UV-ED殺菌消毒に関する応用研究-水浄化

水は生命の源であり、都市の生存発展の前提であり、都市の給水の質は都市の健康発展に直接影響を及ぼしている。人口の急増、都市化の台頭、工業の急速な発展に伴い、水資源が不足する危機は多くの国と地域が直面する緊急問題である。飲用水の安全は国家公共衛生安全システムの重要な構成部分であり、国民の健康と社会安定の息と関係があります。

紫外線は、高エネルギーで肉眼では認識できない光波で、波長が400 nm以下で、可視スペクトルの紫外線端の外側に存在するため、紫外線と呼ばれています。波長範囲によってUV-A（320 nm～400 nm）、UV-B（275 nm～320 nm）、UV-C（200 nm～275 nm）、UV-D（100 nm～200 nm）の4バンドがあり、そのうちA、B、Cの3バンドは消毒紫外線とも呼ばれています。A、B、Cの3つのバンドはいずれも一定の消毒作用があります。特にCバンドの消毒効果が一番いいです。光量子理論は，光は物質運動の特別な形式であり，粒子の結合しない粒子流であると考えている。一粒の波長253.7 nmの紫外線光子は4.9 eVのエネルギーを持つ。UV線の水に対する消毒殺菌は主に核酸（DNA）の最大吸収波長（254 nm）であり、DNAは高エネルギー紫外線放射を吸収し、隣接するアルカリ系転位を引き起こし、チミン二量体（pyrimidine dimer）を形成する。核酸の複製とタンパク表現を抑制または阻害し、細胞が凋死する。現在の研究は伝統的な紫外線に限られていますが、UV-EDは新型の消毒プロセスとして、伝統的な消毒機構との間に多少の違いがあるかもしれません。そのため、UV-ED消毒のメカニズムはさらに強化される必要があります。

近年、UV-EDの消毒についても、少しずつ研究が行われています。UV−ED技術により光束といくつかの非致病性微生物との関係を調べた。UV-EDの数とサンプル間隔距離に基づいて、COMSOL Multiphysを用いて最適なUV-LEDコリメートビームを作成し、全体コストを低減しました。最適化されたUV-EDコリメートビームと低圧水銀ランプコリメートビームを用いた装置でそれぞれ3種類の微生物（大腸菌、B型肝炎ウイルス株、T 7）のクリッピング効果を検出し、UVエネルギー密度とクリッピング効果の関係を比較した。UV波長はそれぞれUV-ED（255 nmと275 nm）低圧水銀ランプ254 nmである。低圧水銀灯の消火活動大腸菌とMS-2の効果はUV-EDよりも優れています。UV-EDは波長275 nmの時に、T 7バクテリアと大腸菌はUV-ED（275 nm）の時より優れています。時間−線量の違いは，微生物自身の修復機構に起因する可能性がある。また，GaNに基づくUV-ED技術の水消毒過程の適用性を調べ，UV-EDは分散と移動水処理システムの代替技術であることを示した。異なる水処理条件におけるUV−ED技術の性能特性を評価し，269 nmと282 nmの波長で枯草胞芽に対する生物分析実験を設計した。結果は，動的および静的条件において，UV−EDは活性化実験対象を有効に消滅させることができ，動的実験は，消滅効果と光束が線形関係にあることを示した。波長UV-AとUV-Cの条件下で，UV-EDによる生排水中の生物指示菌（糞大腸菌）の滅生効果を調べた。簡単な細菌培養により、細菌濃度、暴露時間、pH値、波長などの4つの指標が検出され、波長と暴露時間とクリッピング効果の相関がより強いことがわかった。また、2つの波長（280/365と280/405 nm）の光を混合した殺菌効果を検出したが、60 sの曝露後、細菌が生存していないことがわかった。