فروش لامپ های گندزدایی

تابش میکروبی ماوراء بنفش میکروبی (UVGI) روشی ضد عفونی است که از نور ماوراء بنفش با طول موج کوتاه (ماوراء بنفش C یا UVC) استفاده می کند تا میکروارگانیسم ها را با از بین بردن اسیدهای نوکلئیک و از بین بردن DNA آنها بکشد یا غیرفعال کند ، و آنها را قادر به انجام عملکردهای حیاتی سلولی نمی باشد. UVGI در برنامه های مختلفی از جمله مواد غذایی ، هوا و تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد.

نور UVC در سطح زمین ضعیف است زیرا لایه ازون جو آن را مسدود می کند. دستگاههای UVGI می توانند نور UVC به اندازه کافی در سیستم های هوا یا آب گردش ایجاد کنند تا آنها را در محیطهای غیرقابل مهار به میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها ، ویروس ها ، قالب ها و سایر عوامل بیماری زا تبدیل کنند. UVGI را می توان از یک سیستم تصفیه همراه با آب برای تصفیه هوا و آب استفاده کرد.

استفاده از UVGI برای ضد عفونی از اواسط قرن بیستم روشی پذیرفته شده است. این ماده در درجه اول در سرویس های بهداشتی پزشکی و امکانات استریل مورد استفاده قرار گرفته است. به طور فزاینده ، برای استریل کردن آب آشامیدنی و فاضلاب از آنجایی که محل نگهداری محصور شده و برای اطمینان از قرار گرفتن در معرض بالاتر در برابر اشعه ماوراء بنفش ، گردش می شود. در سالهای اخیر ، UVGI کاربردهای جدیدی در تصفیه هوا نیز یافته است.

در سال 1878 ، آرتور داونز و توماس پی بلانت مقاله ای را منتشر کردند که توصیف عقیم سازی باکتری های در معرض نور با طول موج کوتاه است. اشعه ماوراء بنفش بیش از 100 سال است که در سطح سلولی یک جهش شناخته شده است. جایزه نوبل پزشکی در سال 1903 به دلیل استفاده از اشعه ماوراء بنفش در مقابل لوپوس ولگاریس ، سل پوست به نیلز فینسن اعطا شد.

استفاده از نور ماوراء بنفش برای ضد عفونی آب آشامیدنی به سال 1910 در مارسی ، فرانسه باز می گردد. کارخانه نمونه اولیه پس از مدت کوتاهی به دلیل قابلیت اطمینان پایین تعطیل شد. در سال 1955 ، سیستم های تصفیه آب اشعه ماوراء بنفش (لامپ های گندزدا) در اتریش و سوئیس مورد استفاده قرار گرفت. تا سال 1985 حدود 1500 لامپ گندزدایی در اروپا به کار گرفته شدند. در سال 1998 کشف شد که تک یاخته هایی مانند کریپتوسپوریدیوم و ژیاارد نسبت به آنچه در گذشته تصور می شد در معرض نور UV آسیب پذیر هستند. این راه را برای استفاده گسترده در تصفیه آب اشعه ماوراء بنفش در آمریکای شمالی باز کرد. تا سال 2001 ، بیش از 6000 تصفیه خانه UV در اروپا فعالیت می کردند.

با گذشت زمان ، هزینه های ماوراء بنفش کاهش یافته و محققان از روش های جدید UV برای ضد عفونی آب و فاضلاب استفاده می کنند. در حال حاضر ، چندین کشور مقرراتی را ایجاد کرده اند که به سیستم اجازه می دهد منابع آب آشامیدنی خود را با نور اشعه ماوراء بنفش ضد عفونی کند. سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا سندی را منتشر کرده است که راهنمایی هایی را برای اجرای ضد عفونی آب آشامیدنی با اشعه ماوراء بنفش ارائه می دهد.

نمودار مقایسه لامپ کم فشار با لامپ فشار متوسط ​​و منحنی اثر میکروب کش

لامپ بخار جیوه با فشار کم و فشار متوسط ​​در مقایسه با منحنی اثربخشی میکروب کش

نور UV تابش الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر از نور مرئی اما طولانی تر از اشعه X است. اشعه ماوراء بنفش در چندین محدوده طول موج طبقه بندی می شود ، با اشعه ماوراء بنفش با طول موج کوتاه (UVC وUV میکروب کش) در نظر گرفته می شود. طول موج بین 200 نانومتر تا 300 نانومتر به شدت توسط اسیدهای نوکلئیک جذب می شود. انرژی جذب شده می تواند منجر به نقص هایی از جمله دیمر پیریمیدین شود. این دیمرها می توانند از تکثیر جلوگیری کنند یا می توانند از بیان پروتئین های لازم جلوگیری کنند و در نتیجه منجر به مرگ یا غیرفعال شدن ارگانیسم شوند.

