紫外线的消毒原理和方法

紫外线应用已经有几十年的历史。 但是由于其技术复杂， 使其应用受到限制。 经过近二十年的研究和实践，以紫外线为主组成的复合应用技术，以其良好的处理效果成为人们生活的首选。本文主要阐述了紫外线对人们生活影响 和基本原理。

目前，消毒方法可分为两大类， 即化学消毒法和物理消毒法。化学消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外线消毒等。
紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中 的 DNA( 脱氧核糖核酸 )或 RNA( 核糖核酸 )的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。经试验，紫外线杀菌的有效波长范围可分为四个不同的波段： UVA（400～315nm）、UVB（ 315～280nm）、UVC（280～200nm）和真空紫外线（ 200～ 100nm）。其中能透过臭氧保护层和云层到达地球 表面的只有 UVA 和 UVB 部分。就杀菌速度而言，UVC 处于微生物吸收峰范围之内，可在 1s 之内通过破坏微生物的 DNA 结构杀死病毒和细菌， 而 UVA 和 UVB 由于处于微生物吸收峰范围之外，杀菌速度很慢，往往需要数小时才能起到杀菌作用，在实际工程的数秒钟水力停留（照射）时间内，该部分实际上属于无效紫外部分。真空紫外光穿透能力极弱，灯管和套管需要采用极高透光率的石英，一般用半导体行业降解水中的TOC，不用于杀菌消毒。因此，给排水工程中所说 的紫外光消毒实际上就是指UVC 消毒。紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC 波段紫外光照射流水，将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死，达到消毒的目的。

研究表明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。 紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等，从而改变了DNA 的生物活性， 使微生物自身不能复制， 这种紫外线损伤也是致死性损伤。紫外线消毒是一种物理方法， 它不向水中增加任何物质， 没有副作用，这是它优于氯化消毒的地方，它通常与其它物质联合使用，常见的联合工艺有 UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。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，依据不同的波长范围，被割分为 A、B、C 三种波段，其中的 C 波段紫外线波长在 240－260nm 之间，为最有效的杀菌波段。

现代紫外线消毒技术是基于现代防疫学、光学、生物学和物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率，高强度和长寿命的 C 波段紫外光发生装置，产生的强紫外 C 光照射空气或物体表面，当空气或固体表面中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外 C 光辐射后，其细胞中的 DNA 结构受到破坏， 从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭细菌、 病毒， 以及其它致病体，达到消毒和净化的目的。它具有高效、广谱、价廉、长寿、操作简便、运行费用低、不产生任何二次污染的优点。

紫外线是一种比可见光波长还短的光线，它可以根据波长分为三种：

A 光：短期效应会造成晒红、 晒黑、光敏感反应， 长期则会产生皱纹、 黑斑、皮肤老化。

B 光：短期效应是晒红、晒黑、晒伤，长期影响会长皱纹、黑斑、皮肤癌。

C 光：因臭氧层无法到达地表，短期看不出来，但长期会产生皮肤癌。

我们可以清楚了解，容易造成晒伤的是 B 光；也就是说，当你兴高采烈的到海滩去晒得又红又痛，还脱了一层皮回来，就是紫外线B 光的短期作用。“室内紫外线晒黑法 ”就是利用 “趋吉避凶 ”的原理，避开紫外线B光，只用紫外线A光，这样短期内就可以达到晒黑的效应，却没有晒伤的顾虑。也就是在装设有许多紫外线A光灯管的机器内，循序渐进的增加曝晒的时间，来达到逐渐变黑的目的。

1紫外线消毒的优点

1.1紫外线消毒无需化学药品，不会产生 THMs 类消毒副产物。

1.2杀菌作用快，效果好。

1.3无臭味，无噪声，不影响水的口感。

1.4容易操作，管理简单，运行和维修费用低。

2紫外线消毒在实际中的应用情况

大多数紫外线装置利用传统的低压紫外灯技术，也有一些大型水厂采用低压高强度紫外灯系统和中压高强度紫外灯系统，由于产生高强度的紫外线可能使灯管数量减少90%以上，从而缩小了占地面积，节约了安装和维修费用。

3适用范围及条件

3.1紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、芽胞、分枝杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等，凡被上述微生物污染的表面，水和空气均可采用紫外线消毒。

3.2紫外线辐照能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到的微生物，因此消毒时必须使消毒部位充分暴露于紫外线下。

3.3用紫外线消毒纸张、织物等粗糙表面时，要适当延长照射时间，且两面均应受到照射。

3.4紫外线消毒的最适宜温度范围是 20－ 40℃，温度过高过低均会影响消毒效果，可适当延长消毒时间，用于空气消毒时，消毒环境的相对湿度低于 80％ 为好，否则应适当延长照射时间。

3.5用紫外线杀灭被有机物保护的微生物时，应加大照射剂量。空气中的悬浮粒子也可影响消毒效果。

4紫外线使用方法

4.1对物品表面的消毒

4.1.1照射方式最好使用便携式紫外线消毒器近距离移动照射，也可采取紫外灯悬吊式照射。对小件物品可放紫外线消毒箱内照射。

4.1.2照射剂量和时间 不同种类的微生物对紫外线的敏感性不同，用紫外线消毒时必须使用照射剂量达到杀灭目标微生物所需的照射剂量。杀灭一般细菌繁殖体时，应使照射剂量达到10000uW.s／ cm2 ；杀灭细菌芽孢时应达到100000uW.s／cm2；病毒对紫外线的抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间；真菌孢子的抵抗力比细菌芽孢更强，有时需要照射到以对600000uW.s／cm2；在消毒的目标微生物不详时，照射剂量不应低于 100000uW.s／cm2。 辐照剂量是所用紫外线灯在照射物品表面处的辐照强度和照射时间的乘积。因此，根据紫外线光源的辐照强度，可以计算出需要照射的时间。例如，用辐照强度为70uW／cm2 的紫外线表面消毒器近距离照射物品表面；选择的辐照剂量是100000uW.s／cm2；则需照射的时间是：100000uW.s／cm2 ÷70uW／cm2＝24 分钟。

4.2对室内空气的消毒

4.2.1间接照射法 首选高强度紫外线空气消毒器，不仅消毒效果可以， 而且可在室内有人活动时使用，一般开机消毒 30min 即可达到消毒合格。

4.2.2直接照射法 在室内无人条件下，可采取紫外线灯悬吊式或移动式直接照射。采用室内悬吊式紫外线消毒时，室内安装紫外线消毒灯（30W紫外线灯，在1.0米处的强度＞70 uW／cm2）的数量为平均每立方米不少于1．5W 照射时间不少于 30min。

5使用紫外线的注意事项

5.1在使用过程中，应保持紫外线灯表面的清洁，一般每一周用 95%无水酒精棉球擦拭一次，发现灯管表面有灰尘、油污时，应随时擦拭。

5.2用紫外线灯消毒室内空气时。 房间内应保持清洁干燥， 减少尘埃和水雾， 温度低于 20℃或高于 40℃，相对湿度大于 60％时应适当延长照射时间。

5.3用紫外线消毒物品表面时，应使照射表面受到紫外线的直接照射，且应达到足够的照射剂量。

5.4不得使紫外线光源照射到人，以免引起损伤。