高度的电光源，色温为6000K左右，光色接近太阳光，是目前气体放电灯中显色性最好的一种光源，适应于放映电影，火车车灯以及模拟日光等方面。可以做成球形、直管式、水冷式氙灯。

准分子放电灯

紫外线准分子放电灯是利用在紫外线灯管外的高压、高频对灯管内的稀有气体进行轰击发出单一的172nm紫外线，光子能量达696KJ/mol，高于绝大多数有机分子键能。利用其单一的高强紫外线，可实现很好的半导体、液晶屏制造中的光清洗、光改性，处理效果好，速度快。

1紫外线的消毒原理

利用紫外线照射,使菌体蛋白发生光解、变性,菌体的氨基酸、核酸、酶遭到破坏死亡。同时紫外线通过空气时,使空气中的氧电离产生臭氧,加强了杀菌作用。

2紫外线的消毒方法

紫外线多用于空气及物体表面的消毒,波长257.3nm。用于空气消毒,有效距离不超过Zm,照射时间30~60min,用于物品消毒,有效距离在25~60cm,照射时间20一30min,从灯亮5一7min开始计时(灯亮需要预热一定时间,才能使空气中的氧电离产生臭氧)。

3、UV灯管必须在冷却的状态下才能起动。；再次启动时，需等UV灯完全冷却后方可启动，5分钟后.开关次数越频繁，灯管寿命相应缩短