紫外线杀菌器的基本常识与其水处理应用指南

紫外线杀菌器的基本常识与其水处理应用指南

紫外线杀菌灯的一般常识

UVB是一种仿太阳光的灯，在照不到太阳的情况下，可以用此灯来代替 UV灯——紫外线杀菌灯 紫外线的分类:

根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个波段:

UVA波段，波长320～400nm，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。

UVB波段，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线。紫外线杀菌器中等穿透力，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。

UVC波段，波长200～275nm，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大面积脱离。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。 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）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。

紫外线杀菌属于纯物理消毒方法，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，254nm紫外线不能透出来，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。

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，一般不能封接铝盖灯头，所以杀菌灯的灯头材质多采用胶木、塑料或陶瓷。

杀菌灯实际上是属于一种低压汞灯。低压汞灯是利用较低汞蒸汽压（<10-2Pa）被激化而发

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出紫外光，其发光谱线主要有两条：一条是253.7nm波长；另一条是185nm波长，这两条都是肉眼看不见的紫外线。

----用来照明用的日光灯、节能灯也属于低压汞灯，依靠低压汞蒸汽被激发后发射紫外线，其中254nm波长的紫外线照射到荧光粉上再发出可见光，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。

----杀菌灯不需要转化为可见光，253.7nm的波长就能起到很好的杀菌作用，这是因为细胞对光波的吸收谱线有一个规律，在250~270nm的紫外线有最大的吸收，被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA，它起到一种光化作用，紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。 ----日光灯和节能灯使用普通玻璃做成的，253.7nm紫外线透不出来，不能用做杀菌用的灯，石英玻璃对紫外线透过率高，达90%，是做杀菌灯的最佳材料，但是石英玻璃的性能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)，封接不能用普通的自动化程度较高的圆封的办法，这使得杀菌灯生产制造的技术含量要高于普通节能灯。

----有一种透紫外线的玻璃，即通常所说的高硼玻璃，它对紫外透过率约是石英玻璃的60%，它的生产工艺与节能灯一样，使得它的成本与价格比石英玻璃生产的杀菌灯相差很远，几瓦的灯管只需几元，但它在性能上远比不上石英杀菌灯。表现在如下几方面：

---- 1、透过率不同，在同样规格经同样镇流器测试，石英玻璃杀菌灯紫外线强度是高硼玻璃杀菌灯的1.5倍以上；

---- 2、高硼玻璃灯紫外光强度很容易衰减，它点灯数百小时后其紫外光强度就大幅下降，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。而石英玻璃的光衰减程度要远小于高硼灯，如果生产工艺过关，石英灯的光衰减在经点灯2000-3000小时，光衰减到初始时的80%-70%，以后只要灯不灭，光衰的幅度会越来越小。 ----国内杀菌灯的客户可能会了解菲利浦的杀菌灯，菲利浦有一种杀菌灯是用一种接近普通玻璃的玻璃生产的，而非石英玻璃制造的，其透光率接近石英玻璃的透过率，比中国的高硼玻璃灯要高得多，可使用自动化程度较高的节能灯生产工艺生产，这种灯主要依靠他们炼制这种玻璃的技术。它的缺点是不能产生臭氧。

----石英杀菌灯的另一个特点是可发出臭氧。由于石英玻璃对短波185nm的紫外线透过率也高，185nm的紫外线能电离空气产生臭氧，臭氧浓度高对人体不利，但在无人场合时能使用，臭氧也能杀菌、消毒，恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。

----有些场合不能有臭氧，也可使用石英杀菌灯，这种石英玻璃在炼制的时候就加了一种元素--钛（Ti），使它透过紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响，即通常所说的无臭氧杀菌灯。

----从以上分析，做杀菌灯用石英玻璃是最佳选择。在国内，医疗卫生领域，早已不推荐使用高硼杀菌灯，在美国、加拿大、日本生产紫外线杀菌灯普遍都采用石英玻璃。 ----但是,用石英玻璃生产的杀菌灯还不一定能做的好，因为还需要解决二个大问题。 ----1、成本较高

前面已提及，由于石英玻璃特殊性质，使得石英杀菌灯的生产不能规模化，机械化生产，而只能以手工来生产，使得石英杀菌灯的成本较高。国内厂家生产的紫外线杀菌灯数十元一只，国外进口中国的要上百元甚至几百元。价格高，阻碍它的进一步推广运用。 ----2、光衰较大