لامپ های مبتنی بر جیوه که در فشار بخار کم کار می کنند ، در خط 253.7 نانومتر از ماوراء بنفش تابش می کنند.

لامپهای پرتوی اشعه ماوراء بنفش (UVC LED) تابش نور ماوراء بنفش را در طول موجهای انتخابی بین 255 و 280 نانومتر دارند.

لامپهای زنون پالس شده تابش اشعه ماوراء بنفش را در کل طیف UV با اوج انتشار نزدیک به 230 نانومتر منتشر می کنند.

نمودار مقایسه حساسیت اشعه ماوراء بنفش اشباع اشعه ماوراء بنفش UV با نور 265 نانومتر

UVC LED تابش 265 نانومتر در مقایسه با منحنی اثربخشی میکروب کش

این فرایند مشابه تأثیر طول موجهای طولانی تر (UVB) باعث آفتاب سوختگی در انسان است. میکروارگانیسم ها از حفاظت کمتری در برابر اشعه ماوراء بنفش برخوردار هستند و نمی توانند طولانی مدت در معرض آن قرار بگیرند.

یک سیستم UVGI به گونه ای طراحی شده است که محیط هایی مانند مخازن آب ، اتاق های آب بندی شده و سیستم های هوای اجباری را در معرض UV میکروب کش قرار دهد.

اثربخشی

اثربخشی UV میکروبی به مدت زمان بستگی در برابر اشعه ماوراء بنفش ، شدت و طول موج اشعه ماوراء بنفش ، وجود ذراتی که می توانند از میکروارگانیسم ها در برابر اشعه ماوراء بنفش محافظت کنند و توانایی یک میکروارگانیسم در مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش بستگی دارد.

در بسیاری از سیستم ها ، با دفع مکرر هوا یا آب ، افزونگی در معرض میکروارگانیسم ها در UV حاصل می شود. این امر پاس های متعدد را تضمین می کند به طوری که UV در برابر بیشترین تعداد میکروارگانیسم ها مؤثر است و میکروارگانیسم های مقاوم را بیش از یک بار تابش می کند تا آنها را تجزیه کند.

اثر این نوع ضد عفونی بستگی به قرار گرفتن در معرض خط میکروارگانیسم ها در برابر نور UV دارد. محیط هایی که در آن طراحی موانعی را ایجاد می کند که باعث جلوگیری از اشعه ماوراء بنفش می شود ، چندان مؤثر نیستند. در چنین محیطی ، اثربخشی به محل قرارگیری سیستم UVGI متکی است به طوری که خط دید برای ضد عفونی بهینه است.

گرد و غبار تاثیر گذاری لامپ های گند زدایی و  uvرا کاهش می دهند ، در واقع UV کمتری دارند. بنابراین ، لامپ ها برای اطمینان از اثربخشی به تمیز کردن و جایگزینی دوره ای نیاز دارند. طول عمر لامپهای UV میکروب کش بسته به نوع طراحی متفاوت است. همچنین موادی که لامپ از آن ساخته شده است می تواند برخی از پرتوهای میکروب کش را جذب کند.

خنک کننده لامپ تحت جریان هوا همچنین می تواند خروجی UV را کاهش دهد. بنابراین باید در محافظت از لامپ ها از جریان مستقیم هوا یا اضافه کردن لامپ های اضافی برای جبران اثر خنک کننده دقت کرد.

با افزایش بازتاب و افزایش میزان اشعه ماوراء بنفش قابل افزایش است. آلومینیوم بالاترین میزان بازتابندگی را نسبت به سایر فلزات دارد و در هنگام استفاده از اشعه ماوراء بنفش توصیه می شود.

یک روش برای سنجش اثر UV در کاربردهای ضد عفونی آب ، محاسبه دوز UV است. ایالات متحده آمریکا EPA دستورالعمل دوز UV را برای کاربردهای تصفیه آب منتشر می کند. دوز اشعه ماوراء بنفش را نمی توان به طور مستقیم اندازه گیری کرد اما بر اساس ورودی های شناخته شده یا تخمین زده شده به فرایند استنباط می شود:

نرخ جریان (زمان تماس)

انتقال (نوری که به هدف می رسد)

کدورت (ابر)

سن لامپ یا رسوب یا قطع خاموش (کاهش شدت اشعه ماوراء بنفش)

در کاربردهای ضد عفونی کننده هوا و سطح ، میزان UV با محاسبه دوز UV که به جمعیت میکروبی تحویل داده می شود ، تخمین زده می شود. دوز UV به شرح زیر محاسبه می شود:

دوز UV μws / cm2 = شدت اشعه ماوراء بنفش μW / cm2 time زمان قرار گرفتن در معرض (ثانیه)

