紫外线灭菌的原理、

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癌.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.
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.

紫外线消毒的优缺点

紫外线消毒工艺具有与其它消毒工艺所无法比拟的优势,克服了现有传统消毒技术的劣势。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已经在九十年代修改了环境立法,在废水处理后的消毒,以及饮用水的消毒上,推荐采用紫外线消毒技术。那么采用紫外线消毒有什么优缺点呢?下面我们就来详细介绍。

紫外线消毒的优点

紫外线消毒技术具有较高的杀菌效率,运行安全可靠。紫外线消毒对细菌和病菌等具有较高的灭活效率并且由于不投加任何化学药剂,因此它不会对水体和周围的环境产生二次污染。对隐孢子虫和贾第虫有特效消毒效果,常规的氯消毒工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低,并且在较高的氯投量下会产生大量的消毒副产物,而紫外线消毒在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果。不产生有毒有害副产物,不增加饮用水的AOC含量。紫外线消毒不改变有机物的特性,并且由于不投加化学药剂,不会产生对人体有害的副作用。并且不会增加AOC和BDOC等损害管网水生物稳定的副产物
占地面积小,运行维护简单、费用低。对每天5万吨污水用氯消毒来说,需要建一个130米长、3米宽的接触渠。采用紫外线消毒只需用20米长3米宽的面积。紫外线消毒运行维护简单,运行成本低,可达每吨水仅4厘人民币甚至更低,其性能价格比具有很大优势。消毒效果受水温、PH影响小。

紫外线消毒缺点

无持续杀菌能力,消毒后的水如果遇到新的污染源,会再次被污染。浊度及水中悬浮物对紫外线杀菌有比较大的影响,会降低消毒效果。UV灯套管容易结垢,影响紫外线光的透射和杀菌效果,因此需要定期对套管进行清洗和采用取表面降温措施来防止管垢的形成。细菌的复活现象,一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织,达到复活目的,另外一些细菌可能存在着暗复活现象。

从上文介绍紫外线消毒的优缺点来看,紫外线消毒具有广谱性,对多种病源微生物都有很好的作用效果,尽管目前紫外线消毒技术还存在无持久的杀菌能力,但是其仍是未来消毒的一个前进方向。

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《金光明经》浅释(20【金光明经坚牢地神品第九】
  尔时地神坚牢白佛言。世尊。是金光明微妙经典。若现在世若未来世。在在处处。若城邑聚落。若山泽空处。若王宫宅。世尊。随是经典所流布处。是地分中敷师子座。令说法者坐其座上。广演宣说是妙经典。我当在中常作宿卫。隐蔽其身于法座下顶戴其足我闻法已。得服甘露无上法味增益身力而此大地深十六万八千由旬。从金刚际至海地上。悉得众味增长具足。丰壤肥浓过于今日。以是之故。阎浮提内药草树木。根茎枝叶华果滋茂。美色香味皆悉具足。众生食已增长寿命色力辩安。六情诸根具足通利。威德颜貌端严殊特。成就如是种种等已。所作事业多得成辩。有大势力精勤勇猛。是故世尊。阎浮提内安隐丰乐人民炽盛。一切众生多受快乐。应心适意随其所乐。是诸众生得是威德大势力已。能供养是金光明经。及恭敬供养持是经者四部之众。我于尔时当往其所为诸众生受快乐故。请说法者广令宣布如是妙典何以故。世尊。是金光明若广说时。我及眷属所得功德倍过于常。增长身力心进勇锐。世尊。我服甘露无上味已。阎浮提地纵广七千由旬丰壤倍常。世尊。如是大地众生所依。悉能增长一切所须之物。增长一切所须物已。令诸众生随意所用受于快乐。种种饮食衣服卧具。宫殿屋宅树木林苑。河池井泉。如是等物依因于地悉皆具足。是故世尊。是诸众生为知我恩应作是念。我当必定听受是经。供养恭敬尊重赞叹。作是念已。即从住处若城邑聚落舍宅空地。往法会所听受是经。既听受已还其所止各应相庆作如是言。我等今者闻此甚深无上妙法。已为摄取不可思议功德之聚。值遇无量无边诸佛。三恶道报已得解脱。于未来世常生天上人中受乐。是诸众生各于住处。若为他人演说是经。若说一喻一品一缘。若复称叹一佛一菩萨一四句偈乃至一句。及称是经首题名字。世尊。随是众生所住之处。其地具足丰壤肥浓过于余地。凡是因地所生之物。悉得增长滋茂广大。令诸众生受于快乐。多饶财宝好行惠施。心常坚固深信三宝。

  这时,坚牢地神向佛表示说,本经义理微妙,若于现在世或未来世中,无论本经在什么地方,如城镇、村落、山林、草泽、空地,还是在国王宫殿;只要有法师释解本经义理,我坚牢地神便于本经流通分布处的地面上,铺设师子宝座,让释解本经的法师,广泛宣说微妙义理。我坚牢地神,还为释解本经的法师,日夜担任警卫,护佑身心安全;当法师释解本经义理时,隐蔽身形于法师座位下,顶戴其足,使足底舒畅。我坚牢地神,听闻法师释解本经义理后,得以服用至高无上的甘露法味,增益身力。而此大地,在约一百六十八万公里范围内,从高山顶至大海底,一切物产丰富,丰壤肥沃超过今日,根茎、枝叶、花果茂盛。