----石英杀菌灯还可能出现一个问题--寿命不长。寿命不长有两个概念：一个是点灯寿命不长，就是点不了多长时间，灯熄了，这主要是电极处理不好。在石英加工过程中，需用高温，如果处理不当，会导致阴极受损，点一段时间灯灭了；第二个概念是指有效寿命，即使灯不熄，但它的紫外光强度衰减快，达到30%，按行业标准YY/T0160-94规定，就算灯已寿终。

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YY/T0160-94规定石英杀菌灯的有效寿命必须大于1000小时，而美国、日本灯过有关标准杀菌灯需大于9000小时。显然说明我国的紫外线杀菌灯的质量水平比国外的要低得多。 ----Cnlight.Com根据这一现状，于2000年初开始组织力量研究高强度、长寿命的紫外线低压汞灯（通俗称法叫杀菌灯）经过一年多的努力，我们攻克了这一课题，并在以下二方面我们确定了优势。

----一、成本 目前国内生产石英杀菌灯的厂家都以手工为主，尤其是主要工序--封接采用手工，使得产品成本普遍较高，产品的一致性差，可靠性难以保证。容易出现的问题是慢性漏气，慢性漏气的主要原因就是石英与电极封接不好。华星采用自动封接方法，生产效率和成品率大大提高，漏气现象<0.5%，可靠性大大提高，而且单位成本比同行显著降低，价格具有很强的竞争力。

----二、有效寿命一般厂家生产的石英杀菌灯其点灯点数小时都无问题，但是很多时候灯管未熄就不能用了，比如说医院用的30瓦石英消毒灯，初始一般有100μW/cm2（1.0米处）用过一段时间后（约1500小时），再用紫外探头测（在1.0米处）低于70μW/cm2，此时灯管则要换新，以免消毒效果不好。

造----成紫外线强度光衰减的原因从机理上分析很复杂，对于荧光灯（如节能灯）的光衰，理论上已有较为成熟的认识，如1999年复旦大学和Cnlight.Com合作研究了\"紧凑型节能灯光衰机理分析\"获教育部颁发的一等奖。但是石英紫外灯的光衰与荧光灯光衰从机理上分析不完全相同，因为石英玻璃与荧光灯的加工过程不同，石英玻璃要用到高温夹封；第二，石英玻璃本身与普通玻璃在其原料、生产过程就不同，其性质相差更大，它对于紫外光衰有一定影响。

----对于\"石英紫外灯光衰机理\"的研究，华星光电有限公司技术发展中心正在进一步深入，但是对于如何减轻紫外光衰已有十分有效、可靠的办法。

----这种办法是经过特殊的处理，使得紫外光强度衰减降低在整个寿命期间只有20%左右。比如30瓦灯初始时紫外光强为100μW/cm2（1.0米处），即使点到6000小时以上，其紫外光强还有80-90 μW/cm2，7000小时254nm紫外线强度还大于70μW/cm2，这种技术在菲利浦也有类似的应用。使得长寿命的紫外线杀菌灯成为可能。

----紫外线杀菌灯一般用来对空气、物体表面、水来进行消毒灭菌。254nm波长能对细菌和病毒能有效的杀灭，前人早已进行过大量的研究，是不用怀疑的事实。紫外线杀菌的特点是广谱性，有些高温都难以消灭的病毒，用紫外线能很快的消灭，这是由于紫外线的杀菌机理与其它方法不同。

----紫外线对细菌和病毒的杀灭与紫外线照射剂量有关，照射剂量=照射时间（S）×照射强度（μW/cm2），照射剂量理论上一般设计要求大于30000μW/cm2 如果紫外线强度低，只要时间长，可与强度稍高时达到同样的效果，如果在时间不允许久的情况下，需选择高强度大功率的紫外线灯。一般情况各种细菌和病毒所需杀灭的照射剂量不同，在被杀灭点测出照射强度就可计算出照射时间，对被消毒的对象不了解的情况下，一般需延长照射时间来确保杀菌效率。由于紫外线会杀死细胞，因此紫外线消毒时要注意不能直接照射到人的皮肤，尤其是人的眼睛，紫外线杀菌灯点亮时不要直视灯管，由于短波紫外线不透过普通玻璃，戴眼镜可避免眼睛受伤害。如果不小心眼受伤，一般情况也无关大碍，就象被太阳光灼伤一样，严重的可滴眼药水或人乳，帮助复原。在有人的场合，不要使用有臭氧灯管，臭氧浓度高时对人不利。