شدت اشعه ماوراء بنفش برای هر لامپ با فاصله 1 متر مشخص شده است. شدت اشعه ماوراء بنفش به طور معکوس متناسب با مربع مسافت است بنابراین در مسافت های طولانی کاهش می یابد. از طرف دیگر ، در فواصل کوتاهتر از 1 متر به سرعت افزایش می یابد. در فرمول فوق ، شدت اشعه ماوراء بنفش همیشه باید برای فاصله تنظیم شود مگر اینکه مقدار UV در لامپ دقیقاً 1 متر (3.3 فوت) از لامپ محاسبه شود. همچنینبرای اطمینان از اثربخشی ، مقدار دوز اشعه ماوراء بنفش باید در پایان عمر لامپ محاسبه شود (EOL در ساعاتی مشخص می شود که انتظار می رود لامپ به 80٪ از خروجی UV اولیه خود برسد) و در دورترین فاصله از لامپ روی حاشیه منطقه هدف. برخی از لامپهای ضد انشعاب با پلیمر اتیلن فلوراتوری پوشش داده شده اند تا در صورت شکستگی دارای محافظ شیشه ای و جیوه باشند. این پوشش ، خروجی اشعه ماوراء بنفش را تا 20٪ کاهش می دهد.

برای پیش بینی دقیق مقدار دوز اشعه ماوراء بنفش به هدف تحویل داده می شود ، شدت اشعه ماوراء بنفش ، تنظیم شده برای فاصله ، پوشش و پایان عمر لامپ ، با زمان قرار گرفتن در معرض ضرب می شود. در برنامه های ایستا ، مدت زمان قرار گرفتن در معرض می تواند تا زمانی که برای رسیدن به دوز UV مؤثر لازم باشد ، باشد. به عنوان مثال ، در صورت حرکت سریع هوا ، در مجاری هوای AC ، زمان قرار گرفتن در معرض کوتاه است ، بنابراین باید شدت اشعه ماوراء بنفش را با معرفی چندین لامپ UV یا حتی بانک لامپ ها افزایش داد. همچنین ، نصب UV باید در یک بخش مجرای مستقیم با لامپهای عمود بر جریان هوا قرار داشته باشد تا حداکثر زمان قرار گرفتن در معرض را داشته باشد.

این محاسبات در واقع پیش بینی UV را پیش بینی می کند و فرض بر این است که میزان اشعه ماوراء بنفش برابر با مقدار UV است. دوز UV مقدار انرژی UV میکروبی کشیده شده توسط جمعیت میکروبی در طی یک دوره زمانی زمانی است. اگر میکروارگانیسم ها پلانکتونی باشند (شناور رایگان) ، میزان اشعه ماوراء بنفش برابر است با دوز UV. اما اگر میکروارگانیسم ها توسط ذرات مکانیکی مانند گرد و غبار و گرد و غبار محافظت شوند یا از بیوفیلم تشکیل شده باشند ، به اشعه ماوراء بنفش بسیار بالاتری نیاز خواهد بود تا یک دوز UV مؤثر به جمعیت میکروبی معرفی شود.

غیرفعال کردن میکروارگانیسم ها

میزان غیرفعال شدن در اثر اشعه ماوراء بنفش به طور مستقیم با دوز UV اعمال شده در آب مرتبط است. دوز ، محصولی از شدت نور و زمان تابش اشعه ماوراء بنفش ، معمولاً در میکروژول ها در سانتیمتر مربع یا معادل آن به عنوان میکرووات ثانیه بر سانتیمتر مربع (μW · s / cm2) اندازه گیری می شود. مقدار مصرف 90 kill قتل اکثر باکتری ها و ویروس ها از 2000 تا 8000 میکرو وات / سانتیمتر مربع است. انگل های بزرگتر مانند کریپتوسپوریدیم برای غیرفعال شدن به دوز کمتری نیاز دارند. در نتیجه ، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش را به عنوان روشی برای آب آشامیدنی گیاهان برای به دست آوردن اعتبار کریپتوسپوریدیوم ، ژیاردیا یا اعتبار غیرفعال کردن ویروس پذیرفته است. به عنوان مثال ، برای کاهش 90٪ کریپتوسپوریدیوم ، حداقل دوز 2.500 میکرو وات / سانتیمتر بر اساس کتابچه راهنمای ایالات متحده EPA UV Guidance منتشر شده در سال 2006 مورد نیاز است.

