紫外线消毒灯(汞灯)的种类及其应用

icon 2020-12-03 09:51:55
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摘要:紫外线消毒灯(汞灯)的种类及其应用

1 产生杀菌紫外线的各种低压汞灯

低压汞蒸气放电紫外线消毒灯的外壳由石英玻璃管或透短波紫外线玻璃管制成,内充低压惰性气体和少量远素,两端为金属冷电极或热灯丝电极,通过给两极加高压或在触发高压启动后由较低的电源电压维持放电,从而产生以253.7nm为主的紫外线。该紫外线的杀菌作用很强,能摧毁对人体有害的细菌或病毒,从而起到消毒作用。低压汞蒸气放电紫外线消毒灯的主要品种有如下几种:

1.1热阴极低压汞杀菌紫外线灯

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这种放电灯的电极是用钨丝绕成双螺旋灯丝,涂上碳酸钡、碳酸锶碳酸钙混合物,通电加热时,混合物被激活分解形成钙、锶、钡的氧化物。灯启动时,灯丝被加热发射电子,轰击灯管内的汞蒸气,使汞原子的外层电子跃迁到高能级轨道位置成为激发态。跃迁到高能级轨道上的电子仅能停留10-5~ 10-11s,然后又回落到低能级轨道,同时以紫外线的形式释放能量。这种灯辐射的紫外线,95%以上波长253.7nm,同时也有少量的波长为184.9nm、404nm、 435nm、 545nm、 577nm、 579nm。

1.2冷阴极低压汞紫外线杀菌灯

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该灯用镍制成电极,在石英灯管内充入汞和氩气,靠强电场的作用,使冷阴极发射电子,轰击汞原子,使其激发发光。灯管可以做成各种形状,例如盘香形、U形、直管形等,辐射的紫外线有60%以上波长为253.7nm。

2020年疫情期间,冷阴极紫外线消毒灯开始走入大家的视野。由于可操作性高,被开发出各类的便携式紫外线消毒新兴产品(如手持消毒棒、手机消毒盒、消毒包、牙刷消毒器等)火爆海外市场。

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深圳市能波达光电科技有限公司相关负责人表示,能波达光电作为最早生产冷阴极紫外线消毒灯的公司之一,并且还有配套消毒方案PCBA开发专业。在疫情期间占有先天优势,仅在5月期间就出货近200万套消毒方案。占总市场总额近35%之多。

1.3高压汞紫外线杀菌灯

该灯灯管内汞蒸气的压强可以达到几个大气压,功率可达500 ~ 1000W或更高,在辐射光谱中只有一小部分是杀菌紫外线,但总能量大,所以仍不失为良好的消毒紫外线光源,一般用于水的消毒。

普通玻璃和有机玻璃不能透过253.7nm紫外线,但石英玻璃可以透过80%以上, 一般塑料的透过率也很低。聚氟亚乙烯树脂薄膜(0.1mm厚)可透过253.7nm紫外线60%左右,乙烯共聚脂膜(0. 1mm厚)可透过40%。253.7m紫外线可穿 透水2cm,而在空气钟传播时会被悬浮的粒子所阻挡。

253. 7nm紫外线照射到物质表面时-般会被吸收,转变成物质的内能,不易穿透到物品深处部分,故紫外线照射只能杀灭物品表面的微生物。

入射到两种媒质界面处的253.7nm紫外线会产生反射,在进入第二种媒质时发生折射。各种材料对253.7nm紫外线的反射系数不同,氧化镁为80% ~ 93%;拋光铝为60% ~ 90%;白漆为46%;白石灰为40%,白磁砖为4.7%。可据此选择紫外线灯具的反射材料。

2 紫外线消毒灯对微生物的杀灭作用

杀菌作用最强的波段在254nm左右。紫外线可以杀灭各种微生物,包括细菌、真菌、病毒、立克次体等。每种微生物都有其特定的紫外线死亡剂量阈值。

一般来说, 兰氏阴性菌对紫外线最敏感,其次为革兰氏阳性球菌;细菌芽胞和真菌孢子抵抗力最强;病毒也会被紫外线杀死,其抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间。

