紫外線在環(huán)境衛(wèi)生中的應用

[1] 殺菌、脫臭的原理
　　波長200～290nm的紫外線能穿透細菌、病毒的細胞膜，給核酸（DNA）以損傷，使細胞失去繁殖能力，達到快速殺菌的效果。波長200nm以下的短波長紫外線能分解O2分子，生成的O*與O2結合產生臭氧O3。紫外線和臭氧具有強的氧化分解包括惡臭在內的有機分子的能力，UV/O3并用的相乘作用在空氣凈化處理中發(fā)揮強大威力。
　　[2] 殺菌、脫臭、凈化的歷史
早在1878年人類就發(fā)現(xiàn)了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。1901年和1906年人類先后發(fā)明了水銀光弧這一人造紫外光源和傳遞紫外光性能較好的石英材質燈管，法國馬賽一家自來水廠很快在1910年首次使用紫外線消毒工藝。人類對紫外線消毒技術在城市污水處理中的應用則始于20世紀60年代中葉，并于70年代到80年代初對紫外線消毒在城市污水處理中的應用進行了大量早期的研究，這主要是由于當時人們已認識到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有毒，而且發(fā)現(xiàn)并確認了氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷(THMs)等致癌、致基因畸變的副產物。這些發(fā)現(xiàn)促使人類尋求一種更好的消毒方法?！〖幽么蟀泊舐允∷Y源委員會于1965年和1969年對紫外線消毒技術應用于城市污水處理以及對受納水體的影響進行了研究和評估。其他加拿大研究人員對紫外線消毒的效果、技術可行性、影響效果的水質因素、對受納水體中魚類的影響、消毒副產物以及與加氯消毒技術經(jīng)濟比較進行了大量先驅性的研究工作。這些研究結果表明，紫外線污水消毒技術可行，可達到和加氯相同甚至更好的消毒效果。對受納水體中生物無毒副作用，不產生消毒副產物。以上研究為推動紫外線消毒在城市污水處理中的應用奠定了基礎。
　　1982年加拿大某公司發(fā)明了世界上第一套明渠式安裝的紫外線消毒系統(tǒng)2000，并引進了模塊化紫外線消毒系統(tǒng)概念，即紫外線系統(tǒng)可由若干獨立的紫外燈模塊組成，且水流靠重力流動，不需要泵、管道以及閥門。系統(tǒng)維護可對單個模塊進行，且紫外燈模塊可輕易地從明渠中直接取出進行維護檢修，維護時系統(tǒng)無需停機，可繼續(xù)運行消毒，因而無需備用設備，如果需要對明渠進行清理也很方便。模塊化明渠式消毒裝置大大降低了紫外線污水消毒的成本并使得系統(tǒng)維護簡單方便。同時，當污水處理廠在擴建或改造時，只需適當增加紫外燈模塊的數(shù)量，而無需添購整套系統(tǒng)，可以節(jié)省設備投資，使用起來非常靈活。這一發(fā)明得到了污水處理廠的歡迎，大大推動了紫外線消毒技術在城市污水消毒處理中的應用。目前在世界各地已經(jīng)有3000多家城市污水處理廠安裝使用了紫外線污水消毒系統(tǒng)，其中95%以上的系統(tǒng)采用了明渠式模塊化紫外線系統(tǒng)的創(chuàng)意。這些污水消毒系統(tǒng)規(guī)模小的每天處理幾千m3，大的每天處理上百萬m3。
　　表面處理中的應用
　　[1] 高功率紫外線光源在表面清洗處理中的應用
　　近年，由于大功率超高功率低氣壓UV放電管開發(fā)的進展，以及隨著微電子等產品的超微細化，在微電子、超精密器件等產品的制造過程中，由短波長紫外線及其產生的臭氧對其產品的表面進行超精密清洗或改善其表面的接著性、附著性的干式光表面處理技術的實用化進展得很快。現(xiàn)在，需要提高成品率的半導體器件、液晶表示元件、光學制品等制造中，紫外線UV和O3臭氧并用的干式光表面處理技術已成不可缺少的技術手段。作為氟里昂的替代技術，光表面清洗技術將逐漸取代濕式的傳統(tǒng)技術。
