UV-紫外线基础知识
anmy968
anmy968 Lv.3
2010年03月15日 22:49:24
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紫外线的概念 紫外线是一种波长位于可见光和X射线之间,波长在100~400nm之间的电磁波。UV是紫外线的缩写。紫外线具有很多自己独特的特点,如紫外线的荧光效应、生物效应和光化学效应。能透过臭氧保护层和云层到达地球表面的太阳光线(290nm—2000nm)中紫外线约占13%,只有UVA和UVB两部分,其中UVA占97%,UVB占3%,UVC接近于0。对人皮肤损伤的只有UVA、UVB。紫外线的分类

紫外线的概念

紫外线是一种波长位于可见光和X射线之间,波长在100~400nm之间的电磁波。UV是紫外线的缩写。紫外线具有很多自己独特的特点,如紫外线的荧光效应、生物效应和光化学效应。能透过臭氧保护层和云层到达地球表面的太阳光线(290nm—2000nm)中紫外线约占13%,只有UVA和UVB两部分,其中UVA占97%,UVB占3%,UVC接近于0。对人皮肤损伤的只有UVA、UVB。

紫外线的分类

根据作用效果的不同,将紫外线按照波长划分为四个波段:

UVA波段,波长315~400nm,又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线 有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面,UVA可以直达肌肤的真皮层,破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维,将我们的皮肤晒黑。360nm波长的UVA紫外线符合昆虫类的趋光性反应曲线,可制作诱虫灯。300-420nm波长的UVA紫外线可透过完全截止可见光的特殊着色玻璃灯管,仅辐射出以365nm为中心的近紫外光,可用于矿石鉴定、舞台装饰、验钞等场所。UVA紫外线有附着色素及光化学作用,称为化学线。

UVB波段,波长280~315nm,又称为中波红斑效应紫外线 。中等穿透力,它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收,只有不足2%能到达地球表面,在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用,能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成,但长期或过量照射会令皮肤晒黑,并引起红肿脱皮。紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃(不透过254nm以下的光)和峰值在300nm附近的荧光粉制成。UVB紫外线有促进维生素的作用,成为健康线。

UVC波段,波长200~280nm,又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱,无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大,短时间照射即可灼伤皮肤,长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

UVD波段,波长100~200nm,又称为真空紫外线。它的穿透能力极弱。它能使空气中的氧气氧化成臭氧,称为臭氧发生线。空气中的氧气(O2)在紫外光的照射下,发生光解作用,产生臭氧(O3)。臭氧是一种有效的氧化剂,能够杀灭水中或空气中的细菌、病毒,可用于蔬菜清洗和空气等的消毒。水中的水分子(H2O)、臭氧(O3)、氧气(O2)及双氧水(H2O2)等在紫外线的辐射下发生着复杂的光化学反应,并通过在水中形成具有比臭氧(O3)和氯更强的氧化能力的羟基自由基(-OH)对水中的有机污染物、微生物污染等进行彻底的降解。真空紫外线的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。
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anmy968
2010年03月15日 22:56:34
2楼
紫外线的杀菌原理

紫外线杀菌就是通过紫外线的照射,破坏及改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构,使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线,因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收,尤以253.7nm左右的紫外线最佳。

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。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。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,例如DNA中的THYMINE二聚等,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。

紫外线杀菌属于纯物理消毒方法,它不向水中增加任何物质,没有副作用,具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点,随着各种新型设计的紫外线灯管的推出,紫外线杀菌的应用范围也不断在扩大。紫外线可以杀灭各种微生物,包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等,具有广谱性。没有副作用是它优于氯化消毒的地方。紫外线杀菌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,这样,消毒效果会更好。
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anmy968
2010年03月15日 22:58:50
3楼
紫外线杀菌灯的结构

紫外线杀菌灯(UV灯)实际上是属于一种低压汞灯,和普通日光灯一样,利用低压汞蒸汽(<10-2Pa)被激发后发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃,253.7nm紫外线不能穿透出来,只能被灯管内壁的荧光粉吸收后激发出可见光。如果改变荧光粉的成分和比例,它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。一般杀菌灯的灯管都采用石英玻璃制作,因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率,达80%-90%,是做杀菌灯的最佳材料。

杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构,可按外型和功率分为多种类型。
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anmy968
2010年03月16日 23:59:07
4楼
紫外线杀菌灯的灯管

因成本关系与用途不同,也有用紫外线穿透率<50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生产工艺与节能灯一样,因此成本很低,但它在性能上远比不上石英杀菌灯,其杀菌效果有相当大的差异。

高硼灯管的紫外光强度很容易衰减,点灯数百小时后紫外线强度就大幅下降到初始时的50%-70%。在用户手上,虽然看到灯管还是亮的,但它可能已不起作用了。石英紫外线灯产生的紫外线强度高,是高硼灯的1.5倍以上,并且紫外线辐射强度寿命长,石英灯管在点燃2000-3000小时后,紫外线强度只减到初始时的80%-70%,光衰程度远远小于高硼灯。

不同材料制造的紫外线灯成本和性能也不一样。真正高强度、长寿命的紫外线灯必需是采用石英玻璃制造,这种灯也叫石英杀菌灯。最可靠的分辨方法是用紫外线辐照度计254 nm探头来测,同样功率,254 nm紫外线强度最高的是石英紫外线灯。

石英玻璃与普通玻璃在性能上有很大的差别,主要是热膨胀系数不同。石英玻璃熔点高,膨胀系数低,如果同时放在火中加热,高硼玻璃熔点低。加温后同时放在水中急冷,不会碎裂的是石英玻璃。高硼玻璃紫外线灯和石英紫外线灯在外观上比,石英紫外线灯一般不能装铝盖灯头,灯头材质用塑料,胶木或陶瓷,灯头外径要比玻璃管粗;高硼玻璃都可采用自动化程度较高的圆封的生产工艺,其工艺与日光灯生产一样,可用铝灯头。

还一种透紫外光较高的普通玻璃,比高硼玻璃要高得多,比石英玻璃略低。但光衰比石英杀菌灯大,并且不能产生臭氧。菲利浦生产的一种杀菌灯上的灯管就使用这种玻璃制作。
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anmy968
2010年03月17日 00:09:23
5楼
紫外线杀菌灯的种类

紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌,185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧),臭氧具有强氧化作用,可有效地杀灭细菌,臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。

石英玻璃在炼制的时候,如果添加足够数量的钛(Ti)元素,就能使透过它的紫外线在200nm以下发生截止,而对254nm紫外线透过基本无影响。适当控制钛元素的添加量,就可有效的控制185nm紫外线的逸出量。根据这一特点, 我们可以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外线杀菌灯管。消毒柜一般采用高臭氧型。

如何识别真假石英紫外线灯

石英紫外线灯具有优势,那么如何识别真假。不同波段的紫外线杀菌能力不同,只有短波紫外线(200-300nm)才能对细菌有杀灭能力,其中在250-270nm范围杀菌力最强。涂了荧光粉的灯管,不管是用何种玻璃制造都不可能发出短波紫外线,更不可能产生臭氧,因为经荧光粉转换发出的谱线,波长最短为300 nm附近。 在消毒柜里经常能看到的是灭蚊灯,只能产生365nm谱线和一部分蓝色光,它的功能除了能把蚊子吸引过来之外,是根本没有消毒作用的。对于一些使用普通玻璃管制造的所谓"紫外线灯",这种灯是不含紫外线的,用一个简单的方法测试:把这种灯在节能灯或日光灯旁边点亮,它不能激化管内荧光粉发光,就可证实它是名符其实的假冒伪劣产品。
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half_1986
2010年03月25日 12:12:39
6楼
很详细,受用了:handshake
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wuruisong
2010年03月30日 17:27:19
7楼
呵呵呵,刚看完臭气的资料,又找到紫外线的资料了,多谢楼主了!学习、学习、再学习!!!
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hua896861
2010年04月15日 15:10:30
8楼
说的非常详细,学习了
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xl0826
2010年04月24日 23:24:20
9楼
这才是没有币的人所需要感谢的楼主
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shenjian0411
2010年05月22日 14:54:31
10楼
说的非常详细,学习了
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wzy_2007
2010年05月24日 22:20:16
11楼
很详细。学习了
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