نقاط قوت و ضعف

مزایای

ضد عفونی کننده

از دستگاه های تصفیه آب اشعه ماوراء بنفش می توان برای ضد عفونی آب چاه و سطح آب استفاده کرد. درمان با اشعه ماوراء بنفش از نظر هزینه ، نیروی کار و نیاز به پرسنل آموزش دیده فنی برای کارآیی ، با سایر سیستم های ضد عفونی آب قابل توجه است. کلرینگ آب موجودات بزرگتر را درمان می کند و ضد عفونی کننده باقیمانده را ارائه می دهد ، اما این سیستم ها گران هستند زیرا به آموزش ویژه اپراتور و تأمین یک ماده بالقوه خطرناک نیاز دارند. سرانجام ، جوشاندن آب مطمئن ترین روش درمانی است اما نیاز به نیروی کار دارد و هزینه اقتصادی بالایی را تحمیل می کند. تصفیه اشعه ماوراء بنفش سریع و از نظر مصرف انرژی اولیه تقریباً 20،000 برابر کارآمدتر از جوش است.

معایب

ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش برای درمان با وضوح بالا ، آب مقطر اسمز معکوس تصفیه شده مؤثر است. ذرات معلق مشکلی ایجاد می کنند زیرا میکروارگانیسم هایی که درون ذرات دفن شده اند ، از نور UV محافظت می شوند و از واحد بی اثر عبور می کنند. با این حال ، سیستم های UV را می توان با یک پیش فیلتر همراه کرد تا موجودات بزرگتری را که در غیر این صورت از سیستم UV بی تأثیر عبور می کنند ، از بین ببرد. پیش فیلتر نیز باعث بهبود آب برای بهبود انتقال نور و در نتیجه دوز UV در کل ستون آب می شود. یکی دیگر از عوامل اصلی تصفیه آب UV میزان جریان است – اگر جریان خیلی زیاد باشد ، آب بدون قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش کافی عبور می کند. اگر جریان خیلی کم باشد ، ممکن است گرما ایجاد شود و به لامپ UV آسیب برساند.

یک نقطه ضعف UVGI این است که در حالی که آب تصفیه شده توسط کلرزنی در برابر ضد عفونی شدن مقاومت می کند (تا زمانی که کلر خارج از گاز نیست) ، آب UVGI در برابر مجدد مقاوم نیست. آب UVGI باید به گونه ای منتقل یا تحویل داده شود تا از برق مجدد جلوگیری شود.

در سیستم های UVGI لامپ ها محافظت شده یا در محیط هایی قرار دارند که قرار گرفتن در معرض را محدود می کند ، مانند مخزن آب بسته یا سیستم گردش هوای بسته ، غالباً با بندهایی که در صورت باز شدن سیستم برای دسترسی توسط انسان ، لامپ های UV را بطور خودکار خاموش می کنند.

برای انسان ، قرار گرفتن در معرض پوست در طول موج میکروب کش نور UV می تواند باعث آفتاب سوختگی سریع و سرطان پوست شود. قرار گرفتن در معرض چشم در معرض این اشعه ماوراء بنفش می تواند التهاب بسیار دردناک قرنیه و اختلال بینایی موقتی یا دائمی ، تا حدودی و از جمله کوری در بعضی موارد ایجاد کند. اشعه ماوراء بنفش می تواند به شبکیه چشم آسیب برساند.

خطر بالقوه دیگر تولید اشعه ماوراء بنفش ازن است که می تواند برای سلامتی فرد مضر باشد. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده 0.05 قطعه در هر میلیون (ppm) ازن را به عنوان یک سطح مطمئن تعیین کرده است. لامپهایی که برای آزادسازی UVC و فرکانسهای بالاتر طراحی شده اند ، رها می شوند تا هرگونه اشعه ماوراء بنفش زیر طول موج 254 نانومتر آزاد نشود ، تا تولید ازن به حداقل برسد. لامپ تمام طیف ، تمام طول موج UV را آزاد می کند و در صورت برخورد UVC به مولکول های اکسیژن (O2) ازن را تولید می کند.

پرتوهای UVC قادر به تجزیه پیوندهای شیمیایی است. این منجر به پیری سریع پلاستیک ، عایق ، واشر و سایر مواد می شود. توجه داشته باشید که پلاستیک های فروخته شده برای مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش فقط برای UVB آزمایش می شوند زیرا UVC به طور عادی به سطح زمین نمی رسد. هنگامی که اشعه ماوراء بنفش در نزدیکی پلاستیک ، لاستیک یا عایق استفاده می شود ، باید در محافظت از این موارد دقت کرد. نوار فلزی یا فویل آلومینیومی کفایت خواهد کرد.

