無(wú)臭氧紫外線殺菌燈及其長(zhǎng)壽命技術(shù)

1、無(wú)臭氧紫外線殺菌燈及其長(zhǎng)壽命技術(shù)冃前，市場(chǎng)上常用的低壓紫外殺菌燈管有硼酸玻璃和石英玻璃兩種。前者紫外輸出能量較低，后者因制造工藝的限制，使用壽命普遍偏短，一般只有20003000小時(shí)，更換頻繁, 也很不經(jīng)濟(jì)，且兩種玻璃制成的燈都會(huì)產(chǎn)生臭氧。筆者與同仁們一起對(duì)用于高純水凈化的無(wú) 臭氧紫外線殺菌燈進(jìn)行了分析和研究，以期提高燈的壽命。二、無(wú)臭氧紫外線殺菌燈的特點(diǎn) 無(wú)臭氧紫外線殺菌燈（以下簡(jiǎn)稱無(wú)臭氧殺菌燈）屬低氣壓弧光放電光源。它采用摻鈦石英玻璃，可以濾掉燈燃點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生臭氧的1850A光，使燈不產(chǎn)生或產(chǎn)生極少臭氧。當(dāng)空氣中的 臭氧濃度超過(guò)OSmg/n?時(shí)，人便會(huì)出現(xiàn)頭痛、胸悶、胸痛等癥狀；濃度再高時(shí)，會(huì)

2、危及生命。 這對(duì)在純水站工作人員的健康十分不利。同時(shí)，臭氧會(huì)破壞高純水的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率是衡量 水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由于生產(chǎn)石英玻管工藝的限制，較長(zhǎng)的燈管管徑一般不能做得太粗，因此無(wú)臭氧殺菌燈的外徑一般只有1618mm左右。它比一般熒光燈管徑（26mm,38mm）更細(xì)，制燈工藝要求更為嚴(yán)格。無(wú)臭氧殺菌燈常用的規(guī)格有220V30W, 220V40W,配以鎮(zhèn)流器。電路較熒光燈略有不IIII同，見(jiàn)圖1。這種電路采用電感、電容在串聯(lián)諧振時(shí)產(chǎn)生高電壓,將燈啟動(dòng)點(diǎn)燃O使用時(shí)，無(wú)臭氧殺菌燈被放置在通過(guò)式紫外光線殺菌裝置里,見(jiàn)圖2o啟動(dòng)電容K 220v麗器圖1無(wú)臭氧殺菌燈電路圖圖2通過(guò)式紫外線殺菌裝置87#1密

3、封裝置2外殼3石英套管4紫外線燈管#三、彩響燈壽命因素的分析 眾所周知，普通40W熒光燈壽命為8000小時(shí)，有的廠家甚至做到10000小時(shí)以上。而普通無(wú)臭氧殺菌燈壽命只有它的1/4-1/5,究竟是什么原因，我們認(rèn)為值得研究。1. 壓封工藝對(duì)燈壽命的影響熒光燈采用煤氧焰封口工藝，燈陰極在封口過(guò)程中幾乎不受熱輻射影響；無(wú)臭氧殺菌燈采用氫氧焰將石英玻璃燒熔，然后趁熱與鈕箔壓在一起的工藝。此時(shí)熔融狀的石英玻璃至少 在15001600°C左右，陰極離壓封部位僅2025mm,處于受熱發(fā)紅狀態(tài)，溫度達(dá)800900°C。對(duì)F三元碳酸鹽電子粉，此溫度恰是分解溫度，其反應(yīng)方程式如下:CaCO3

