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紫外线UV杀菌技术及应用

发布时间:2023-04-21 人气:1,884

紫外线UV杀菌技术及应用

了解紫外线
2020年爆发的新冠疫情,对公共卫生健康造成了极大威胁,影响了人类生活的方方面面。医院、学校和企业等机构,都希望尽可能保护其病患、学生、员工和顾客。而紫外线作为杀灭新冠病毒的一种有效手段,进入了公众视野。

首先,让我们了解紫外线。紫外线是电磁波谱的一部分,波长在10nm~400nm范围内。紫外线(UV)通常分为UV-C、UV-B和UV-A三个波段。紫外光谱在可见光谱之外,它的波长比可见光的波长短,紫外线是不可见光。

UV-C可破坏病菌DNA和RNA中的分子结构,使其失活并丧失复制繁殖能力。

UV-B和UV-A光线会引起蛋白质和脂质氧化,从而导致细胞死亡。

蓝光可促进产生对细菌细胞有毒的活性氧,以此抑制细菌的生长。

当你想到太阳时,可能会想到紫外线。太阳产生紫外线,其中UV-C在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收,不能到达地球表面;只有UV-A和UV-B才能进入地球大气层。

然而几十年前,科学家就发现了UV-C的消毒功能,如今UV-C紫外线广泛应用于医院、学校等办公和公共场所,对空气、水和物体表面和进行消毒灭菌。下面我们说明下UV-C紫外线的优缺点。

UV-C紫外线的优缺点。
优势
病原体杀灭率高达99.9%。杀菌紫外线在清除病毒和细菌等病菌方面非常有效。杀菌紫外线或称UV-C,已应用于对空气,表面和水杀菌。另外,相关研究机构已经证明,使用253.7nm的UV-C紫外线汞灯光源,在数秒内低剂量条件下,可以有效灭活新冠病毒。
无刺激性的化学物质。紫外线可以代替或减少刺激性化学物质的使用。不过,必须注意的是,紫外线不能代替去除灰尘和擦拭表面等清洁措施,最好的解决方案是紫外线和清洁措施配合使用。
多种配置。有多种使用杀菌紫外线的方法。您可以在嵌入式器具、移动式器具或空调系统组件之间进行选择。总有有一款产品适合您的应用需求。
劣势
对人类不安全。并非所有波段的紫外线都对人类安全。杀菌紫外线(UV-C)比从太阳照射到地球的紫外线(UV-A和UV-B)更加强有力。UV-C紫外线的过度照射会损伤皮肤和眼睛。当你购买紫外线杀菌产品时,应该首先考虑安全性。有些UV-C产品通过安全防护设计,已经解决了这些问题。
时间和杀菌效果可能不同。紫外线杀菌所需时间并非固定。时间取决于你使用的产品类型、产品性能以及产品的安装位置。因制造商的不同,产品杀菌效果也有所差异。另外,在紫外线照射不到的区域,无法达到杀菌效果。
不同类型紫外线的特性
不同波段的紫外线有不同的特性,紫外线光谱中的某些部分可以更有效地去除病菌。

UVC:

传统的杀菌紫外线就是UV-C。它可以杀死包括病毒、细菌、真菌和霉菌在内的病原体。

如果在正确的应用场景照射适当时间,UV-C的杀菌效果很好,可以杀灭99.9%的病菌。UV-C照射对人类有危害,必须在无人环境使用。

200nm-280nm
高效杀菌
Far-UVC:

过去十多年中,科学家开始关注远紫外线。它是UV-C中特定的波段,实际上对人类来说是安全的,因为它无法穿透皮肤或眼睛,但仍然可以有效杀死细菌。

Far-UVC产品可以在人机共存环境下进行有效杀菌。

207nm-230nm
有效杀菌
对皮肤和眼睛安全
UV-B:

UV-B的杀菌效果有限,市面上没有纯UV-B的杀菌产品。UV-B有益于维生素D的合成,进而促进钙的吸收转化。UV-B在308nm波段,可以应用于治疗白癜风。另外,UV-B照射会晒伤皮肤,长期照射会导致红斑、水肿甚至水泡。

280nm-315nm
补钙
医疗应用
晒伤
UV-A:

近紫外线UV-A杀死病原体方面不如UV-C有效,需要极长时间才能杀灭细菌。UV-A可到达皮肤真皮层,照射皮肤会引起黑色素沉积,导致肤色变黑,产生色斑等。

315nm-400nm
弱杀菌作用
紫外固化
晒黑
紫外线杀菌效果
一个常见问题是“消毒某个区域需要多少紫外线?” 紫外线杀菌效果取决于杀菌剂量。国际紫外线协会(IUVA)称,采用253.7nm波段紫外线,10~20 mJ/ cm2的剂量就可以灭活与新冠类似的病毒。目前,已经有科研机构做了杀灭新冠的照射实验,研究发现低剂量的UV-C紫外线可以在数秒内成功灭杀新冠病毒。

紫外辐照剂量取决于紫外线照度和照射时间,简单来说,是两者的乘积。特定紫外线产品的照度与其照射区域和照射距离有关,距离越近,照度越高;距离越远,照度越低。产品的照度越高,杀灭细菌的速度就越快。较低的强度将需要更长的时间才能灭活病原体,但仍然有效。以30W紫外线低压汞灯为例,0.4米距离下紫外照度为0.5mW/cm2,只需10秒就能达到5mJ/cm2的杀菌辐照剂量;1米距离下紫外照度为0.1mW/cm2,需要50秒才能达到5mJ/cm2的杀菌辐照剂量。

考虑到实际应用中不同因素影响,如空气折损、表面清洁度、不同病菌对紫外线耐抗性不同等,在实际应用中一般会提高照射剂量以确保杀菌效果。值得注意的是,紫外线无法消毒被灰尘或其他颗粒覆盖的表面,所以在紫外线照射杀菌之前,建议进行空气通风或物表清洁,以提高杀菌效果。

紫外线杀菌产品选用
现在你可能想知道,需要购买哪种类型的紫外线杀菌产品。应该购买可以对空气杀菌的紫外线空气净化器,还是应该购买可移动的紫外线消毒台灯?

照明工程协会(IES)最近发布了一份有关杀菌紫外线的报告。该报告列出了上层紫外线空气杀菌器是最有效的产品类型,其次是空气调节系统(HVAC)的紫外线组件,然后是固定和移动的物表杀菌器。IES还指出,所有这些产品都可以有效地消毒,并且都可以用作抵抗病毒和细菌的武器。使用多种产品可能是获得最佳效果的理想选择。

   

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