کنفرانس آمریکایی بهداشت کارگران بهداشت صنعتی (ACGIH) کمیته داروهای فیزیکی مقدار حد آستانه (TLV) را برای قرار گرفتن در معرض UVC ایجاد کرده است تا از بروز چنین صدمات پوستی و چشم در بین افراد مستعد جلوگیری شود. برای اشعه ماوراء بنفش 254 نانومتر ، این TLV در طی یک دوره هشت ساعته mJ / cm2 است. عملکرد TLV به دلیل انرژی متغیر و پتانسیل آسیب سلول ، با طول موج متفاوت است. این TLV توسط کمیسیون بین المللی حفاظت از تشعشعات غیر یونیزه پشتیبانی می شود و در تنظیم استانداردهای ایمنی لامپ توسط انجمن مهندسی روشنایی آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که مطالعه پناهگاه ماوراء بنفش سل مورد برنامه ریزی قرار گرفت ، این TLV تفسیر شد که گویی قرار گرفتن در معرض چشم در اتاق ها بیش از هشت ساعت مداوم است و در بالاترین سطح تابش چشم در اتاق مشاهده می شود. در این شرایط بسیار بعید است ، تنها دوز 6.0 mJ / cm2 در زیر ACGIH TLV پس از تنها هشت ساعت قرار گرفتن در معرض مداوم در برابر تابش 0.2 μW / cm2 حاصل می شود. بنابراین ، 0.2 μW / cm2 به طور گسترده به عنوان حد مجاز بالای تابش در ارتفاع چشم تعبیر شد.

ضد عفونی هوا

UVGI می تواند برای ضد عفونی هوا با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت استفاده شود. ضد عفونی تابعی از شدت و زمان UV است. به همین دلیل ، در حرکت هوا به همان اندازه مؤثر نیست ، یا وقتی لامپ عمود بر جریان است ، زیرا زمان قرار گرفتن در معرض به طور چشمگیری کاهش می یابد. سیستم های UVGI تصفیه هوا می توانند واحدهای ایستاده با لامپ های UV محافظ باشند که از فن استفاده می کنند تا هوا را از نور UV خارج کند. سیستم های دیگر در سیستم های هوای اجباری نصب شده اند به طوری که گردش برای محل میکروارگانیسم ها از لامپ ها عبور می کند. کلید این شکل عقیم سازی جایگذاری لامپ های UV و یک سیستم تصفیه خوب برای از بین بردن میکروارگانیسم های مرده است. به عنوان مثال ، سیستم های هوایی اجباری با طراحی مانع از بینایی می شوند ، بنابراین مناطقی از محیط ایجاد می کنند که از نور UV سایه خورده باشند. با این وجود ، یک لامپ UV که در کویل ها و سیستم های خنک کننده سیستم های خنک کننده قرار گرفته است ، میکروارگانیسم ها را در این مکان های طبیعی مرطوب نگه نمی دارد.

ASHRAE UVGI و کاربردهای آن را در کیفیت هوا در محیط داخلی و نگهداری ساختمان در “سیستمهای لامپ ماوراء بنفش” ، فصل شانزدهم کتابچه راهنمای خود ، سیستم ها و تجهیزات HVAC در سال 2008 پوشش می دهد. کتابچه راهنمای آن در سال 2011 ، برنامه های HVAC ، “هوا و اشعه ماوراء بنفش سطح تصفیه سطح” در فصل 60 را در بر می گیرد.

ضد عفونی آب

یک لامپ تخلیه جیوه بخار جیوه با فشار کم برای پاک سازی آب

ضد عفونی کردن ماوراء بنفش آب یک فرایند کاملاً فیزیکی و عاری از مواد شیمیایی است. حتی انگل هایی مانند کریپتوسپوریدیا یا ژیاردیا ، که در برابر ضد عفونی کننده های شیمیایی بسیار مقاوم هستند ، به طور مؤثر کاهش می یابند. UV همچنین می تواند برای از بین بردن گونه های کلر و کلرامین از آب استفاده شود. این فرایند به روش فوتولیز گفته می شود و نسبت به ضد عفونی کننده طبیعی به دوز بالاتری نیاز دارد. میکروارگانیسم های استریل شده از آب خارج نمی شوند. ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش آلی محلول ، ترکیبات معدنی یا ذرات موجود در آب را از بین نمی برد. بزرگترین کارخانه ضد عفونی آب در جهان آب آشامیدنی را برای شهر نیویورک تصفیه می کند. تسهیلات ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش آب Catskill-Delaware ، که در 8 اکتبر 2013 راه اندازی شد ، در مجموع 56 راکتور UV کارآمد با انرژی است که روزانه 2.2 میلیارد گالن ایالات متحده (8،300،000 m3) را درمان می کنند.

ماوراء بنفش همچنین می تواند با ازن یا پراکسید هیدروژن ترکیب شود تا رادیکال های هیدروکسیل تولید شود تا آلودگی های کمیاب را از طریق یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته تجزیه کند.

