紫外殺菌原理及紫外燈結構和種類

2021-01-21 實驗室設計與建設

1.紫外線的殺菌原理  

    紫外線殺菌就是通過紫外線的照射,破壞及改變微生物的DNA(脫氧核糖核酸)結構,使細菌當即死亡或不能繁殖後代,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。 

紫外線殺菌燈的發光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細菌,185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(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於紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。  

    紫外線殺菌屬於純物理消毒方法,具有簡單便捷、廣譜高效、無二次汙染、便於管理和實現自動化等優點,隨著各種新型設計的紫外線燈管的推出,紫外線殺菌的應用範圍也不斷在擴大。 

 

2. 紫外線殺菌燈的結構  

    紫外線殺菌燈(UV燈)實際上是屬於一種低壓汞燈,和普通日光燈一樣,利用低壓汞蒸汽(<10-2Pa)被激發後發射紫外線。不同的是日光燈的燈管採用的是普通玻璃,254nm紫外線不能透出來,只能被燈管內壁的螢光粉吸收後激發出可見光。如果改變螢光粉的成分和比例,它就可以發出我們通常所見的不同顏色的光。一般殺菌燈的燈管都採用石英玻璃製作,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構,可按外型和功率分為多種類型。  

    石英玻璃與普通玻璃在性能上有很大的差別,主要是熱膨脹係數不同,一般不能封接鋁蓋燈頭,所以殺菌燈的燈頭材質多採用膠木、塑料或陶瓷。  

 

3. 紫外線殺菌燈的燈管  

    因成本關係與用途不同,也有用紫外線穿透率<50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生產工藝與節能燈一樣,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。  

    高硼燈管的紫外光強度很容易衰減,點燈數百小時後紫外線強度就大幅下降到初始時的50%-70%。而石英燈管在點燃2000-3000小時後,紫外線強度只減到初始時的80%-70%,光衰程度遠遠小於高硼燈。  

    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,並且不能產生臭氧。菲利浦生產的一種殺菌燈上的燈管就使用這種玻璃製作。 

 

4. 紫外線殺菌燈的種類

    紫外線殺菌燈的發光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細菌,185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(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於紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。  

    石英玻璃在煉製的時候,如果添加足夠數量的鈦(Ti)元素,就能使透過它的紫外線在200nm以下發生截止,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。根據這一特點, 我們可以製作低臭氧(無臭氧)、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。  

 

5.紫外線殺菌燈的應用 

    1).每一種微生物都有其特定紫外線殺滅、死亡劑量標準,其劑量是照射強度與照射時間的乘積(殺菌劑量=照射強度·照射時間/K=I·t),即紫外線的照射劑量則取決於紫外線的強度大小以及照射時間的長短,高強度短時間與低強度長時間之照射其效果是相同的。  

    2).石英燈管使用一段時間後會逐漸老化,紫外線照射強度會發生衰退,為達到徹底消毒的效果,應定期檢查測石英燈的照射強度,發現強度不夠時應立即更換。  

     3).紫外線的只能沿直線傳播,穿透能力弱,任何紙片、鉛玻璃、塑料都會大幅降低照射強度。因此消毒時儘量應使消毒部位充分暴露於紫外線下,定期擦拭燈管,以免影響紫外線穿透率及照射強度。  

    4).紫外線對人體的的皮膚能產生很大的傷害性,不要在有人的場所使用UV燈,更不要用眼睛直視點燃的燈管,由於短波紫外線不能透過普通玻璃,所以戴眼鏡可避免眼睛受傷害。  

    5).在有人員活動的場所,一般不能使用臭氧燈管,因為臭氧會促進人體的血紅蛋白凝結,造成人體供氧不足,發生頭暈、噁心的感覺,影響身體健康,特別在臭氧濃度達到>0.3ppm (mg/m2 )時,將會對人體造成嚴重的傷害。  

    6).低壓放電燈中之紫藍色光芒為汞蒸氣壓,雖然汞蒸氣壓的強度與紫外線仍然有其關聯性,但是並不直接代表紫外線之強度,這也就是說,紫外線的強度無法用肉眼來判定。  

    7).燈具加反光罩可以保證紫外線能量的集中,另外可以避免給工作人員造成損傷。反光罩一定要用對253.7nm紫外線材料吸引少反射多的材料製作,表面氧化拋光處理過的鋁對短波紫外線的反射係數最大,所以一般紫外線燈具的反光系統均用鋁材製成。

添加微信號:shi_yan_shi,免費獲得十幾G的資料下載,並且有定期的實驗室資訊更新。長按下方的二維碼添加好友
如果覺得文章不錯,記得關注此公眾號哦,長按下方二維碼關注
 

