Razele ultraviolete, pe larg

Istorie

Mulți dintre noi au auzit de termenul „raze ultraviolete”, totuși probabil că acesta se referea mai degrabă la expunerea la soare decât la capacitățile lor de dezinfecție a apei potabile și a altor fluide! Încă din 1877, doi cercetători britanici, Downes & Blunt, au descoperit capacitatea luminii solare de a distruge și de a oferi un mijloc eficient de tratare a infecțiilor bacteriene. În 1901, invenția lui Cooper-Hewit cu vapori de mercur a fost dezvăluită lumii, urmată de arzătorul cu cuarț ca prima sursă UV intensivă de către Mich în 1906. Primul tub cu arc de cuarț de siliciu topit a fost dezvoltat de o pereche de germani, Kuch & Retschinsky în 1906. Ei au reușit să obțină mai multă lumină dintr-un tub de sticlă de cuarț în comparație cu sticla standard, deoarece tubul de sticlă de cuarț poate rezista la temperatura de funcționare mai mare asociată cu o presiune mai mare a tubului, care era necesară pentru a genera mai multă lumină. Cuarțul a fost, de asemenea, alegerea ideală a materialului, deoarece era mai puțin reactiv din punct de vedere chimic la substanțele chimice fierbinți și gazele întâlnite în tubul cu arc aprins. Acest lucru a condus în cele din urmă la primul aparat de dezinfecție UV la scară largă de către Henri și colegii săi în Franța în 1910.

Dezinfectare

Există două tipuri principale de dezinfecție; chimice si fizice. Dezinfectarea chimică este atunci când o substanță chimică este adăugată la o substanță, în funcție de substanța care este dezinfectată, în timp ce în cazul dezinfectării fizice nu se adaugă nicio substanță chimică.

Unul dintre cei mai populari dezinfectanti chimici este clorul. Majoritatea instalațiilor de apă potabilă folosesc clorul pentru a controla microorganismele din apa care este distribuită publicului. Se aplică prin adăugarea unei concentrații cunoscute a substanței chimice la un volum de apă și apoi amestecând în întregime. Clorul vizează imediat microorganismele, pe care le ucide, totuși există clor liber rămas în apă care nu a fost folosit. Acest clor liber se poate lega apoi de alți compuși care pot fi prezenți în apă, cum ar fi substanțele organice. Apa are acum potențialul de a mirosi diferit, de a avea un gust diferit, pH-ul se poate schimba și s-ar putea forma diverși compuși din cauza reacțiilor care au loc în apă. Cu alte cuvinte, clorul este foarte eficient în tratarea microorganismelor din apă, totuși poate provoca o mare schimbare în apa care este tratată.

Există diferite forme de dezinfecție fizică, cum ar fi filtrarea, fierberea apei și dezinfecția cu ultraviolete. Niciuna dintre aceste metode nu adaugă substanțe chimice în apă și nu se vor forma noi compuși. Dezinfecția UV este o formă de dezinfecție fizică.

Spectrul electromagnetic

Pentru tratarea apei, puterea soarelui se află în mod artificial în interiorul unei lămpi cu vapori de mercur. Similar unui tub cu lumină fluorescentă, o lampă cu vapori de mercur (lampă UV) își emite puterea spectrală la 253,7 nm, o lungime de undă care este foarte apropiată de lungimea de undă de 265 nm care este considerată optimă pentru inactivarea microbiologică.

Pentru a înțelege funcționalitatea unei lămpi UV, trebuie să înțelegeți mai întâi spectrul electromagnetic. Spectrul electromagnetic (ES) este o gamă a tuturor frecvențelor posibile de radiație electromagnetică și se extinde de la frecvențele joase utilizate pentru radioul modern, până la radiațiile gama la capătul lungimii de undă scurte, acoperind lungimi de undă de la mii de kilometri până la o fracțiune din dimensiunea un atom. Limita lungimii de undă lungă este în esență dimensiunea universului!

Lumina ultravioletă este radiația electromagnetică care se află între lumina vizibilă și razele X și este compusă din patru segmente de bază. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât energia este mai mare și, prin urmare, UV-ul vidului (UVV) se află în lungimea de undă de 100-200 nm. La capătul opus al scalei UV se află UV cu undă lungă (UVA), care are cea mai mică ieșire de energie și se află între 315-400 nm. UV cu undă medie (UVB) au lungimi de undă între 280-315 nm și au mai multă energie decât UV cu undă lungă. În scopuri de dezinfecție, UVC (UVC) este cel mai interesant, deoarece lungimea sa de undă acoperă 100 – 280 nm, care acoperă lungimea de undă optimă de 265 nm menționată mai devreme pentru inactivarea microbiologică.

Procesul UV

Sistemele de tratare a apei UV sunt concepute pentru a dezinfecta* virușii, bacteriile și protozoarele care pot fi găsite în apa netratată. Pe măsură ce apa curge prin reactorul UV, aceasta este expusă la lumina UV-C. În timpul acestui proces, ADN-ul organismelor este schimbat, împiedicându-le să se înmulțească și făcându-le inactive.

Tehnologia lămpilor UV

După cum am menționat mai devreme, sistemele UV actuale folosesc lămpi cu vapori de mercur pentru a crea energie UV. Aceste lămpi pot fi împărțite în două subcategorii, lămpi de joasă presiune (LP) și lămpi de presiune medie (MP).