----紫外线消毒杀菌用途很广，医院、学校、托儿所、电影院、公交车、办公室、家庭等，它能净化空气，消除霉味，次外还能产生一定量的负氧离子，经紫外线消毒的房间，空气特别清新。在公共场合，经紫外线消毒，可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。长寿命的紫外线杀菌灯在水消毒、环保工程方面的应用意义重大，水消毒设备如纯水系统，一般

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在24小时都运转，紫外线杀菌灯的寿命和可靠性都要求高，如果灯管寿命短，更换灯管成本高，而且很不方便。

----紫外线杀菌灯在水消毒方面的应用，八十年代开始在西方国家流行，九十年代开始在中国推行，它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。

----所以，紫外杀菌在水消毒有无可比拟的优势：紫外线强度可测、可监控，可做到在线控制，及时了解消毒效果，而且不会带有任何副作用，在水消毒领域有不可估量的前景

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%。而石英灯管在点燃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。

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。

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。 紫外线杀菌灯的应用

1.每一种微生物都有其特定紫外线杀灭、死亡剂量标准，其剂量是照射强度与照射时间的乘积（杀菌剂量＝照射强度·照射时间/K=I·t)，即紫外线的照射剂量则取决于紫外线的强度大小以及照射时间的长短，高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。

2.石英灯管使用一段时间后会逐渐老化，紫外线照射强度会发生衰退，为达到彻底消毒的效果，应定期检查测石英灯的照射强度，发现强度不够时应立即更换。

3.紫外线的只能沿直线传播，穿透能力弱，任何纸片、铅玻璃、塑料都会大幅降低照射强度。因此消毒时尽量应使消毒部位充分暴露于紫外线下，定期擦拭灯管，以免影响紫外线穿透率及照射强度。

4.紫外线对人体的的皮肤能产生很大的伤害性，不要在有人的场所使用UV灯，更不要用眼睛直视点燃的灯管，由于短波紫外线不能透过普通玻璃，所以戴眼镜可避免眼睛受伤害。 5.在有人员活动的场所，一般不能使用臭氧灯管，因为臭氧会促进人体的血红蛋白凝结，造成人体供氧不足，发生头晕、恶心的感觉，影响身体健康，特别在臭氧浓度达到＞0.3ppm (mg/m2 )时，将会对人体造成严重的伤害。

6.低压放电灯中之紫蓝色光芒为汞蒸气压，虽然汞蒸气压的强度与紫外线仍然有其关联性，

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但是并不直接代表紫外线之强度，这也就是说，紫外线的强度无法用肉眼来判定。

7.灯具加反光罩可以保证紫外线能量的集中，另外可以避免给工作人员造成损伤。反光罩一定要用对253.7nm紫外线材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化抛光处理过的铝对短波紫外线的反射系数最大，所以一般紫外线灯具的反光系统均用铝材制成。

紫外线杀菌灯存在的问题

1、工艺特殊，制造困难，价格较高。由于石英玻璃的特殊性质，使得杀菌灯的生产不能规模化，造成石英杀菌灯的成本较高，阻碍它的进一步推广运用。

2、光衰较大，寿命不长。紫外线杀菌灯点燃数百小时后，它的紫外光强度衰减很快，最高达到30%，杀菌效果大大减弱。另外，加工中造成的阴极损伤也影响了紫外线杀菌灯的寿命。由于紫外线杀菌灯的光衰与荧光灯光衰在机理上不完全相同，所以这一问题还有待各方努力解决。

3.由于灯丝及阴极材料不同，与T8、T5荧光灯同功率的UV灯管，也不能用相同的镇流器驱动。

紫外线的分类:

根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个波段:

UVA波段，波长320～400nm，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。 UVB波段，波长275～320nm，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。

UVC波段，波长100～275nm，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脱离。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

UVD波段，波长小于100nm，又称为真空紫外线。

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）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。紫外线杀菌属于纯物理消毒方法，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。

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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。

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，一般不能封接铝盖灯头，所以杀菌灯的灯头材质多采用胶木、塑料或陶瓷。

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%。而石英灯管在点燃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。