相關焦點

  • 紫外光應用及殺菌原理和UVC LED應用簡析
    UVC波段波長短,能量高,短時間內破壞微生物機體(細菌、病毒等病原體)細胞中分子結構,通過破壞微生物的DNA和RNA阻止其繁殖,可以實現高效快速的廣譜殺菌效果,從而對水、空氣和物體表面進行殺菌消毒,使細胞無法再生,因此廣泛應用於如水、空氣等的殺菌消毒。數據顯示,僅以30mW/cm2的UVC紫外輻照強度,一秒鐘即可對絕大部分細菌實現近乎100%的殺滅,效果非常顯著,可廣泛應用於醫療衛生領域。
  • unisnug發布紫外消毒燈:遙控控制,紅外人體感應
    unisnug最新發布智控紫外消毒燈,通過遙控控制或前端IPC聯動開啟,支持紅外人體感應,4.5米範圍內檢測到人體立即停止工作,有效杜絕人為失誤,提升紫外燈使用的安全便利。紫外線殺菌原理利用UVC紫外線破壞微生物細胞的DNA分子結構,使之失去繁殖和自我複製能力,達到除菌消毒的效果。unisnug智控紫外消毒燈採用壁掛式安裝,有效擴大殺菌範圍。
  • 關於紫外殺菌燈,這些你都了解嗎?
    但在紫外燈的使用過程中,往往由於不了解其作用機理或疏於檢測,不能使其發揮有效的作用,達不到預期的殺菌效果。在此,對紫外殺菌做簡單的介紹。紫外線空氣消毒起源。早期研究始於1920 年代。1936 年開始在醫院手術室中採用,1937 年首次在學校中採用控制風麻疹傳播。紫外線的波長。
  • UVC LED紫外殺菌技術你真的了解麼?
    文章來源自:歐司朗 2020-11-25 09:47:24 閱讀:11707 摘要為什麼UVC紫外殺菌這麼受歡迎,它殺菌的原理是什麼?
  • 珠寶鑑定知識之十七-觀察寶石的紫外燈
    提到紫外燈,大家的第一反應通常會想到驗鈔用的紫色燈光的小電筒,對嗎?驗鈔的燈發出的光也含有紫外光,但這和太陽光中含有紫外光一樣,只是數量大小而已。鑑定寶石的紫外燈又有一些不同。一、紫外燈介紹及原理我們說寶石鑑定用的紫外燈,顧名思義,是能產生(大量)紫外光的燈,之前在寶石光學基礎知識中,我們曾介紹過光譜,無色光是由其中不同波長(顏色)的光組合而成的,形成肉眼可見的光譜,其中紫色的光是波長最短的,但是在紫光之外,還有波長更短的紫外光,是我們人類的肉眼看不見的。
  • 關於紫外殺菌燈,這些你都了解嗎?性價比更優的純真物理滅菌除藻方法推薦
    (5)持續穩定的殺菌效果:接觸充分時,很低濃度便可殺絕大多數自養細菌,有很持久的殺菌能力,不受光照和有機物濃度影響;不會自我汙染的淨水設備,長期使用也不會有細菌滋生問題。(6)兼有殺菌和去濁度功能:水中細菌微生物、濁度、有機色度和其他膠態懸浮物質都會被銀離子吸附。歡迎諮詢!電話️微信18980067788蕭生
  • 3.3紫外燈簡介
    紫外線是電磁波的一種,介於X線和可見光之間,波長範圍為10~400nm。
  • 中國科大在半導體深紫外LED研究中取得重要進展
    目前紫外光應用包括印刷固化、錢幣防偽、皮膚病治療、植物生長光照、破壞微生物如細菌、病毒等分子結構,因此廣泛應用於空氣殺菌、水體淨化和固體表面除菌消毒等領域。傳統的紫外光源一般是採用汞蒸氣放電的激發態來產生紫外線,有著功耗高、發熱量大、壽命短、反應慢、有安全隱患等諸多缺陷。
  • 紫外LED在物理殺毒滅菌領域 應用還有多遠?
    一、 紫外線對致病微生物的滅殺作用當紫外線照射致病微生物時,會破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構,引起分子鏈斷裂、核酸和蛋白的交聯破裂,使它失去正常複製達到繁殖目的,這是微生物被滅活的機理。
  • 新型冠狀病毒防疫中紫外消毒的正確使用
    1 紫外消毒原理紫外線按波長範圍分為A波段(315~400 nm)、B波段(280~315 nm)、C波段(200~280 nm)和真空紫外線(100~200 nm),通常C波段紫外線用於消毒。但與其它技術一樣,紫外消毒也有其缺點:1)紫外線直線傳播,穿透性較差,無法像化學消毒劑一樣隨空氣或水流擴散至複雜結構的各個部位,從而限制了紫外線的應用。2)紫外消毒過程中,如果輻射劑量不足,一部分失活的微生物會發生復活現象。因此,紫外消毒需要保證達到要求的輻射劑量。紫外消毒的廣譜高效性意味著其對病毒也具有很好的殺滅效果。
  • 關於UV LED 殺菌:你不知道的那些事!