Lămpile de joasă presiune sunt de natură monocromatică, emițând energie la o singură lungime de undă. Ele pot fi subdivizate în trei subgrupe:

• Lămpile UV cu ieșire standard (LP) au fost „standardul industrial” de mulți ani, în parte datorită eficienței lor electrice ridicate (până la 40% din puterea lor electrică este convertită în UV). Temperatura lor ambientală nu trebuie să depășească 40°C/104°F.

• Lămpile UV cu putere mare (HO) sunt utilizate în mod obișnuit pentru sisteme într-o aplicație comercială. Puterea lor este de aproximativ de două ori mai mare decât a lămpilor germicide standard. Intensitatea lor UVC este legată de temperatura ambiantă.

• Lămpile UV cu amalgam (AM) oferă o densitate de putere de trei până la patru ori mai mare decât alte tipuri de lămpi. Sunt proiectate pentru o funcționare stabilă pe un domeniu larg de temperatură ambientală (4°C – 40°C). Sunt alegerea preferată a lămpii pentru aplicații pe termen lung, cu cicluri reduse sau fără cicluri. Datorită acestor caracteristici, lămpile cu amalgam sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de tratare comerciale și municipale, inclusiv în liniile de produse Rainier și Everest de la LUMINOR.

Lămpile cu presiune medie (MPUV) oferă cea mai mare densitate de putere disponibilă în prezent pe piață, dar eficiența lor electrică este scăzută și temperatura de funcționare este ridicată, ceea ce le face nepotrivite pentru aplicații rezidențiale și comerciale ușoare.

La LUMINOR sunt folosite toate cele trei tehnologii de lămpi de joasă presiune. În plus, lămpile noastre sunt fabricate cu o tehnologie proprie care oferă o ieșire UV constantă pe toată durata de viață a lămpii.

LED UVC

O tehnologie în curs de dezvoltare este LED-ul UVC, folosind diode emițătoare de lumină ca sursă de energie în loc de lămpi. Sistemele de puncte de utilizare Glacier de la LUMINOR folosesc această tehnologie.

Doza UV

Doza UV este cantitatea totală de intensitate UV înmulțită cu perioada de timp în care apa este expusă la lumina UV. Doza este de obicei exprimată în mJ/cm², cu sistemele de tratare a apei UV dimensionate în mod obișnuit pentru a oferi o doză de 30 sau 40 mJ/cm². Doza UV este afectată de multe variabile, inclusiv debitul, transmisia UV (UVT) și calitatea apei. Determinați debitul maxim și efectuați un test de calitate a apei pentru a vă ghida către un sistem de tratare a apei UV dimensionat corect.

Microorganisme

Există mulți contaminanți bacteriologici diferiți care pot fi găsiți în apa de băut, dintre care mulți sunt tratați eficient cu UV. Fiecare necesită un nivel diferit de energie UV (doză) pentru dezinfecție. De exemplu, din cauza diferențelor genetice, E.coli (6,6 mJ/cm²) va necesita o doză ușor diferită de lumină UV pentru a fi inactivată decât Giardia lamblia sau Cryptosporidium (ambele 10 mJ/cm²).

Tratarea virușilor poate necesita doze mai mari de UV, care pot fi găsite în mod obișnuit în sistemele UV rezidențiale, așa că poate fi necesar un tratament suplimentar dacă aceasta este o problemă.

Vă rugăm să consultați Tabelul de distrugere microbiologică pentru o listă completă a nivelurilor de doze UV necesare pentru inactivare.

Design general sistem dezinfecție UV

Reactor UV

Reactorul UV sau camera este componenta care adăpostește fizic lampa și manșonul și este locul unde apa este iradiată de lampa UV.

Lampă UV

Lămpile cu ultraviolete furnizează energia UV necesară pentru a facilita procesul de dezinfecție. Indiferent de lampa aleasă, acestea trebuie izolate de imersiunea directă în apă printr-un manșon de cuarț.

Energia emisă de o lampă UV este extrem de dăunătoare pentru ochiul liber și nu trebuie să privim niciodată direct o lampă UV iluminată.

Controler

Controlerul găzduiește atât balastul (pentru controlul curentului care controlează lampa), cât și electronicele pentru a controla acele funcții ale sistemului UV, cum ar fi afișajele, alertele de schimbare a lămpii și semnalele sonore.

Deși nu este conceput pentru a fi instalat în exterior, expus la intemperii, controlerul trebuie să fie cât mai etanș posibil (controlerele cu aerisire directă trebuie evitate). Controlerul va veni cu suficient cablu pentru a fi atașat convenabil la reactor și ar trebui să fie prevăzut cu o metodă pentru a-l instala cu ușurință pe perete. De asemenea, este extrem de important să căutați certificări electrice, cum ar fi CSA și CE.

Manșon de cuarț

Manșonul de cuarț asigură o barieră între lampa UV și apă.

Senzor

La sistemele din seria 6.1, este inclus un monitor de intensitate UV. Acest lucru avertizează utilizatorul cu privire la orice modificare a performanței.

Viitorul

Tratarea UV este un segment în creștere rapidă în industria de tratare a apei astăzi. Este larg acceptat în întreaga lume pentru tratarea apelor contaminate microbiologic.

În calitate de producător, LUMINOR este pregătit să adapteze și să utilizeze orice tehnologii noi legate de UV sau de tratarea apei în general. Lucrăm îndeaproape cu alții din industrie care dezvoltă noi tehnologii, cum ar fi cele din industria LED-urilor. LUMINOR se angajează să ofere clienților săi cele mai recente inovații tehnologice la cel mai economic preț. Viitorul este cu siguranță luminos!

Articol preluat și tradus din sit-ul Luminor https://www.luminoruv.com/education/ultraviolet-101/