紫外線基礎(chǔ)知識

1、紫外線是一種波長位于可見光和X射線之間，波長在100400nm之間的電磁波。UV 是紫外線的縮寫。紫外線具有很多自己獨特的特點，如紫外線的熒光效應(yīng)、生物效應(yīng)和光化 學(xué)效應(yīng)。能透過臭氧保護層和云層到達地球表面的太陽光線（290nm-2000nm）中紫外線 約占13%,只有UVA和UVB兩部分，其中UVA占97%, UVB占3%, UVC接近于0。對 人皮膚損傷的只有UVA、UVB。紫外線的分類根據(jù)作用效果的不同，將紫外線按照波長劃分為四個波段：UVA波段，波長315400nm，又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線。它有很強的穿透力，可 以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長波紫外線有超過98%能穿透

2、臭氧層和 云層到達地球表面，UVA可以直達肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們 的皮膚曬黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應(yīng)曲線，可制作誘蟲燈。 300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以 365nm為中心的近紫外光，可用于礦石鑒定、舞臺裝飾、驗鈔等場所。UVA紫外線有附著 色素及光化學(xué)作用，稱為化學(xué)線。UVB波段，波長280315nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線。中等穿透力，它的波長 較短的部分會被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足 2%能到達地球表面，在夏天和午后會特別強烈UVB紫外線對

3、人體具有紅斑作用，能促進 體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。 紫外線保健燈、植物生長燈發(fā)出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰 值在300nm附近的熒光粉制成。UVB紫外線有促進維生素的作用，成為健康線。UVC波段，波長200280nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿 透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線 對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線 殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。UVD波段，波長100200nm，又稱為真空紫外線。它

4、的穿透能力極弱。它能使空氣 中的氧氣氧化成臭氧，稱為臭氧發(fā)生線?？諝庵械难鯕猓∣2）在紫外光的照射下，發(fā)生光 解作用，產(chǎn)生臭氧（O3）。臭氧是一種有效的氧化劑，能夠殺滅水中或空氣中的細菌、病毒， 可用于蔬菜清洗和空氣等的消毒。水中的水分子（H2O）、臭氧（O3）、氧氣（O2）及雙氧 水（H2O2）等在紫外線的輻射下發(fā)生著復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，并通過在水中形成具有比臭氧 （O3）和氯更強的氧化能力的羥基自由基（-OH）對水中的有機污染物、微生物污染等進 行徹底的降解。真空紫外線的燈管和套管需要采用極高透光率的石英，一般用半導(dǎo)體行業(yè)降 解水中的TOC，不用于殺菌消毒。紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，破

5、壞及改變微生物的DNA （脫氧核糖核酸）或 RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，使細菌當即死亡或不能繁殖后代，達到殺菌的目的。真正具有 殺菌作用的是UVC紫外線，因為C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm 左右的紫外線最佳。紫外光消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)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。就殺菌速度而言，UVC處于微生物吸收峰范圍之 內(nèi)，可在1s之內(nèi)通過破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)殺死病毒和細菌，而UVA和UVB由于處于微 生物吸收峰范圍之外，殺菌速度很慢，

6、往往需要數(shù)小時才能起到殺菌作用，在實際工程的數(shù) 秒鐘水力停留（照射）時間內(nèi)，該部分實際上屬于無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱， 燈管和套管需要采用極高透光率的石英，一般用半導(dǎo)體行業(yè)降解水中的TOC，不用于殺菌 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。研究表明，紫外線 主要是通過對微生物（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(dǎo)致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光 化產(chǎn)物等，例如DNA中的THYMINE二聚等，從而改變了 DNA的生物活性，使微生物自 身不能復(fù)制，這種紫外線損傷也是致死性損傷。紫外線殺菌

7、屬于純物理消毒方法，它不向水中增加任何物質(zhì)，沒有副作用，具有簡單便 捷、廣譜高效、無二次污染、便于管理和實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，隨著各種新型設(shè)計的紫外線燈 管的推出，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍也不斷在擴大。紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌繁 殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，具有廣譜性。沒有副作用是它 優(yōu)于氯化消毒的地方。紫外線殺菌通常與其它物質(zhì)聯(lián)合使用，常見的聯(lián)合工藝有UV+H2O2、 UV+H2O2+O3、UV+TiO2，這樣，消毒效果會更好。紫外線殺菌燈的結(jié)構(gòu)紫外線殺菌燈（UV燈）實際上是屬于一種低壓汞燈，和普通日光燈一樣，利用低壓汞 蒸汽（10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射紫外線。不