4、CaO+CO2 tSrCO3SrO+CO2 tBaCO3BaO+CO2 t曲此看出，壓封時(shí)，燈陰極已經(jīng)受了一次高溫分解的過(guò)程。這是影響燈壽命的因素之一。2. 燈絲構(gòu)造對(duì)燈壽命的影響燈絲是燈的重要部件之一。燈絲作為電極發(fā)熱源和電子粉的載體，其結(jié)構(gòu)形式將直接影響到陰極熱點(diǎn)溫度、啟動(dòng)性能、電子粉的涂敷量和燈的壽命，特別是管徑較細(xì)的無(wú)臭氧殺菌燈。從熒光燈原理得知：陰極除承擔(dān)發(fā)射電子外，還承受離子流的轟擊，而燈管直徑和電流 密度有一定的比例關(guān)系，當(dāng)電流和汞壓力不變時(shí)，管徑越細(xì)電流密度就越大。此時(shí)，陰極的 熱量增加，導(dǎo)致濺射加劇，電子粉耗量增加，從而縮短燈壽命。這是影響燈壽命的另一因素。3. 不匹配封接燈

5、壽命的影響。這點(diǎn)往往被制造廠家所忽視。普通石英玻璃的膨脹系數(shù)為5.4X10-7/C,鈕的膨脹系數(shù)為49X10VC,兩者封接，膨脹系數(shù)相差近10倍。玻璃容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致慢性漏氣。無(wú)臭If氧殺菌燈用玻璃是摻鈦石英玻璃，膨脹系數(shù)比普通石英玻璃更小，壓封后的內(nèi)應(yīng)力更大，慢 性漏氣率有時(shí)高達(dá)25%,嚴(yán)重地影響了燈的壽命。4. 石英玻璃的選擇對(duì)類壽命的影響起初，我們使用的玻璃是氣煉法生產(chǎn)的。這種玻璃含OH根高達(dá)200ppm, 1000°C釋氣量在1.2ml/100g以上。燈在燃點(diǎn)時(shí)雜質(zhì)氣體不斷釋放出來(lái)，導(dǎo)致燈壽命減短。四、措施及實(shí)驗(yàn) 前面，我們粗淺地分析了影響無(wú)臭氧殺菌燈壽命的一些原因。針對(duì)

6、這些因素，我們采取了一哇措施并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！?用新型電子粉代替常用的三元碳酸鹽電子粉，可以克服以上缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將碳酸鎖等兒種碳酸鹽同某一種氧化物經(jīng)800-1000°C和13001400°C高溫?zé)坪?，再?jīng)200小時(shí)的 球磨，可制得新型耐高溫電子粉。其性能情況見(jiàn)表1。表1兩種電子粉性能對(duì)比名稱制燈涂敷與燈絲耐髙溫耐中毒耐離子轟數(shù)量方法的附著力擊性能三元碳酸鹽電子粉耐髙溫電泳法牢固不耐高溫浸涂法牢固耐高溫有輕度中毒現(xiàn)象無(wú)中毒91#電子粉2.改變燈絲結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，用雙芯絲制成的三螺旋結(jié)構(gòu)的燈絲無(wú)論從啟動(dòng)性能、電子粉涂敷量還是耐離子轟擊情況，均優(yōu)于紫外線殺菌燈常用的雙螺旋燈絲

7、。特別是電子粉的涂 敷量，雙螺旋燈絲為78mg（燈絲涂滿圈），三螺旋燈絲可達(dá)10llmg,無(wú)疑對(duì)無(wú)臭氧殺菌燈 壽命的提咼十分有利。h降低慢性漏氣率 a.改變鉗箔厚度。鈕箔同石英玻璃封接，靠鎧片經(jīng)退鍍后兩邊形成的刃邊同石英玻璃密封。鋁箔太厚，刃邊不易密封，且內(nèi)應(yīng)力較大，產(chǎn)生慢性漏氣；鈕箔太簿，易壓斷鈕箔，形u成斷路，造成制燈廢品。一般廠家采用的鈕箔厚度為0.0350.040mm。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們采用 的厚度為0.0280.032mm,效果十分明顯。b選用摻鈦量適中的石英玻璃。實(shí)驗(yàn)表明，石英玻璃中鈦的含量越多，玻璃的膨脹系數(shù)越小.見(jiàn)圖3,這對(duì)壓封密封性能不利。實(shí)驗(yàn)還表明，玻璃中鈦含量越多，對(duì)截止紫外