  以此缘故,还使大地生长的一切药草树木、美色香味食物充足,营养丰富,让所有食用的人身体健康,增长寿命,智力安全,精力充足,六根通利,颜貌端正庄严、殊胜威德,有精勤勇猛的大势力。以此缘故,在世界范围内,人民生活情趣旺盛,身心安稳快乐,物质、文化内容丰富,应心适意。人民在享受时代文明的同时,都能供养本经,信受义理;也能恭敬供养受持本经的比丘、比丘尼、优婆塞、优婆夷四众,还能恭敬供养我坚牢地神等。同于此时,以人民享受快乐的缘故,还以法师释解本经义理微妙的缘故,我坚牢地神及眷属,所获得功德成倍增长,超过平常时日;使身心精进力也快速增长。我坚牢地神及眷属,得以服用至高无上的甘露法味而增益身力后,使丰壤肥沃大地的面积,再增加四十九万平方公里。大地是众生所依,能生长人类所需的一切动物、植物等,让生活在大地上的人民,随意享受快乐,具足各种饮食、衣服、卧具、宫殿、屋宅、树木、林苑、河池、井泉等。

  以此缘故,生活在大地上的人民,应知感我坚牢地神及眷属的恩德;在享受生活快乐的同时,应这样想:我一定要亲自听闻信受本经,必须亲自供养恭敬、尊重赞叹本经。这样想后,即从自己居住的地方,前往法会道场,听闻本经,信受义理。法会结束后,回到自己居住的地方,同修法友之间,应相互庆贺闻法因缘殊胜;在相互庆贺时,应这样说:我等大众今日幸闻本经,本经妙法义理甚深,诸佛境界至高无上;从听闻信受本经的加持中,已获取到不可思议的功德聚集我身我心,等于值遇无量无边诸佛;已获得能解脱于地狱、饿鬼、畜生三恶道的福报,及于未来世中常生天上人中受乐的因缘。这样的人,在各自居住的地方,如为他人描述出本经中的一比喻、一品名、一因缘,又称扬赞叹一佛名、一菩萨名、一四句偈乃至一句本经名;如此行作的人所居住的地方,土地丰壤肥沃超过其它地块,种植作物茂盛粗壮,多有财宝,乐善好施,享受幸福,心中深信佛、法、僧三宝,身行供养恭敬本经的坚固力不可动摇。

  这里的大地深十六万八千由旬,每由旬约为古印度道路二十、三十、四十公里不等的长度单位。深不应理解为地球的深度,应为周长;因为地球的直径,约为 一万二千七百五十六公里 ;每由旬按 四十公里的周长计算,一由旬为十平方公里;十六万八千由旬,故为一百六十八万平方公里的面积比较合理。大地纵广七千由旬,应为一边边长;因为地球表面的总面积五亿一千万平方公里;故边长乘边长等于四万九千由旬,应为四十九万平方公里的面积比较合理。

  土地神使大地丰壤肥沃应理解为,在神力的作用下,改变自然环境、生态条件,防止水土流失等。土地在同等条件下,由于风调雨顺,没有旱、涝、风、冻、虫等自然灾害,保持生态平衡,保证物产多样性等,所种植物一定能增产增收。以同样法理,土地神使大地上的一切动物、植物、矿物、河池、井泉等合理分布。

  尔时佛告地神坚牢。若有众生。乃至闻是金光明经一句之义。人中命终随意往生三十三天。地神。若有众生。为欲供养是经典故庄严屋宅。乃至张悬一幡一盖及以一衣。欲界六天已有自然七宝宫殿。是人命终即往生彼。地神。于诸七宝宫殿之中。各各自然有七天女。共相娱乐日夜常受不可思议微妙快乐。

  这时,佛对坚牢地神说,如有人以真诚心听闻信受本经一句义理,此人获得福报是,命终后随意往生至三十三天中享乐。如有人为供养本经的缘故庄严屋宅,公开悬挂赞叹本经文字的一幡、一盖、一衣,此人获得福报是,命终后立即往生至欲界六天中自然化现的七宝宫殿;七宝宫殿中,自然各有七天女共相娱乐,日夜经常享受微妙不可思议的快乐。

  以真诚心听闻信受本经,为身能正行善法,心能正念义理;身不邪行恶法,心不邪思疑惑。一句之义,为修行忏愧法,自知惭愧义。欲界六天,为四王天、忉利天、夜摩天、兜率陀天、化乐天、他化自在天。

  尔时地神白佛言。世尊。以是因缘。说法比丘坐法座时。我常昼夜卫护不离。隐蔽其形在法座下顶戴其足。世尊。若有众生于百千佛所种诸善根。是说法者为是等故。于阎浮提广宣流布是妙经典令不断绝。是诸众生听是经已。未来之世无量百千那由他劫。于天上人中常受快乐。值遇诸佛疾成阿耨多罗三藐三菩提。三恶道苦悉断无余。

  这时,坚牢地神向佛表示说,以此因缘,有释解本经义理的法师或比丘,从坐于弘法座位时开始,我坚牢地神就昼夜保卫护佑,不离左右,隐蔽身形于法座下,顶戴其足,使足底舒畅。如有人在过去世中,于百千佛所深种无量善根,是与释解本经的法师因缘相等,可以不同方式,广泛宣说、流通分布本经义理,使佛教正法兴盛,使慧炬相传不断,使菩提种性相续不绝。弘传本经义理的人,使无量众生听闻本经义理后,可于未来世无量百千不可说尽的劫中,常在人中天上享受快乐,值遇诸佛受教修行,快速成就佛道,地狱、饿鬼、畜生三恶道苦都断灭,不复存在。

  坚牢地神所说,从文字上似与以上义理重复;但从实际义理上,是诸神护佑正法的愿心相同,践行愿心的坚固力相似,解法人与弘法人的功德相等。众所一辞,诸神一心;闻经一义,护法一真。


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