قبلاً تصور می شد ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش برای باکتری ها و ویروس ها که بیشتر در معرض آن هستند ، موثرتر است

مواد ژنتیکی ، از پاتوژن های بزرگتر که دارای پوشش خارجی هستند یا حالت کیستیک تشکیل می دهند (به عنوان مثال ، Giardia) که DNA خود را از نور UV محافظت می کند. با این حال اخیراً مشخص شد که اشعه ماوراء بنفش می تواند برای درمان میکروارگانیسم Cryptosporidium تا حدودی مؤثر باشد. این یافته ها منجر به استفاده از اشعه ماوراء بنفش به عنوان روشی مناسب برای تصفیه آب آشامیدنی شد. به نظر می رسد که جیاردیا وقتی آزمایشات مبتنی بر عفونت بود و نه برطرف شدن ، در معرض UVC بود. [مشخص شده است که پروتئین ها قادر به دوز بالای UVC هستند اما در دوزهای پایین استریل می شوند.

کشورهای در حال توسعه

پروژه ای در سال 2006 در دانشگاه كالیفرنیا ، بركلی طرحی را برای ضدعفونی كردن آب ارزان در مناطق محروم از منابع تولید كرد. این پروژه برای تولید یک طرح منبع باز طراحی شده است که می تواند متناسب با شرایط محلی سازگار باشد. در یک پیشنهاد تقریباً مشابه در سال 2014 ، دانشجویان استرالیایی سیستمی را با استفاده از فویل بسته (تراشه) سیب زمینی (واضح) طراحی کردند تا تابش اشعه ماوراء بنفش خورشیدی را به یک لوله شیشه ای منعکس کنند که باید آب را بدون قدرت ضد عفونی کند.

تصفیه فاضلاب

ماوراء بنفش در تصفیه فاضلاب معمولاً جایگزین کلرینگ می شود. این امر تا حد زیادی به دلیل نگرانی از واکنش کلر با ترکیبات آلی در جریان فاضلاب ، می تواند باعث تولید ارگانیسم های کلر شده پایدار و طولانی مدت و همچنین به دلیل خطرات زیست محیطی برای ذخیره سازی گاز کلر یا کلرهای حاوی مواد شیمیایی شود. فاضلاب های انفرادی که توسط UVGI قابل درمان هستند باید آزمایش شوند تا اطمینان حاصل شود که این روش به دلیل تداخل های احتمالی مانند مواد جامد معلق ، رنگ ها یا سایر موادی که ممکن است اشعه ماوراء بنفش را مسدود یا جذب کنند ، موثر خواهد بود. طبق اعلام سازمان بهداشت جهانی ، “واحد های ماوراء بنفش برای درمان دسته های کوچک (1 تا چند لیتر) یا جریان کم (1 تا چند لیتر در دقیقه) آب در سطح جامعه تخمین زده می شود که هزینه ای معادل 20 دلار در هر مگالیتور ، از جمله هزینه برق و مواد مصرفی و هزینه سالانه سرمایه واحد.

تصفیه فاضلاب UV در مقیاس بزرگ در شهرهایی مانند ادمونتون ، آلبرتا انجام می شود. استفاده از نور ماوراء بنفش در اکثر فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری تبدیل به یک روش استاندارد شده است. پساب اکنون به عنوان یک منبع با ارزش شناخته می شود ، نه مشکلی که باید ریخته شود. بسیاری از تأسیسات فاضلاب به عنوان امکانات احیای آب تغییر نام داده می شوند ، چه فاضلاب در رودخانه تخلیه شود ، برای آبیاری محصولات زراعی مورد استفاده قرار می گیرد و یا برای بهبود بعدی به یک سفره آب تزریق می شود. اکنون از نور ماوراء بنفش برای اطمینان از عاری بودن آب از موجودات مضر استفاده می شود.

آکواریوم و حوضچه

استریلایزرهای ماوراء بنفش معمولاً برای کمک به کنترل میکروارگانیسم های ناخواسته در آکواریوم و استخرها استفاده می شوند. تابش اشعه ماوراء بنفش تضمین می کند که عوامل بیماری زا نمی توانند تولید مثل کنند ، بنابراین احتمال شیوع بیماری در آکواریوم را کاهش می دهد.

دستگاه ضدعفونی کننده آکواریوم و برکه به طور معمول کوچک هستند ، با اتصالات لوله ای که اجازه می دهد آب از طریق یک فیلتر خارجی جداگانه یا پمپ آب از طریق دستگاه ضدعفونی کننده جریان یابد. در داخل دستگاه ضدعفونی کننده ، آب تا حد ممکن به منبع نور ماوراء بنفش نزدیک می شود. پیش تصفیه آب بسیار مهم است زیرا کدورت آب باعث کاهش نفوذ اشعه ماوراء بنفش می شود. بسیاری از دستگاه های ضدعفونی کننده بهتر اشعه ماوراء بنفش مدت زمان طولانی سکونت دارند و فضای بین منبع UVC و دیواره داخلی دستگاه ضدعفونی کننده اشعه ماوراء بنفش را محدود می کنند.