对紫外线高抗者有枯草杆菌芽胞、耐辐射微球菌和橙黄八叠球菌;中抗者有微球菌、鼠伤寒沙门氏菌、乳链球菌、酵母菌属和原虫;低抗者有牛痘病毒、HIV、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、普通变形杆菌、军团菌、布鲁尔酵母菌和T3大肠杆菌噬菌体。枯草杆菌黑色变种ATCC 9372株已被用作紫外线消毒指示菌株。

3 影响紫外线消毒效果的因素

3.1电压的影响

紫外光源的辐射强度明显受电压的影响,同一个紫外光源,当电压不足时,辐射强度降低很多。

3.2距离的影响

一般来说,紫外线灯的辐射强度与距离的平方呈反比。

3.3温度的影响

温度对紫外线消毒效果的影响是通过影响紫外线光源的辐射强度来实现的。一般来说,紫外光源在40°C时辐射的杀菌紫外线最强。温度降低,紫外线灯的输出减少;温度高于42°C,辐射的紫外线回吸收增多,输出也减少。因此,过高和过低的温度对紫外线的消毒都不利。但一些杀菌试验证明,在5 ~ 37°C范围内,温度对紫外线的杀菌效果影响不大。在低温下,微生物变得对紫外线更敏感。

3.4相对湿度的影响

在对空气消毒时,相对湿度对消毒效果也有影响。RH过高时,空气中小水滴增多,可以阻挡紫外线,因此要求用紫外线消毒空气时,相对湿度最好在60%以下。对表面消毒时,如果照射表面离光源比较远,空气中的水分粒子也影响消毒效果。

3.5照射时间的影响

紫外线的消毒效果与照射剂量成正比

所以要使杀灭率达到一定程度,必须保证足够的照射剂量。在紫外光源的辐射强度达到要求的情况下(大于40μW/cm2) ,可通过调整照射时间来达到要求的照射剂量。

3.6有机物的保护的影响

当微生物被有机物保护时,需要加大照射剂量,因为有机物可以影响紫外线对微生物内部的穿透,并组会吸收紫外线。

3.7微生物种类和数量的影响

不同微生物对紫外线的抵抗力水平不同,需要根据杀灭微生物的种类,确定照射剂量。被消毒物品.上污染的微生物的量越多,消毒效果越差,因此在消毒前对消毒对象上污染微生物的种类和数量需要有较好的了解,以便确定照射剂量。

4 紫外线消毒灯未来的发展趋势

据了解,紫外线杀菌灯主要是用于密闭空间的消毒,且紫外线杀菌灯必须在无人情况下使用,否则很容易对人造成伤害。比如眼睛被紫外线照射的话,可能会引起结膜、角膜发炎,如果照射到皮肤的话,皮肤可能会红肿、疼痒、脱屑。由于使用不当,近段时间,已出现多个因为使用紫外线消毒时未离开客厅而导致眼睛灼伤的新闻报道。

能波达光电负责人告诉记者,“经历过这次疫情后,大家对卫生肯定会更加重视,对灭菌消毒的需求应该会有提升。但紫外线灭菌灯是一个非常专业的应用产品,有人比喻紫外线灯相当于医药中的处方药,是需要在专业人士的指导下谨慎使用的,所以我们发出来的资料,特别强调了使用指引和注意事项”。

提到未来发展趋势,能波达一销售经理告诉记者,“未来紫外线消毒会更智能化。集成应用如家电,灯具,家俱、卫浴等都是有可能的。”

能波达光电相关负责人表示,“家用紫外线杀菌灯目前是一个风口产品,但商用领域一直是有持续需求的,比如教育照明最新的设计要求都必须要有光消毒功能,并且这个光消毒功能是通过智控系统实现。照明行业未来必然朝着光的定制化、光的智能化、光的健康化方向发展。通过定制化、智能化实现的光健康不仅带给人们照明和灯光,而且带给人们健康的生理和心理,是照明行业发展升级的必然道路。”

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