8、同的是日光燈的燈管采用的是普通玻璃，253.7nm 紫外線不能穿透出來，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見光。如果改變熒光粉的成 分和比例，它就可以發(fā)出我們通常所見的不同顏色的光。一般殺菌燈的燈管都采用石英玻璃 制作，因為石英玻璃對紫外線各波段都有很高的透過率，達80%-90%，是做殺菌燈的最佳 材料。殺菌燈有熱陰極低壓汞蒸氣放電燈、冷陰極低壓汞蒸氣放電燈等幾種結(jié)構(gòu)，可按外型和 功率分為多種類型。因成本關(guān)系與用途不同，也有用紫外線穿透率50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。 高硼玻璃的生產(chǎn)工藝與節(jié)能燈一樣，因此成本很低，但它在性能上遠比不上石英殺菌燈，其 殺菌效果有相當大的差異。高硼燈管的紫

9、外光強度很容易衰減，點燈數(shù)百小時后紫外線強度就大幅下降到初始時的 50%-70%。在用戶手上，雖然看到燈管還是亮的，但它可能已不起作用了。石英紫外線燈 產(chǎn)生的紫外線強度高，是高硼燈的1.5倍以上，并且紫外線輻射強度壽命長，石英燈管在點 燃2000-3000小時后，紫外線強度只減到初始時的80%-70%，光衰程度遠遠小于高硼燈。不同材料制造的紫外線燈成本和性能也不一樣。真正高強度、長壽命的紫外線燈必需是 采用石英玻璃制造，這種燈也叫石英殺菌燈。最可靠的分辨方法是用紫外線輻照度計254 nm 探頭來測，同樣功率，254 nm紫外線強度最高的是石英紫外線燈。石英玻璃與普通玻璃在性能上有很大的差別，主

10、要是熱膨脹系數(shù)不同。石英玻璃熔點高， 膨脹系數(shù)低，如果同時放在火中加熱，高硼玻璃熔點低。加溫后同時放在水中急冷，不會碎 裂的是石英玻璃。高硼玻璃紫外線燈和石英紫外線燈在外觀上比，石英紫外線燈一般不能裝 鋁蓋燈頭，燈頭材質(zhì)用塑料，膠木或陶瓷，燈頭外徑要比玻璃管粗；高硼玻璃都可采用自動 化程度較高的圓封的生產(chǎn)工藝，其工藝與日光燈生產(chǎn)一樣，可用鋁燈頭。還一種透紫外光較高的普通玻璃，比高硼玻璃要高得多，比石英玻璃略低。但光衰比石 英殺菌燈大，并且不能產(chǎn)生臭氧。菲利浦生產(chǎn)的一種殺菌燈上的燈管就使用這種玻璃制作。紫外線殺菌燈的種類紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條254nm紫外線通過照

11、射微生物 的DNA來殺滅細菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成03(臭氧)，臭氧具有強氧化作用， 可有效地殺滅細菌，臭氧的彌散性恰好可彌補由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。石英玻璃在煉制的時候，如果添加足夠數(shù)量的鈦(Ti)元素，就能使透過它的紫外線在 200nm以下發(fā)生截止，而對254nm紫外線透過基本無影響。適當控制鈦元素的添加量，就 可有效的控制185nm紫外線的逸出量。根據(jù)這一特點，我們可以制作低臭氧(無臭氧)、臭 氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。消毒柜一般采用高臭氧型。如何識別真假石英紫外線燈石英紫外線燈具有優(yōu)勢，那么如何識別真假。不同波段的紫外線殺菌能力不同，只有短 波紫外線(200-300nm)才能對細菌有殺滅能力，其中在250-270nm范圍殺菌力最強。涂了熒光粉的燈管，不管是用何種玻璃制造都不可能發(fā)出短波紫外線，更不可能產(chǎn)生臭氧，因 為經(jīng)熒光粉轉(zhuǎn)換