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。

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。

紫外线杀菌灯的应用

1.每一种微生物都有其特定紫外线杀灭、死亡剂量标准，其剂量是照射强度与照射时间的乘积（杀菌剂量＝照射强度·照射时间/K=I·t)，即紫外线的照射剂量则取决于紫外线的强度大小以及照射时间的长短，高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。

2.石英灯管使用一段时间后会逐渐老化，紫外线照射强度会发生衰退，为达到彻底消毒的效果，应定期检查测石英灯的照射强度，发现强度不够时应立即更换。

3.紫外线的只能沿直线传播，穿透能力弱，任何纸片、铅玻璃、塑料都会大幅降低照射强度。因此消毒时尽量应使消毒部位充分暴露于紫外线下，定期擦拭灯管，以免影响紫外线穿透率

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及照射强度。

4.紫外线对人体的的皮肤能产生很大的伤害性，不要在有人的场所使用UV灯，更不要用眼睛直视点燃的灯管，由于短波紫外线不能透过普通玻璃，所以戴眼镜可避免眼睛受伤害。 5.在有人员活动的场所，一般不能使用臭氧灯管，因为臭氧会促进人体的血红蛋白凝结，造成人体供氧不足，发生头晕、恶心的感觉，影响身体健康，特别在臭氧浓度达到＞0.3ppm (mg/m2 )时，将会对人体造成严重的伤害。

6.低压放电灯中之紫蓝色光芒为汞蒸气压，虽然汞蒸气压的强度与紫外线仍然有其关联性，但是并不直接代表紫外线之强度，这也就是说，紫外线的强度无法用肉眼来判定。

7.灯具加反光罩可以保证紫外线能量的集中，另外可以避免给工作人员造成损伤。反光罩一定要用对253.7nm紫外线材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化抛光处理过的铝对短波紫外线的反射系数最大，所以一般紫外线灯具的反光系统均用铝材制成。

紫外线杀菌灯存在的问题

1、工艺特殊，制造困难，价格较高。由于石英玻璃的特殊性质，使得杀菌灯的生产不能规模化，造成石英杀菌灯的成本较高，阻碍它的进一步推广运用。

2、光衰较大，寿命不长。一般厂家生产的紫外线杀菌灯点燃数百小时后，它的紫外光强度衰减很快，最高达到30%，杀菌效果大大减弱。另外，加工中造成的 阴极损伤也影响了紫外线杀菌灯的寿命。由于紫外线杀菌灯的光衰与荧光灯光衰在机理上不完全相同，所以这一问题还有待各方努力解决。

3、由于灯丝及阴极材料不同，与T8、T5荧光灯同功率的UV灯管，也不能用相同的镇流器驱动。

我司所生产的紫外线杀菌灯的产品特点以及优势：

1、热阴极有效寿命8000小时，冷阴极在20000小时以上。

2、优质石英玻璃管，羟基含量小于等于5ppm、紫外线透过率大于等于90%。

3、锆铝片技术，吸附管内杂气，延长使用寿命。

4、超低汞技术，汞含量小于等于5mg，达欧盟标准。 1、紫外线杀菌器的工作原理

紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，被割分为A、B、C三种波段，其中的C波段紫外线波长在240－260nm之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是253.7nm。

现代紫外线消毒技术是基于现代防疫学、光学、生物学和物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率，高强度和长寿命的C波段紫外光发生装置，产生的强紫外C光照射流水（空气或固体表面），当水（空气或固体表面）中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外C光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒，以及其它致病体，达到消毒和净化的目的。 2、紫外线杀菌器的应用范围：

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根据253.7Ao波长的紫外线，能破坏微生物DNA并致死的原理而设计的，具有杀菌力强，寿命长、支行稳定可靠等优点，其杀菌效率≥99%，进口灯管使用寿命≥9000小时，广泛用于：