　　本公司的國內首先開發(fā)的高功率與超高功率低氣壓UV放電管發(fā)出的具有代表性的紫外線是253.7nm及184.9nm，光子能量分別為472KJ/mol和647KJ/mol，能切斷絕大多數(shù)的分子結合。UV照射固體表面后，表面的污染物有機分子結合被強的光能切斷、氧化，而后被分解成CO2和H2O等易揮發(fā)性物質，最終揮發(fā)消失。表面被清洗后的其清潔度極高，能把膜狀的油污清洗到單分子層以下。
　　特點：
　　○大氣中處理，簡單方便，環(huán)保無二次污染，無需加熱、藥液等處理。
　　○清潔度極高，單分子層以下，可以得到從來處理方法難以想象的清潔度、接著性
　　○國內獨有的超高出力短波長紫外線光源，僅需短時間（秒單位）照射，發(fā)揮強大的處理能力，從實驗室進入實用。
　　○不對材料的表面產生損傷。
　　○相對于濕式清洗或等離子清洗成本低。
　　○沒有液體表面張力的影響，超微細部的清洗容易。
　　[2] 高功率紫外線光源在表面改性處理中的應用
　　一般工業(yè)或高科技領域使用的一些材料具有非常高的性能，對環(huán)境也非常的有好處，但這些材料的接著性、印涂性等一般都非常差。本公司提供的短波長紫外線（UV）表面清洗、表面改性技術，用清潔的高能紫外線光源，對上述材料進行處理后可得到極其清潔的表面和強力的表面接著性。
　　改性的基本的反應就是UV引起的氧化反應。UV照射固體表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成CO2和H2O等易揮發(fā)性物質，最終揮發(fā)消失。并且表面形成有利表面接著的如OH，COO，CO，COOH等親水性原子團，被改性的表面接著性得到飛躍性地提高。
　　UV光源技術的進步保證了UV/O3表面改性技術充分發(fā)揮其突出的優(yōu)越性。UV/O3表面改性技術因能處理得到極高的清潔度與表面接著性，在固體表面處理中越來越得到廣泛的應用。
　　特點
　　○大氣中處理，簡單、方便、環(huán)保，無二次污染，無需加熱、藥液等處理。
　　○清潔度極高，單分子層以下，從來處理方法難以想象的接著性可以得到。
　　○國內獨有超高出力短波長紫外線光源，僅需短時間（秒單位）照射，發(fā)揮強大的處理能力，從研究用進入量產用。
　　○對絕大多數(shù)塑料成型品照射有效，適用性廣。
　　○可避免大量消耗藥液、熱能等，運行成本低。
　　[3] 紫外線UV固化技術
　　UV固化技術是用UV光線（主要波長365nm，特殊場合254nm）照射在含有光重合性預聚體、光重合性單體、光開始劑的涂料、接著劑或油墨等UV硬化樹脂后，以秒單位快速硬化、干燥的技術。而通常的熱干燥法、2液混合法中的重合反應法對樹脂的干燥普通需要數(shù)分到數(shù)小時。
　　UV固化樹脂的3特征：
　　○工藝加工時間大大縮短。大多的情況下，以秒單位快速固化。
　　○UV固化樹脂是單一液劑，不必和溶劑等混合，UV照射前不會硬化，可修正操作。
　　○比較傳統(tǒng)的熱處理法，固化時間短，不會引起產品的變質變色，作業(yè)溫度低，操作容易。
　　[4] 紫外線在表面殺菌中的應用
　　傳統(tǒng)的殺菌方法一般是利用加熱、加藥等手段，但這些處理方法所花時間長，可能對處理對象產生不利的變化，對環(huán)境也會產生二次污染。用照射紫外線進行殺菌可完全避免以上問題。波長200～290nm的紫外線能穿透細菌、病毒的細胞膜，給核酸（DNA）以損傷，使細胞失去繁殖能力，達到快速殺菌的效果。
　　UV表面殺菌裝置廣泛應用于食品、電子、半導體、液晶顯示器、等離子電視、水晶振動子、精密器件、化工、醫(yī)學、保健、生物、飲料、農業(yè)…等等廣泛領域。UV光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、無污染的殺菌效果，從而維持貴方產品的高品質。
　　特征
　　1．僅需短時間（秒單位）照射，就能起到殺菌目的
　　2．連續(xù)/批處理方式選擇
　　3．無需加熱、藥液等處理
　　4．簡單、環(huán)保無二次污染