بهداشت آزمایشگاهی

UVGI اغلب برای ضدعفونی کردن تجهیزات مانند عینک ایمنی ، ابزار ، پیپترتور و سایر دستگاه ها استفاده می شود. پرسنل آزمایشگاه همچنین از این طریق ظروف شیشه ای و مواد پلاستیکی را ضد عفونی می کنند. آزمایشگاههای میکروبیولوژی از UVGI برای ضد عفونی سطوح داخل کابینت ایمنی بیولوژیکی (“هود”) بین مصارف استفاده می کنند.

محافظت از غذا و نوشیدنی

از آنجایی که سازمان غذا و داروی ایالات متحده در سال 2001 قوانینی را صادر کرد که براساس آن ، تقریباً همه تولید کنندگان آب میوه و تره بار از کنترل های HACCP پیروی می کنند و حکم کاهش 5 عدد بیماری زا را صادر می کنند ، UVGI در استریلیزاسیون آب میوه هایی مانند سیب تازه فشرده استفاده برخی را مشاهده کرده است. شراب سیب.

لامپ ها

یک لامپ میکروب کش 9 W در یک لامپ فلورسنت جمع و جور و کم فشار

لامپ میکروب کش( لامپ های گند زدایی)

اشعه ماوراء بنفش Germicidal برای ضد عفونی معمولاً توسط یک لامپ بخار جیوه تولید می شود. بخار جیوه کم فشار دارای یک خط انتشار قوی در 254 نانومتر است ، که در محدوده طول موجهایی است که اثر ضد عفونی کننده قوی را نشان می دهد. طول موج مطلوب برای ضد عفونی نزدیک به 270 نانومتر است.

لامپهای بخار جیوه را می توان به عنوان لامپهای کم فشار (از جمله آمالگام) یا فشار متوسط ​​طبقه بندی کرد. لامپهای UV کم فشار راندمان بالایی دارند (تقریباً 35٪ UVC) اما قدرت کمتری دارند ، به طور معمول چگالی قدرت 1 W / cm (قدرت در واحد طول قوس). لامپهای UV Amalgam از یک آمالگام برای کنترل فشار جیوه استفاده می کنند تا در دمای و چگالی قدرت کمی بالاتر عمل کنند. آنها در دماهای بالاتر کار می کنند و طول عمر آنها تا 16000 ساعت است. راندمان آنها کمی پایین تر از t است.

کلاه لامپهای کم فشار سنتی (حدود 33٪ خروجی UVC) و چگالی توان تقریباً 2-3 W / cm است. لامپهای UV با فشار متوسط ​​در دماهای بسیار بالاتر ، تا حدود 800 درجه سانتیگراد کار می کنند و دارای طیف خروجی پلی کروماتیک و خروجی پرتوی زیاد هستند اما بازده UVC پایین تر از 10٪ یا کمتر دارند. چگالی توان معمولی 30 W / cm3 یا بیشتر است.

بسته به شیشه کوارتز مورد استفاده در بدنه لامپ ، تابش اشعه ماوراء بنفش کم فشار و آمالگام در تابش 254 نانومتر و همچنین 185 نانومتر منتشر می کند که دارای اثرات شیمیایی است. تابش اشعه ماوراء بنفش با سرعت 185 نانومتر در تولید ازن استفاده می شود.

لامپهای UV برای تصفیه آب شامل لامپهای بخار جیوه با فشار کم و تخصصی هستند که در طول موج 254 نانومتر اشعه ماوراء بنفش تولید می کنند ، یا لامپ های ماوراء بنفش با فشار متوسط ​​که از 200 نانومتر به انرژی قابل مشاهده و مادون قرمز تولید می کنند. لامپ UV هرگز با آب تماس نمی گیرد. یا در یک آستین شیشه کوارتز در داخل محفظه آب قرار گرفته است یا در بیرون از آب نصب شده است ، که از طریق لوله شفاف UV جریان می یابد. آب که از داخل محور جریان عبور می کند در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار دارد ، که توسط مواد جامد معلق مانند میکروارگانیسم ها و خاک در جریان جذب می شوند.

