紫外线杀菌技术的改进与应用

摘要：天然的紫外线杀菌，作为一种传统的杀菌方式，在人们的日常生活中受到广泛的应用，但随着自然环境、空气环境和饮用水环境的逐渐恶化，以及城市建筑密度的不断提高，其中雾霾和楼盘密度更是直接阻断了紫外线。人们能够依靠的天然紫外线越来越受到局限，人工的紫外线杀菌产品已经逐渐进入家用电器领域，人们可以通过家用电器来达到杀菌的目的，但是目前紫外线杀菌产品的我国市场内的普及性还不是很高，人们对紫外线杀菌产品的认识也不够充分。紫外线杀菌产品在其功能方面也还存在这许多不足。本文通过对紫外线杀菌产品原理的分析，介绍了紫外线杀菌产品在日常生活中的应用范围以及注意事项，并对现有产品存在的问题提出改进方法。结合现有的科学技术，提出对未来紫外线杀菌产品的应用领域多样化的建议，希望紫外线杀菌产品能够提高更多用户的生活品质。

关键词：紫外线 杀菌 应用

1.前言

1.1背景与原理

1.1.1背景

随着居民收入水平的提高，家用电器正逐渐成为了人们生活基本的必需品，并表现出一定的市场刚性需求特征。技术创新和新类别研发的细分，加快了产品和类别的升级，部分类别的家用电器产品渐被新类别所取代[1]。同时，类别的多样化促进了消费的多样化，消费者在选择不同功能的家用电器方面也增加了灵活性。目前紫外线杀菌方面的家用产品，作为新型的产品类别，虽然已经进入家用电器市场，但还没有全面普及，消费者对紫外线杀菌产品的认知还有待提高，同时，紫外线杀菌家用产品在自身技术以及应用领域也需要全面提高[2]。

1.1.2紫外线的杀菌原理

紫外线消毒是指利用紫外线辐射杀死细菌和其他微生物。其原理是：

①由于微生物中细菌和病毒的核酸基具有较强的吸收C波段（200-275nm）紫外线辐射的能力，因此在接受辐射后会发生突变，从而抑制DNA复制，达到杀菌的目的[3]。

②波长小于200nm的紫外辐射，特别是184.9nm左右的紫外辐射，照射后会分解空气中的氧分子，重新聚集成臭氧分子。臭氧的强氧化性可以杀菌[4]。

2.目前紫外线杀菌产品的应用

紫外线消毒在卫生保健领域已经得到了很早的应用。例如，酒店和餐厅熟食店也需要紫外线灯。紫外线消毒也可以在日常生活中看到。冬天，有些人喜欢晒衣服和鞋子。其实就是将太阳的紫外线辐射用来消毒被子和鞋子。

2.1应用于消毒柜杀菌

紫外线灯在消毒柜中的应用时间不长，但发展很迅速。目前市场上约20%的消毒柜使用紫外线灯进行消毒[5]。紫外线强度254nm l00 uw/cm2杀菌时间为：炭疽的杀灭时间为90秒，乙型肝炎病毒的杀灭时间为210秒，结核分枝杆菌的杀灭时间为120秒，流感病毒的杀灭时间为70秒[6]。紫外线消毒柜中灯管使用最多的是高硼玻璃和石英玻璃。高硼玻璃的254纳米的紫外線透光率小于60%，石英玻璃的254纳米的透光率高达92%[7]。其中石英玻璃制成的灯管的强度最高，寿命也最长[8]。石英紫外灯产生的紫外线强度是高硼灯的1.5倍以上，和高达到8000小时的使用寿命。

2.2应用于水处理

紫外线杀菌灯可以用于对饮用水的杀菌处理。其中有浸没式杀菌灯和过流式杀菌灯。紫外线消毒灯工作时，浸没式更加适用于净水杀菌，过流式更加适用于动水杀菌。紫外线杀菌灯还可以用于对污水的杀菌，污水处理中，需使用强度很高紫外线灯。

3.使用紫外线杀菌产品的注意事项

3.1注意紫外线杀菌产品的挑选

通过对紫外线消毒灯进行采样，合格率仅为40%。紫外线消毒灯产品合格率低的主要原因是：一是标签不合格项：标签是向消费者清楚说明正确安装和使用的重要依据。应为消费者提供准确、充分、清晰的信息。二是灯头尺寸项目不合格：灯头尺寸项目要求通用性和互换性，用户可随意更换灯管。灯座尺寸不合适，会影响紫外线消毒灯的正常安装。在严重的情况下，甚者导致使用人员触电。