    如圖所示,從圖中可以看出遺傳物質核酸DNA和RNA對紫外線吸收光譜的範圍為250-280nm,傳統低壓汞燈的發光譜線主要有254nm和185nm兩條,因此當紫外燈波長為254nm隨著由白光LED固態照明引發的第三次照明革命的火熱進行,人們逐漸將研究重心轉向以高Al組分Ⅲ族氮化物為結構材料的紫外LED。紫外LED在醫療、殺菌、印刷、照明、數據存儲、以及保密通信等方面都有重大應用價值。並且與汞燈和疝燈等傳統氣體紫外光源相比,UV LED具有強大的優勢。紫外光源的誕生使得紫外線開始得到真正地應用。
  • 紫外技術標準現狀分析
    其中,在這場艱巨的「抗疫戰」裡,往常身居「幕後」的紫外消毒殺菌產品迅速走入大眾視野。據了解,足量的紫外照射是目前已知的可以抑制該病毒的有效手段,紫外線劑量在滅菌過程中起著至關重要的作用。深紫外LED憑藉安全、環保、小巧、高效、低耗等諸多優勢,逐漸被市場認可,現已初步應用於水處理,空氣殺菌,食物保鮮等領域。
  • 殺菌燈原理 殺菌燈使用注意事項
    一、殺菌燈原理殺菌燈屬於低壓汞燈,利用較低的汞蒸氣壓發出兩條肉眼看不到的紫外線,其光譜線主要有兩條,一條為253.7nm波長,一條為185nm波長。細胞吸收紫外線後,作用於細胞內的遺傳物質,通過光化作用,紫外線的能量能夠引起遺傳物質發生變異,使細菌當即死亡或無法繁殖,也就達到了殺菌的目的。
  • 速德瑞|紫外輻照計工作原理及應用領域
    一、紫外輻照計工作原理光電池是把光能直接轉換成電能的光電元件。當光線射到硒光電池表面時,入射光透過金屬薄膜4到達半導體硒層2和金屬薄膜4的分界面上,在界面上產生光電效應。產生電位差的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關係,CPU讀取電壓後經過計算將數據顯示在屏幕上。
  • 紫外線滅菌的三個原理 紫外線的滅菌機理是什麼
    1、紫外線滅菌是用紫外線進行的,波長為200~300nm的紫外線都有殺菌能力;2、紫外線殺菌機理主要是因為它誘導了胸腺嘧啶二聚體的形成和DNA鏈的交聯,從而抑制了DNA的複製;3、由於輻射能使空氣中的氧電離成(O),再使O2氧化生成臭氧(O3)或使水(H2O)氧化生成過氧化氫(H2O2)。O3和H2O2均有殺菌作用。
  • 科普| 除了UV,還有這些神奇的電磁波殺菌
    以下將盤點整個電磁波譜中具備殺菌作用的各波段輻射的殺菌原理及應用方向,為全民防控新型冠狀病毒肺炎提供參考。 紫外線殺菌最先由丹麥科學家Finsen提出,並在1903年因此獲得了諾貝爾生理和醫學獎。現今使用最廣泛的紫外燈有傳統的低壓/中壓汞燈、微波無極汞燈、氙燈等,以及新型基於寬禁帶半導體材料的紫外LED/LD。 汞燈起殺菌作用的特徵波長是253.7nm,其輻射功率達到瓦(W)量級,通常15m2的房間,採用30W的汞燈照射30min以上即可完成全屋消毒。
  • 紫外雷射器原理和發展前景
    雷射具有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好特徵,經過了50多年時間,雷射技術與應用發展快速,而其中全固態紫外雷射器因體積小、壽命長、結構緊湊、維護方便等一系列優點成為雷射技術發展前途的研究領域之一。目前固體紫外雷射器基於有的各種性能優勢被廣泛應用於各行各業,成為當前主流的工業級雷射器之一。固體紫外雷射器出光原理雷射器必須具備以上三個部分,泵浦源、工作物質和光學諧振腔,用固體雷射材料作為工作物質的雷射器。
  • 關於UVC LED殺菌技術的問題你了解多少
    為什麼UVC紫外殺菌這麼受歡迎,它殺菌的原理是什麼?UVC紫外殺菌是否對人體有所損害?關於UVC LED殺菌技術的問題你了解多少? Q1 UVC紫外殺菌的原理是什麼? UVC是波長為200nm~280nm的光線,它能夠穿透生物中的細胞膜和細胞核,破壞微生物機體細胞中的DNA或RNA的分子結構,造成生長性細胞死亡或再生性細胞死亡,從而達到殺菌消毒的作用。 Q2 UVC紫外殺菌是否對新冠病毒有效?
  • 紫外-超聲聯用快速測定循環水中總磷
    1 實驗部分1.1 實驗原理在氧化劑的聯合作用下,利用紫外光、超聲波或紫外-超聲聯用作用於石英比色管中試樣,將試樣中的有機膦和(或)聚無機磷消解為正磷酸鹽,正磷酸鹽再與試劑鉬酸銨和其中的酒石酸銻鉀反應生成黃色的磷鉬銻三元絡合物,再用抗壞血酸還原成磷鉬藍