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行业新闻

紫外线如何杀菌?如何选择紫外线杀菌灯管?

新型冠状病毒肺炎爆发以后,很多家庭开始重视起杀菌消毒。

 

前段时间网上还流传一段话:初一抢口罩,初二抢方便面,初三抢酒精,初四抢护目镜,初五抢紫外杀菌灯,初六抢手套,初七抢双黄连。

 

双黄连有没有用不知道,但是紫外线杀菌灯真的有用。

 

自疫情爆发以来,众多照明企业齐心协力也为湖北捐赠了很多钱和物资,尤其是紫外线杀菌灯。全球特种光源行业领导者之一德国贺利氏特种光源近日也援助了湖北黄冈近1000套紫外消毒灯用于前线医院的消毒杀菌,希望能为疫情防疫出一把力。

 

 

那么紫外线是如何杀菌杀毒的?如何选择紫外线杀菌灯管?

 

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紫外线的杀菌杀毒原理
 
紫外线是一种肉眼看不见的光波,存在于可见光谱紫射线端的外侧,故称紫外线。紫外线是一粒粒不连接的粒子流, 每一粒波长253.7nm的紫外线光子具有4.9eV的能量。
 
 
当紫外线照射到微生物时,便发生能量的传递和积累,积累结果造成微生物的灭活,从而达到消毒的目的。当细菌、病毒吸收超过3600~65000 uW/cm2剂量时,对细菌、病毒的去氧核醣核酸(DNA)及核醣核酸(RNA)具有强大破坏力,能使细菌、病毒丧失生存力及繁殖力进而消灭细菌、病毒,达到消毒灭菌成效。
 
紫外线一方面可使核酸突变、阻碍其复制、转录封锁及蛋白质的合成;另一方面,产生自由基可引起光电离,从而导致细菌的死亡。
 
前段时间,国家卫健委与国家中医药管理局公布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》。新版诊疗方案中写到:病毒对紫外线和热敏感。
 
对此,贺利氏技术专家进一步介绍:大部分细菌和病毒接受的累积紫外剂量达到20mJ时,其灭活率可以高达99%以上。253.7nm的紫外线能有效破坏微生物的遗传物质(DNA或RNA),使细菌和病毒等无法完成遗传物质的复制和转录,从而杀灭细菌病原体,杜绝传染源。
 
 
紫外辐射对细菌和病毒的杀灭作用在常见细菌和病毒上得到验证:
细菌类如结核(分枝)杆菌、 霍乱弧菌、 假单胞杆菌属、 沙门氏菌属、肠道发烧菌属、鼠伤寒杆菌、志贺氏菌属、葡萄球菌属、链球菌属、大肠肝菌;
病毒类例如流感病毒、脊髓灰质炎病毒、轮状病毒、烟草华叶病毒、乙肝病毒;
霉菌孢子例如软孢子、青霉素菌属、产毒青霉、青霉其它菌类;
水藻类例如草履虫属、绿藻、原生动物属类。
 
因此,紫外辐射是一种广谱类杀菌消毒方式。
 
2
紫外杀菌灯可以杀冠状病毒吗?
 
冠状病毒种类繁多,引起普通感冒的病毒、引起2003年的非典SARS病毒(SARS-CoV)、以及此次所发现2019 新型冠状病毒(COVID-19)均属于冠状病毒,不同种类冠状病毒的致病力和临床表现也不尽相同。此次所发现COVID-19是目前已知的可感染人的第7种冠状病毒。
 
 
病毒对紫外线和热敏感,上文提到了紫外辐射基于核酸破坏作用对病毒的广谱杀灭作用,2003年非典期间也有研究表明证实了紫外辐射对体外SARS冠状病毒的杀灭作用,因此,2019新型冠状病毒作为一种(冠状)病毒,理论上可被紫外辐射杀灭。
 
3
紫外线杀菌灯要照多久才能消灭病毒?
 
杀灭病毒需要考量的因素,与其说是时间,更准确的是所需的紫外剂量。细菌和病毒接受到的紫外辐射达到一定的剂量才能被有效杀灭。
 
以下列举了不同结构的微生物在达到99.9%的灭活率时所需的紫外剂量:
微生物种类
紫外剂量(mJ)
病毒
5-20
细菌
5-60
酵母菌
10-40
真菌
10-330
注:1mJ=1000μW*s
 
另外,可杀灭病毒的紫外辐射剂量与以下因素有关:
1、紫外辐射总量,有赖于辐射时间和辐射强度;
2、病毒所处于的体外环境条件,包括环境温度和湿度;
3、病毒与体外的附着体及紫外辐射穿透性。
 
以贺利氏50W低压紫外杀菌灯对室内静止空气杀菌为例,通常认为在距离紫外灯管表面2米以上的距离,紫外照度就很低了,其灭菌效率可忽略。
 
图:贺利氏低压紫外杀菌灯管
 
该紫外杀菌灯有效寿命9000小时,可采用壁挂或吊装,适用于医院、学校、家庭、公共卫生间等需要杀菌的室内场所。
 
单次开启时间超过30分钟,可对空气杀菌,并对照射到的物体表面杀菌。(注意:紫外灯开启后,人员必须离开。)
 
 
4
如何选择紫外线杀菌灯?
 
已知杀灭病毒需要足够的紫外剂量,因此紫外灯的辐照强度(mw/c㎡)和有效使用寿命(h)是选择紫外灯时需要考虑的最重要的两个因素。这里提到的有效使用寿命,是指紫外线衰减到一定幅度时就不能有效杀菌的时间,而非紫外灯不亮。
 
先来说辐照强度
影响紫外灯辐照强度的主要因素有3个, 分别是紫外灯的总功率、灯管材料和配套电源,这里强调石英玻璃材料的紫外线透过率高于85%, 优于高硼玻璃材料,更有助于紫外灯辐照强度的提升, 如下图所示:
 
 
再来说有效寿命
影响紫外灯有效寿命的主要有紫外灯的材料、生产关键工艺及配套电源。这里笔者要推荐一下贺利氏独有的的长寿命涂层技术,它可以有效帮助延缓紫外线衰减。
 
看一个实验对比图:
 
图:贺利氏公司生产的同一个紫外灯。左半部分采用了长寿命材料,右半部分只是高纯度石英没有采用长寿命材料。
 
从这支紫外灯在运行10000小时测试后的图片可知,左半部分几乎看不出任何变化,紫外线强度衰减幅度小于10%,而右半部分明显变黄了,经检测该部分紫外线衰减率高达50%以上。
 
 
专家解读
复旦大学方道腴教授评价:紫外线消毒在当前防止新型肺炎中有很大的作用,所用的能发出紫外线灯的质量很重要。贺利氏的紫外灯是世界上质量最好的紫外线消毒光源,它的紫外线输出的维持率在工作数千小时后仍可达到90%以上。国产紫外线灯的紫外线输出维持率低不少,其原因是石英玻璃质量差。要达到90%以上的维持率的话,就要在石英玻璃管内表面再涂一层高纯纳米氧化铝保护膜。国内不少生产紫外线杀菌灯企业的研究工作证明了这一点。
 
复旦大学电光源研究所副所长张善端:配套镇流器,贺利氏紫外杀菌灯管1万小时光衰可以做到10%以内。
 
前江苏省照明学会、协会副理事长严慈:贺利氏紫外杀菌灯管非典时期表现就很突出,产品质量好!

 

 
据了解,贺利氏公司根据汞的随温变化的发光效率特性不同,分别设计了高温汞齐、低温汞齐和液汞等不同的产品,以提高灯管的紫外转化效率,在不同温度的工作条件下,实现最大的紫外输出。

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