انتشار دیودها (LED)

گزینه های جمع و جور و همه کاره با LED های UVC

تحولات اخیر در فناوری LED منجر به استفاده از چراغهای UVC از نظر تجاری در دسترس است. LED های UVC از نیمه هادی ها برای انتشار نور بین 255 نانومتر و 280 نانومتر استفاده می کنند. انتشار طول موج با تنظیم مواد نیمه هادی قابل تنظیم است. از سال 2019 ، بازده تبدیل الکتریکی به UVC از LED کمتر از لامپهای جیوه بود. کاهش اندازه LED ها گزینه هایی را برای سیستم های رآکتور کوچک باز می کند که امکان استفاده از نقاط استفاده و ادغام در دستگاه های پزشکی را فراهم می کند. مصرف کم انرژی نیمه هادی ها سیستم ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش را معرفی می کند که از سلول های خورشیدی کوچک در برنامه های از راه دور یا جهان سوم استفاده می کند.

چراغهای UVC لزوماً از نظر ساعات استفاده شده بیشتر از لامپهای میکروب کش سنتی نیستند بلکه در عوض دارای خصوصیات مهندسی بسیار متغیر و تحمل بهتری برای عملکردهای کوتاه مدت هستند. یک چراغ UVC می تواند به مدت زمان نصب طولانی تر از یک لامپ میکروب کش سنتی در استفاده متناوب دست یابد. به همین ترتیب ، تخریب LED با گرما افزایش می یابد ، در حالی که طول موج لامپ و لامپ HID به دما وابسته است ، بنابراین مهندسان می توانند LED هایی با اندازه و هزینه خاص طراحی کنند تا از خروجی بالاتر و تخریب سریع تر یا کاهش سریع تر و یا کاهش سرعت آهسته تر در طول زمان برخوردار باشند.

سیستم های تصفیه آب

اندازه یک سیستم UV تحت تأثیر سه متغیر قرار دارد: سرعت جریان ، توان لامپ و انتقال اشعه ماوراء بنفش در آب. تولید کنندگان به طور معمول مدل دینامیک سیالات محاسباتی پیچیده (CFD) را تولید کرده اند که با آزمایش سنجش سنجی معتبر است. این شامل آزمایش عملکرد ضد عفونی کننده راکتور UV با باکتریوفاژ MS2 یا T1 در سرعت های مختلف ، انتقال UV و سطح قدرت به منظور ایجاد یک مدل رگرسیون برای اندازه سیستم است. به عنوان مثال ، این یک الزام برای کلیه سیستم های آب آشامیدنی در ایالات متحده بر اساس دفترچه راهنمائی EPA UV است.

مشخصات جریان از هندسه محفظه ، سرعت جریان ، و مدل آشفتگی خاص انتخاب شده تولید می شود. مشخصات تابش از ورودی هایی مانند کیفیت آب ، نوع لامپ (توان ، راندمان میکروب کش ، خروجی طیفی ، طول قوس) و انتقال و ابعاد آستین کوارتز تولید می شود. نرم افزار CFD اختصاصی ، هر دو پروفایل جریان و تابش را شبیه سازی می کند. پس از ساخته شدن مدل سه بعدی از محفظه ، آن را با یک شبکه یا مش جمع می کنید که هزاران مکعب کوچک را شامل می شود.

نقاط مورد نظر – مانند خم شدن ، سطح آستین کوارتز یا اطراف مکانیسم برف پاک کن – از مش با وضوح بالاتر استفاده می کنند ، در حالیکه سایر مناطق درون راکتور از مش درشت استفاده می کنند. پس از تولید مش ، صدها هزار ذره مجازی از طریق محفظه “شلیک می شوند”. هر ذره چندین متغیر مورد علاقه با آن دارد و ذرات پس از راکتور “برداشت” می شوند. مدل سازی فاز گسسته دوز تحویل ، ریزش سر و سایر پارامترهای خاص اتاق را تولید می کند.

هنگامی که مرحله مدل سازی کامل شد ، سیستم های منتخب با استفاده از شخص ثالث حرفه ای برای ارائه نظارت اعتبار می یابند و تعیین می کنند که چقدر مدل قادر به پیش بینی واقعیت عملکرد سیستم است. اعتبارسنجی سیستم برای تعیین توانایی کاهش دوز معادل (RED) رآکتورها از جراحان غیر بیماری زا مانند MS 2 فاژ یا باسیلوس سابلیلیس استفاده می کند. بیشتر سیستم ها برای تحویل 40 mJ / cm2 در یک پاکت جریان و انتقال اعتبار دارند.

برای اعتبارسنجی اثربخشی در سیستم های آب آشامیدنی ، روشی که در کتابچه راهنمای EPA UV Guidance معمولاً توسط ایالات متحده استفاده می شود ، در حالی که اروپا استاندارد DVGW 294 را در آلمان به تصویب رسانده است. برای سیستم های فاضلاب معمولاً از دستورالعمل های ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش NWRI / AwwaRF برای پروتکل های آب آشامیدنی و استفاده مجدد از آب ، به ویژه در کاربردهای استفاده مجدد از فاضلاب استفاده می شود.