① 食品加工工业水体消毒，包括果汁、牛奶、饮料、啤酒、食用油及各类罐头 、冷饮制品等用水设备。

② 医院、各类实验室用水消毒，以及高含量致病体废水消毒。 ③ 生活用水消毒，包括居民住宅小区、办公 大楼、自来水厂、旅馆餐厅等。

④ 生物化学制药，化妆品生产用冷却水消毒。 ⑤ 水产品加工用水净化消毒。

⑥ 游泳池、水上娱乐设施用水消毒。

⑦ 海水、淡水育苗养殖（鱼、鳗、虾、贝壳类等）用水消毒。 ⑧ 电子工业用超纯水，等等。 3、紫外线杀菌器的维护、保养：

① 紫外线杀菌器使用的最佳条件为：水温：5℃－50℃ 相对温度：不大于93%（温度25℃时）电压：220±10V 50Hz 进入处理设备饮用水的水质，其1cm的透射率为95%－100%。如需要处理的水质低于国家标准时，如色度高于15度，浊度高于5度，含铁量高于0.3毫克/升，先采用其它净化和过滤等方法，使其净化达标后用紫外线杀菌设备。 ② 定期检查，确保紫外线灯的正常运行。紫外线灯应持续处于开启状态，反复开关会严重影响灯管的使用寿命。

③ 定期清洗：根据水质情况，紫外线灯管和石英玻璃套管需要定期清洗，用酒精棉球或纱布擦试灯管，去除石英玻璃套管上污垢并擦净，以免影响紫外线的透过率，而影响杀菌效果。

④ 灯管的更换：进口灯管连续使用9000小时，或一年之后，应更换紫外线灯管，以确保高杀菌率。更换灯管时，先将灯管电源插座拔掉，抽出灯管，再将擦净的新灯管小心地插入杀菌器内，装好密封圈，检查有无漏水现象，再插上电源。注意勿以手指触及新灯管的石英玻璃，否则会因污点影响杀菌效果。

⑤ 预防紫外线辐射：紫外线对细菌有强大的杀伤力，对人体同样有一定的伤害，启动消毒灯时，应避免对人体直接照射，必要时可使用防护眼镜，不可直接用眼睛正视光源，以免灼伤眼膜

紫外线杀菌灯都是属于低压（放电）汞灯，外壳是石英玻璃管或透短波紫外线的玻璃管制成，内充低压的惰性气体和汞蒸气（少量汞），两端为金属冷电极或热灯丝电极，通过给两极加高压（就象霓虹灯）或有触发高压后由较低电压（就象日光灯）维持放电，产生以253.7nm为主紫外线，起杀菌作用。具体原理如下:

众所周知，由于光的波长不同，产生了红、黄、橙、绿、青、蓝、紫七色光，紫外线是光线的一种形式，是一种高能量的光。而紫外光的波长是从40nm----400nm，因为波长太短，所以人的肉眼是难以看到的。按波长分为A波段、B波段、C波段和真空紫外线。C波段的波长为200nm－275nm。水消毒用的是C波段紫外线。紫外线在波长为240nm----280nm范围最具有杀菌效能，尤其在波长为253.7nm时紫外线的杀菌作用最强。紫外线中的一段C频（C-BAQND）对摧毁对人体有害的细菌或病毒有极大的效用。其杀菌原理是通过紫外线对细胞、病毒等单细胞微生物的照射，以破坏其生命中枢DNA（去氧核糖核酸）的结构，使构成该微生物的蛋白质无法形成，使其立即死亡或丧失繁殖能力。一般紫外线在1---2秒钟内就可达到灭菌的效果。目前已证明，紫外线能杀灭细菌、霉菌、病毒和单胞藻。事实上，所有的微生物对紫外线都很敏感，所以紫外线用于水处理方面是很优越的

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紫外线杀菌灯在水处理中的应用

一、应用中的一般常识

1、 应用领域的分类----紫外线杀菌灯在水处理领域有广泛的用途。

----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。（目前主要采用的是过流式的方法。）

----紫外线杀菌灯在水处理主要应用它的杀菌功能，比如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。

----对于高档产品，过流式消毒方法不仅要配较复杂的结构；还有复杂的控制系统，如紫外线强度监测系统，水温监测系统，消毒时间累积，紫外线灯监控、故障报警、自动声光报警等系统。此外，过流式设备对环境与处理对象也有要求，如水的温度、水的透明度对消毒效果有很大的影响。紫外线杀菌灯工作时表面最佳温度为40℃，温度过高或过低都会影响紫外线输出效果；水的透明度越差，紫外线越易被吸收，利用率就越低。

----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。在水处理，除消毒杀菌外，紫外线灯还用于光催化反应，但目前只停留在试验室研究阶段。 2、产品的一般设计

