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紫外线消毒器原理是什么

紫外线消毒器是一种现代化的水消毒杀菌设备,利用紫外线灯发出的紫外线光,照射水体,杀菌水中的细菌、病毒等微生物。

紫外线消毒作为一种物理消毒工艺,是当前应用最广泛的污水消毒技术之一。自上个世纪发现紫外线具有消毒杀菌作用后,随着科技的飞速发展,紫外线消毒器在消毒领域所占的份额得到了很大的提高。紫外线消毒器的杀菌原理依靠的就是紫外线的杀菌作用。

紫外线是波长在 100-400 nm 范围内的电磁波波谱,可被分为 UVA(315-400 nm)、UVB(280-315 nm)和 UVC(100-280 nm)。

紫外线 UVB和 UVC主要是促进微生物体内DNA中顺位(cis-syn)的环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的形成,同时也会促进一些比例很小的光化学产物(6-4PPs)和其他的光化学产物的产生。正是紫外线对 DNA 的这种损伤阻碍了基因的正常复制,从而导致微生物的死亡。除了基因外,微生物体内的蛋白质和酶类也会吸收 UVC 和 UVB,对微生物产生明显的伤害。此外,长波紫外线 UVA 对微生物造成伤害主要是通过激活细胞内的感光分子产生活性物质(O 2 - 、H 2 O 2 和 OH -等)来实现的,这些活性物质能够伤害基因和其他细胞内的分子而造成致死和亚致死的影响,如发生突变和生长缓慢等。杀菌效果最好的是UVC波段,紫外线消毒器正是利用这个波段的紫外线来进行杀菌消毒。

 

国内外报道表明,水中紫外线消毒符合一级光生化反应动力学,可以用以下方程表示:

 紫外线消毒器原理是什么插图

式中:N-存活的微生物数量;N 0 -初始的微生物数量;K-灭菌速率常数;I-紫外线辐照强度;t-辐照时间。

经过数学变换,可得:

 紫外线消毒器原理是什么插图1

由式1-2可以看出ln(N0/N)与 It 是一次关系,It 乘积表示紫外线辐照剂量(mJ/cm2)。故紫外线消毒效果与紫外线辐照剂量呈正相关。现有也研究表明:在一定紫外线辐照和水质情况下,紫外线消毒器对微生物的灭活并不呈一级动力关系,主要表现为高紫外线剂量时灭活率拖尾;低剂量时,灭活率增加缓慢。考虑到紫外线消毒的复杂性,在设计紫外线消毒器时,一般忽略中间反应,采用经验速率方程模型,反应速率 K=0.067~0.38 cm 2 /(mW·s),应用简便。

以上即为紫外线消毒器的杀菌原理,紫外线消毒器利用的是紫外线可以对细胞进行破坏的特性来对水中的细菌、病毒等微生物进行杀灭,杀灭率可达99.9%以上。