8、光波長(zhǎng)就越長(zhǎng)，甚至可能會(huì)濾掉有用的2537A光，見(jiàn)圖4。這對(duì)燈的紫外能量輸出不利，減弱燈的殺菌效果。但是玻璃中摻鈦量過(guò)E 200ppm 以下,少，燈產(chǎn)生的臭氧量就多，起不到無(wú)臭氧的目的。目前, 其透紫外性能經(jīng)國(guó)家建材部建材料研院測(cè)試，符合要求。膨脹系數(shù)(x 10*7/c)10080604020015002000250030003500X auJ 23456摻鈦量(%)圖4三種石英玻璃的透射曲線圖3 TiCh含量對(duì)石英玻璃的影響(10 100 °C)1.摻鈦量為0的石英玻璃2.摻鈦量為0.02%的石英玻璃3.摻鈦量為2%的右英玻璃20002500.30003500X(A)5摻鈦石英玻璃

9、的光譜投射率曲線4.選用真空熔融法生產(chǎn)的摻鈦石英玻璃。據(jù)測(cè)試，采用此法生產(chǎn)的摻鈦石英玻璃，°H 根含量低于9ppm, 1000°C釋氣量在0.25ml/100g以下。較氣煉法相比，OH根含量低20多倍, 釋氣量也低近5倍。五、效果將以上幾種改進(jìn)技術(shù)，綜合用于無(wú)臭氧殺菌燈，并對(duì)批量生產(chǎn)的200V 40W燈的性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。1.壽命：6000小時(shí)，比普通石英管殺菌燈提高23倍。2.紫外能量輸出：經(jīng)廠計(jì)量檢測(cè)中心對(duì)10支樣燈檢測(cè)，0小時(shí)紫外輸出比用三元碳酸鹽電子粉的石英管殺菌燈低1.18%o分析原因，這是耐高溫電子粉本身的特性所決定的。100 小時(shí)紫外輸出比三元碳酸鹽電子粉的

10、石英管殺菌燈提高5,71%。3.殺菌能力:這是殺菌燈的重要指標(biāo)之一a.測(cè)試方法：殺菌率同殺菌裝置的水流量有關(guān)。水流量大，水中的細(xì)菌（例如枯草芽胞桿菌、大腸桿菌等）受紫外光線照射的時(shí)間短，殺死率不高；但水流量太小，又會(huì)影響水量 的正常供應(yīng)。測(cè)試的流速為2n?/小時(shí)，測(cè)試的水溫為15°COb.測(cè)試結(jié)果：經(jīng)取樣送檢水樣分析的指定單位江蘇省化工研究所檢測(cè)，細(xì)菌殺滅率在99%以上，符合電子工業(yè)生產(chǎn)的殺菌要求。4.電導(dǎo)率：高純水電導(dǎo)率0.1微姆/厘米，符合生產(chǎn)要求。六、結(jié)語(yǔ)無(wú)臭氧紫外殺菌燈長(zhǎng)壽命技術(shù)的研究，有助于生產(chǎn)成本的降低和利用率的提高。但是作 為低壓氣體放電光源來(lái)講，影響燈的因素很多。例如：填充氣體的種類、氣壓大小、排氣工 藝的不同等等，都有很多工作可做。相信經(jīng)過(guò)光源同行的共同努力，無(wú)臭氧紫外線殺菌燈會(huì) 達(dá)到個(gè)更新更高的水平。（胡進(jìn)）C波段紫外線的滅菌作用1紫外線1802年德國(guó)物理學(xué)家里特（Ritte）發(fā)現(xiàn)一種人眼看不見(jiàn)的光線，它位于可見(jiàn)光譜的紫光區(qū)的外側(cè)，被稱為紫外光或紫外線。紫外線一