----对设备的设计，除了相关结构和电控部份设计之外，一项重要指标是消毒效果，消毒效果我们一般用紫外线辐照剂量来衡量，即254nm紫外线辐照强度×照射时间。辐照强度可以根据外套管离灯管表面距离来测试强度，处理时间要根据水流量、水压力、进水管尺寸来定，也可实测。理论上，照射剂量要达到30000uw.s/cm2，剂量越高，对细菌杀灭率越高。 ----实际上，照射剂量在系统工作时是很难测试的，主要是水体在设备中流过的时间往往难以估计和测试（这还和设备内部结构设计有关），所以通常用水流量和紫外线灯功率的比例关系来衡量消毒效果。

----水流量一定，则需要一定总功率的紫外线灯，但总功率一定，还有多种选择方案。如果选择总功率600瓦的紫外线灯，可选择30只20瓦的灯，也可选择20只30瓦的灯，还可选择6只100瓦的灯等。即使单只灯功率一定了，灯的长度还不一定。可选择较短的高强度灯，也可选择较长的高效率灯。具体设计时，考虑设备的长度、体积，如果允许设备长，不能太大，则采用细长的灯，这样支数相应减少，内腔空腔可缩小。相反，设备设计不能长，可大的，则选用紫外线灯管时，宜采用较小功率，支数较多的。对于选择支数较少紫外线灯时流过石英外套管的水层厚度要厚，紫外线在水中比在空气中更容易衰减，它的衰减系数比可见光在水中的衰减要大得多。只能允许水层厚度在1cm左右，如果更厚，则需浪费更多的紫外线来达到相同的消毒效果。即紫外线灯应用效率会降低。 ３、灯的选用

----在水处理中，尤其在废水处理中，应用高强度的紫外线灯是很有必要的。因为如果

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使用较多数量的紫外线灯，那么镇流器数量也多，线路更复杂，控制部分也更复杂，往往坏一只灯，就要停机更换，检修。而灯和镇流器使用数量越多，坏掉一只的概率也就越大。 ----在传统的紫外线灯中，功率一般只能做到几十瓦，如传统规格40瓦、30瓦。如果用到大流量水处理，总功率需几千瓦，紫外线灯的数量要用到数十只到上百只，设备庞大，控制线路也很复杂。当用大功率的紫外线灯，如300瓦，那么，灯和镇流器数量将会大大减少，可简化设备。提高设备安全可靠性，降低设备的故障发生率。----高强度的紫外线灯在水处理中使用，可分别选择有臭氧和无臭氧灯。所谓有臭氧灯，指这种灯能透185nm谱线（汞的特征谱线），这种谱线在空气中能电离空气产生臭氧。据国外的试验研究，185nm的紫外线在水中能产生光化反应，即电离H2O产生-OH（羟基），-OH有很强的氧化性，可矿化分解水中的有机物，降低TOC。但是一般的低压汞灯，本身功率不大，185nm紫外线只占灯管所耗电能的20%，其效果不显著，只有大功率的紫外线灯才能表现出一定效果。 ----在水处理除了应用紫外线灯消毒杀菌之外，还可用到紫外线灯的另外的作用原理。这就是光催化反应。这种原理现已被成功用于空气净化。我们在市场上看到的光催化空气净化器就是用到该原理。在饮用水和废水净化方面，国内目前有数十家大学和企业在研究，被认为是高效、最有前景的废水、废气治理方法，是国内外研究的热点。

----目前，光催化活性较好的是TIO2。理论上，波长小于387nm的紫外线都能对TiO2激化而产生羟基而起到催化氧化的作用。市场上，我们可看到两个波长的紫外线灯，一种是254nm，一种是365 nm的紫外线灯，这两种灯现都已成功用于光催化反应的应用中， 254nm的紫外线灯也就是通常的杀菌灯，是由汞原子发出的谱线。365nm谱线的灯，通常见到的是采用专用的黑色的透紫外线玻璃；另一种是采用石英玻璃，涂覆365nm的紫光粉，采用石英材料的透光率要高，但其成本也相应增高。

----用在水处理，通常选用254nm的紫外线灯做光催化反应，这实际用到了254nm的双从作用，一是直接杀菌，一是光催化产生羟基矿化降解和杀菌。在空气净化方面，目前365nm的黑光管和254nm的石英灯都已有人成功运用，本公司已开发峰值波长为312nm的紫外线灯，该灯种光谱在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有分布，可对光催化效率大大提高，是光催化应用首选灯种！ 二、应用中的技术难点 1、 结构和控制

