UV紫外線的功能與限制

UV紫外線燈管的功能說明及原理

UV紫外線燈管在純水系統中的主要功能有二

l   紫外線殺菌

l   光氧化(photo-oxidation)水中的有機物

紫外線殺菌

紫外線殺菌法是目前常使用的殺菌方法之一，它的殺菌機制是破壞細菌核酸(DNA)的生命遺傳物質，使其無法複製及繁殖，其中主要的反應是UV光將核酸分子內的相鄰的Thymine 或 Cytosine (pyrimidine)鹽基之間產生新的共價鍵，變成雙合體(dimer)。

對紫外線的感受性最大的是綠膿桿菌(Pseudomonas)，大腸桿菌屬(Coliform); 相反的，耐受性較大的則是枯草菌芽胞體。

因為紫外線殺菌法安全，經濟，對菌種的殺菌差異性小，照射後的水質也不會受到改變，所以近年已廣泛使用這種方法，例如專業的純水系統及一般飲用水就使用這種殺菌法以達到微生物的控制目標。

一般是使用低壓汞蒸氣氣體放電燈 ( low pressure mercury vapor gas discharge lamp) 的253.7nm波長的紫外光。

    紫外線殺菌燈的發光原理與日光燈管相同，只是紫外線殺菌燈燈內部不塗螢光物質，而且燈管的材質是採用紫外線穿透率高的純石英玻璃。

缺點: 在純水系統中，易誘發出photo-reactivation(光反應修補)機制，長期來看可能天擇出抗紫外線的微生物，所以必須配合其它的手段來控制微生物濃度。

光氧化(photo-oxidation)

光氧化是以185nm為主253.7nm為輔的雙波長紫外光來製造氧化能力極高的氫氧自由基(hydroxyl radical) ，然後利用氫氧自由基來快速氧化水中的有機污染物( Total Organic Carbon TOC) 。

185 nm 波長的紫外光能夠分裂氧分子(O₂)成單一原子並因不安定而撞擊另外一個氧分子而形成臭氧(O₃)

    254 nm波長的紫外光可進一步將臭氧(ozone)變成雙氧水(hydro peroxide) ，然後進一步催化成氫氧自由基 (OH•)(如下圖)

 氫氧自由基 (OH^·)是強氧化劑,能將水中的有機物徹底氧化成 CO₂ & H₂O ( 如下列化學公式)

Ø  CH₃OH  +  2 OH•   à    HCHO   +  2  H₂O

Ø  HCHO   +  2 OH•  à   HCOOH  +     H₂O

Ø  HCOOH  +  2 OH•  à   CO₂      +  2  H₂O

結論:

UV光在水質處理上，已經是不可或缺的工具了，經過正確的系統設計及保養，將使純水系統的水質及穩定性進入另一個層次 !!

參考資料

ELGA  LABWATER