3.2注意紫外线杀菌过程对人体的影响

目前，紫外线杀菌产品还不够普及，很多消费者对使用过程中的注意事项认知还不够，通过案例表明：很多用户买了紫外线消毒灯，使用方法和普通灯一样，在紫外线射线下长期活动，导致皮肤红肿、眼睛灼热，疼痛和不停的流泪的现象。这都是是由于紫外线消毒灯使用不当造成的[9]。

紫外线对细菌有很强的杀灭作用，对人体也有危害。短波紫外线灯的辐射很强，在没有保护的情况下，会对人体造成直接伤害：（1）如果人的眼睛和皮肤暴露在紫外线下超过三分钟，就会引发一系列不良症状；（2）如果直接照射15分钟，会造成角膜损伤，引发一系列眼睛疾病。（3）长期接触会损伤眼睛和皮肤，导致眼睛外伤和严重的皮肤灼伤，甚者引发病变导致皮肤癌。因此，在使用紫外线消毒灯时，公众必须遵循“人在不使用，使用人不在”的原则，并在打开灯光后迅速离开房间。

3.3注意紫外线杀菌产品的清洁保养

紫外线的穿透率并没有人们想象的那么高。任何塑料片、铅玻璃或纸张都能有效降低辐射强度[10]。因此，灯管上的灰尘和油污将直接影响灯管的穿透能力。要定期用沾有75%酒精的纱布擦拭，对使用中的灯管应定期保养，以免导致紫外线穿透和辐射强度降低紫外线灯的杀菌效果。

4.紫外线杀菌产品的改进与建议

4.1对于显示杀菌强度变化的改进

目前，人们对于紫外线消毒灯的性能都是以评价普通荧光灯的概念来衡量的，以为只要灯亮着，它就肯定有消毒的能力。这种方法容易被误解，容易人们在食品和物品没有充分杀菌的情况想食用或使用，从而导致感染、致病和中毒。

对普通用户而言，当前紫外线杀菌灯的辐射强度是多少？其杀菌的效果，都无法进行检查和掌控。对于需要消毒但未完全消毒的物品，无论其细菌状况如何，还是正常使用，这使使用者承担了很大的风险。

紫外线是看不见的。不能只靠肉眼来判断紫外线杀菌产品是否还有效。在未来的生产和技术提升中，希望可以在该类产品中加入自动显示和评测紫外线强度的系统，使用户可以直观的了解但当前紫外线杀菌产品的杀菌程度，提高用户对产品的认知，从而降低用户的风险。

4.2对于紫外线杀菌产品多样化的建议

随着当前LED技术的越发成熟，建议可以将紫外线技术和LED技术相结合，利用LED紫外线灯珠，体积小、功耗低、效率高的优点，将紫外线杀菌技术应用到更多领域，比如在空气净化方面，可以应用在灭菌存储盒、除湿器和加湿器当中。

在食品杀菌方面，可以应用在小面积的空间中，能有效杀死细菌、霉菌、病毒，使食品在无菌环境中，存放较长时间，延长食品保质期。适用的产品有：冰箱、食品柜、等。

在水的杀菌方面，可以利用紫外线在水中高效渗透性：适用产品有：鱼缸、饮水机、消毒水杯等。

结论：

当前家电市场内，家用电器的种类在不断增多。家用电器具有品种多、单价低、使用频繁等特点。未来，其消费特点将逐步接近快速淘汰产品，更换频率将继续加快，从而继续增加家用电器行业的市场需求量。

技术创新和新类别研发，加快了产品或类别的升级，部分类别的市场份额逐渐被新类别所取代。同时，类别的多样化促进了消费的多样化。当消费者选择功能不同的家用电器时，类别需求的灵活性逐渐增强。

紫外线杀菌技术有其特有的优势，随着人们对食品安全和杀菌意识的逐渐加强，在市场需求不断加大，科研技术不断创新升级的市场情况下，紫外线杀菌产品必将成为未来市场内深受消费者欢迎的产品。

参考文献

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[2]杨明扬，王飞，孟庆阳.紫外线降低片猪肉表面微生物研究[J].肉类工业，2018（04）：27-29.

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[4]孔繁贞，冯建萍，魏绍振，熊浩明，赵海红，李胜，辛有全，柏吉祥，张琪.紫外线对微生物消毒效果的影响因素及质控措施[J].青海畜牧兽医杂志，2017，47（02）：64-66.

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[9]李盟軍，梁显刚，袁征，刘剑.紫外线杀菌灯的应用研究[J].中国医学装备，2010，7（10）：29-31.

[10]王玲，徐燕，谈智，陈越英.新标准紫外线杀菌灯对微生物杀灭效果的试验观察[J].中国消毒学杂志，2008（03）：253-255.

作者简介：谈浩迪（1997-10）；男，汉族，江苏省常州市：本科在读；研究方向：新能源科学与工程。

（作者单位：华北电力大学（北京））