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水处理紫外灯应用技术难点

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1、结构和控制
在水处理主要用到紫外线灯的消毒杀菌功能,这种基本原理和方法在数十年就已被人发现。在欧美,紫外线消毒技术已是一种普及的技术。在我国,九十年代开始引进该技术。十年来,这种技术做为一种"高科技产品"被努力地推向市场。然而,到目前为止,紫外线消毒产品还远未在水处理应用中普及。
原因之一:就是没有普及。国内生产的紫外线杀菌灯质量(主要是寿命)不过关。在水处理行业。由于设备一般都是24小时运转,灯的寿命要求高。而国内生产的紫外线灯一般也就是1000-2000小时,而且可靠性不高,易出故障。如果用于空气消毒,坏一只灯可随时更换;而在水处理设备里,如果坏一只灯,要影响到整个设备、系统,还可能影响其他供水系统和用户。可以说是安全质量事故。因此,紫外线杀菌灯的寿命和可靠性尤其重要。
原因之二:是产品的结构和控制系统的设计不过关。以家用饮水机为例。据卫生部门的检测,通过饮水机放出的水,大多数都是细菌严重超标,一些名牌厂家的都是如此。细菌产生的主要原因就是饮水机内部长期不清洗而滋养了细菌。数年前,有人想把紫外线灯用到饮水机上,对系统环境和水进行消毒和保洁。可到现在,市场上也没看到饮水机用上紫外线灯。
造成这种现象主要是遇到结构设计上的难题。紫外线在水中的穿透力很差,一般仅适合于10cm以内厚度的静态水层,随水层厚度增加,紫外线强度将大幅度衰减。因此紫外线对水消毒最适合薄层动态水。而普通的桶装饮水机中的水流入到内胆中是静态,而且储存时间无法确定,有可能只停留几秒种(连续接水饮用),也有可能停留较长时间。这就在时间控制上也增加了难度。
有人想到,饮水机主要存在的是二次污染,不是桶装水带入的细菌,只要让内胆中的水不受二次污染就可以保持清洁。没有必要达到紫外线消毒杀菌的剂量。但是,桶装水不合格的报道我们经常见到。显然,仅仅是对内腔进行消毒显然是不够的!
2、光催化反应
光催化氧化反应机理很复杂。一些纳米材料如TiO2粉体复合光催化剂,被紫外线照射后,会产生"电子-空穴"对。空穴有很强的扑获电子的能力,遇到水分子后,水分子被夺去电子形成羟基(-OH),羟基有很强的化学活性,它能破坏有机物的化学键,达到旷化分解有机污染物的目的。与其他的新技术、新方法一样,光催化有他的新颖、实用的一面,也有其局限性的一面。从目前的国内外的研究和一般客户的应用情况看,光催化有其以下的局限性:
(1)光催化不管用在空气还是用在水里,其"光解"的作用效率是"有限的"。不能夸大他的作用。它只能处理杂质含量很低的空气和溶液,而且处理时间较长。比如空气净化,只能用于污染气体(如家居室内)较轻的环境,而不能用于如废气、废水等的净化。
(2)光催化作用只能局限于光触媒表面附近。也就是说,杂质分子或离子只能经过光触媒表面才能被降解。因为光催化产生的活性离子羟基(-OH)从产生到消亡的时间非常短,(小于10-6秒),他既不能在水中"游泳",也不能在空中"飞舞"。而象紫外线可以穿透一定水层(尽管它在水中衰减严重),臭氧、氯气可以溶解在水里,随水漂流,作用时间可达数十分钟。
(3)光催化活性易受外界因素影响。如水中某些离子对光催化分解有促进作用,也有些离子或分子对光催化有"中毒"作用。空气中的湿度对光催化效果也有影响。还有一点:必需有水分子光催化才能进行。在仪器设备工作过程中,光催化实际效果往往难以实测和加以判断。消费者难以通过"感性认识"来感触高科技的魅力!
(4)无法测定"光解因子"。以消毒杀菌为例,《消毒技术规范》介绍有生物灭菌试验方法。(这种试验方法程序复杂,成本较高,一般只有市级防疫部门试验室才有条件做。)通常情况,我们可测试消毒因子。如紫外线消毒,我们可测试254nm紫外线强度,化学消毒可测试化学因子如环氧乙烷、臭氧的浓度,而光催化反应,目前无法测试所谓"因子",如羟基(-OH)浓度就无法测试,原因是一其存在时间很短,二也无恰当方法测试,是"摸不着、看不见"的东西。
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IP属地:广东1楼2015-01-16 13:47回复