飞利浦照明---浅谈紫外线杀菌灯的功能与应用

前言
　　在人们的生活水平日益提高，对健康用水的需求也快速增加的今天，全世界仍然有12亿人口无法获得安全的饮用水供应。未经处理过的水可能导致一系列严重的疾病，据联合国统计，发展中国家约80%的疾病和死亡都是由于不健康饮用水所导致。紫外线净水光源产品——紫外线杀菌消毒灯，解决了健康用水这一世界性难题。现将紫外线杀菌消毒灯产品的性能、特点、功能、及在水处理中的运用进行简单介绍。

　　 1. 紫外线杀菌灯的设计原理

　　在实际生产中，杀菌灯应用和设计主要考虑以下3种因素：

　　 A 有效辐射剂量（Heff）

　　有效辐射剂量是时间和有效辐照度的乘积（辐照度是杀菌的主要贡献）。然而，辐射剂量受其本身穿透介质能力的限制。穿透能力取决于吸收系数大小，对于固体，表面将吸收所有辐射；对于水，视其纯净度而言，光辐射被吸收90%前能相应穿透几毫米到几微米不等。

　　 B这些辐射可能导致的危害

　　杀菌辐射能导致结膜炎和皮肤红斑，所以人类不能在超过所规定最大值的辐射下受照。换句话说，要在设计杀菌装置时就将此考虑在内。

　　 UV杀菌可用于所用三态物质即气体（空气），液体（主要为水）和工艺达到吸收系数很小的固体（表面）。然而，通过使用“薄膜技术”和环路设计（使产品循环），即使在一些吸收系数不理想的情况下，也取得了巨大成功。

　　 C 光源

　　提高低压光源的灯电流以获得相同管长的更高光输出，但以降低紫外辐射效率为代价（紫外瓦特/输入瓦特）；这是由于自吸收的增加及温度的影响。在灯中使用汞齐替代纯汞可以减少上述温度的影响。HOK光源，中气压汞灯，比低压光源产生更多的UV-C紫外辐射，但效率也更低。

　　 2.紫外线杀菌的特点

　　紫外线净化法比传统的氯气消毒有无可比拟的优越性。氯气消毒会在水中形成一种氯的化合物，这是一种致癌物，而且氯气浓度高时也会有一种味道，如果喝生水，会明显地闻到这股怪味。现在水消毒还有一种方法：臭氧。臭氧也能杀菌，但其浓度高时，臭氧分解的时间就要延长，很可能就会经近距离管道输送到居民房内。臭氧水据说能美容、洗菜，但不能喝，而且其味道难闻。如果浓度降低，杀菌能力又要减弱。此外臭氧消毒还要防止泄漏。

　　紫外线杀菌消毒灯不需要添加任何化学品，添加化学品常常使水中有一种不好的味道或气味，甚至这种化学品本身也可能有危害，例如氯可能与水里的有机物质起反映，形成有潜在致癌威胁的氯仿。而且化学品发挥作用需要一段时间，水使用之前如果没有与化学品充分混合，其有效性就会受限。此外，在有些情况下，微生物能够对某些特定的化学品产生耐性或免疫性。而采用UVC辐射消毒就不会出现这些情况。

　　一个典型的完整过滤装置具有多层结构，包括一个UV光源和一个传统的机械过滤器。通常由过滤系统专业制造商将合适的UVC灯管集成在完整的过滤装置中。一个完整过滤装置有多级净化结构，除了UVC灯管本身，还有一个传统的机械过滤层，用于去除固体杂质，以及一个活性炭过滤层，用于去除带有不良味道和气味的生物物质和芬芳化学品等其他杂质。

　　 3.紫外线杀菌灯的实际应用

　　 3.1紫外线杀菌灯的方法

　　水处理（water treatment）从处理对象分，它包括废水处理、城市供水处理、饮用水处理、纯净水处理、养殖场水处理；从原理上分，有消毒、杀菌、光分解降解及其它光化反应；从使用紫外线杀菌灯的方法来分，有直接把灯放入水中，称为浸没式；紫外线灯放入套管里使用，称为过流式。（飞利浦照明公司的紫外线杀菌灯目前主要采用的就是这种过流式的方法。）

　　 4.1.1过流式

　　过流式的设备工作原理是这样的：经水泵产生压力的一定流速的水流流过能透紫外的石英套管外围，紫外线灯产生的254nm紫外线对水进行消毒、杀菌。其特点是水流流速很快，一般在石英外套流过的时间为不超过1秒，因此要求杀菌灯的紫外线强度是很高的，一般要求在表面强度超过30000uw/cm2。要产生如此高的紫外线强度，需选用高强度大功率的紫外线杀菌灯。如果仍然想通过延长时间来提高消毒效果，那么一般选用较长的灯，做较长的设备，或在不锈钢外壁上处理成涡流旋转式结构，来延长水流过的时间。

　　 4.1.2 浸没式

　　与过流式相比，浸没式结构简单。紫外线杀菌灯直接放在水中，这种方法可用于流动的动态水，也可用于静态水。这种处理方法要注意灯管有可能由于意外情况发生破裂；长时间处理，灯管表面会被水中藻类等污染物覆盖，将严重影响紫外线透出。对不同对象的水体进行消毒，主要要了解水质变动情况和水对紫外线的透过率。

　　 4.2应用前景及领域

　　飞利浦紫外杀菌灯不仅紫外光波透过率高、寿命长、净化空气时产生负氧离子，同时，还能杀灭有害细菌和病毒高达99.99%。

　　尽管紫外线杀菌灯可以应用在各方各面并能达到多种目的，它的应用领域主要可概括为以下几个方面：1、空气消毒2、 HVAC冷却旋管3、家庭用水4、工业饮用水5、工艺用水 (饮料)6、废水7、半导体和IC制造业8、游泳池、温泉、水族馆、 鱼塘，另外可应用于啤酒饮料、水处理、空调、消毒柜、医院动态无菌室、病房等。

　　 5.小结

　　长期以来，宏观和微观环境中的污染一直备受人们的关注。而目前对污染减少的问题已形成了一个产业，包括改良技术以减少初级污染、次级污染以及物理、生物、化学方式的清洁。而在这些技术中使用UV-C紫外辐射不仅起到杀菌作用，而且还是种高效的杀菌方法，它将可能是最为高效节能的技术。

　　文/葛容 飞利浦照明（中国）公司特殊光源事业部