----在水处理主要用到紫外线灯的消毒杀菌功能，这种基本原理和方法在数十年就已被人发现。在欧美，紫外线消毒技术已是一种普及的技术。在我国，九十年代开始引进该技术。十年来，这种技术做为一种高科技产品被努力地推向市场。然而，到目前为止，紫外线消毒产品还远未在水处理应用中普及。

----没有普及化的重要原因之一，国内生产的紫外线杀菌灯质量（主要是寿命）不过关。在水处理行业。由于设备一般都是24小时运转，灯的寿命要求高。而国内生产的紫外线灯一般也就是1000-2000小时，而且可靠性不高，易出故障。如果用于空气消毒，坏一只灯可随时更换；而在水处理设备里，如果坏一只灯，要影响到整个设备、系统，还可能影响其他供水系统和用户。可以说是安全质量事故。因此，紫外线杀菌灯的寿命和可靠性尤其重要。 ----第二个原因是产品的结构和控制系统的设计不过关。以家用饮水机为例。据卫生部门的检测，通过饮水机放出的水，大多数都是细菌严重超标，一些名牌厂家的都是如此。细菌产生的主要原因就是饮水机内期不清洗而滋养了细菌。数年前，有人想把紫外线灯用到饮水机上，对系统环境和水进行消毒和保洁。可到现在，市场上也没看到饮水机用上紫外线灯。

----造成这种现象主要是遇到结构设计上的难题。紫外线在水中的穿透力很差，一般仅适合于10cm以内厚度的静态水层，随水层厚度增加，紫外线强度将大幅度衰减。因此紫外

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线对水消毒最适合薄层动态水。而普通的桶装饮水机中的水流入到内胆中是静态，而且储存时间无法确定，有可能只停留几秒种（连续接水饮用），也有可能停留较长时间。这就在时间控制上也增加了难度。

----有人想到，饮水机主要存在的是二次污染，不是桶装水带入的细菌，只要让内胆中的水不受二次污染就可以保持清洁。没有必要达到紫外线消毒杀菌的剂量。但是，桶装水不合格的报道我们经常见到。显然，仅仅是对内腔进行消毒显然是不够的！ 2、光催化反应

----光催化氧化反应机理很复杂。一些纳米材料如TiO2粉体复合光催化剂，被紫外线照射后，会产生电子空穴对。空穴有很强的扑获电子的能力，遇到水分子后，水分子被夺去电子形成羟基（-OH），羟基有很强的化学活性，它能破坏有机物的化学键，达到旷化分解有机污染物的目的。

----与其他的新技术、新方法一样，光催化有他的新颖、实用的一面，也有其局限性的一面。从目前的国内外的研究和一般客户的应用情况看，光催化有其以下的局限性：

----1、光催化不管用在空气还是用在水里，其光解的作用效率是有限的 。不能夸大他的作用。它只能处理杂质含量很低的空气和溶液，而且处理时间较长。比如空气净化，只能用于污染气体（如家居室内）较轻的环境，而不能用于如废气、废水等的净化。----2、光催化作用只能局限于光触媒表面附近。也就是说，杂质分子或离子只能经过光触媒表面才能被降解。因为光催化产生的活性离子羟基从产生到消亡的时间非常短，（小于10-6秒），他既不能在水中 游泳 ，也不能在空中 飞舞 。而象紫外线可以穿透一定水层（尽管它在水中衰减严重），臭氧、氯气可以溶解在水里，随水漂流，作用时间可达数十分钟。----3、光催化活性易受外界因素影响。如水中某些离子对光催化分解有促进作用，也有些离子或分子对光催化有中毒 作用。空气中的湿度对光催化效果也有影响。还有一点：必需有水分子光催化才能进行。在仪器设备工作过程中，光催化实际效果往往难以实测和加以判断。消费者难以通过感性认识来感触高科技的魅力！

----２、无法测定 光解因子 。以消毒杀菌为例，《消毒技术规范》介绍有生物灭菌试验方法。（这种试 验方法程序复杂，成本较高，一般只有市级防疫部门试验室才有条件做。）通常情况，我们可测试消毒因子。如紫外线消毒，我们可测试 254nm紫外线强度，化学消毒可测试化学因子如环氧乙烷、臭氧的浓度，而光催化反应，目前无法测试所谓因子 ，如羟基（-OH）浓度就无法测试，原因是一其存在时间很短，二也无恰当方法测试。