گندزدایی با استفاده از پرتو فرابنفش (UV)- بخش دوم

گندزدایی با استفاده از پرتو فرابنفش (UV)- بخش دوم
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

لامپ های کم فشار کم تراکم

لامپ های کم فشار کم شدت فرابنفش اصولا پرتو تک رنگی با طول موج 254 نانومتر تولید می کنند. این طول موج به طول موج 260 نانومتر (255 تا 265 نانومتر) که موثرترین طول موج در غیر فعالسازی میکروبی است نزدیک میباشد. در تمامی موارد، لامپ های جیوه -آرگون به منظور تولید طول موج های محدوده UV-C  به کار میروند. لامپ های فرابنفش کم فشار کم شدت در طرح هایی با قطر اندک و طول کلی 0/75 تا 1/5 متر و قطری در حدود 15 تا 20 میلی متر تولید می شوند. این لامپ ها در دمای مشابه لامپ دیواری در 40 درجه ی سانتی گراد و فشار داخلی 0/007 میلی متر جیوه( توضیح: یک میلی متر جیوه برابر است با 133/322 نیوتن بر مترمربع) مورد بهره برداری قرار می گیرند. خروجی لامپ های کم فشار کم شدت با نیروی ورودی 70 تا 80W در حدود 25 تا 27W در طول موج 254 نانومتر می باشد. در حدود 85 تا 88 درصد خروجی این لامپ ها در 254 نانومتر به صورت تک رنگ می باشد و این لامپ ها را به گزینه ای کارآمد در فرآیند های گندزدایی تبدیل نموده است.

روکش هایی از جنس کوارتز به منظور دور نگاه داشتن لامپ های فرابنفش از تماس مستقیم آب و تنظیم دمای دیوار از طریق مهار دمای جریان خروجی که لامپ های فرابنفش با آن مواجه هستند و در نتیجه ی آن یکنواخت کردن خروجی این این لامپ ها به کار می رود. به دلیل وجود مقدار زیادی از جیوه ی مایع در لامپ های فرابنفش کم فشار کم تراکم، فشار بخار جیوه توسط خنک ترین بخش دیواره لامپ تنظیم می شود. در صورتی که لامپ در دمای بهینه 40 درجه سانتی گراد باقی نماند، بخشی از جیوه موجود در لامپ به صورت مایع متراکم می شود و تعداد اتم های جیوه موجود برای آزادسازی فوتون های فرابنفش را کاهش می دهد و در نتیجه خروجی فرابنفش کاهش خواهد یافت. خروجی  سیستم های گنئزئایی فرابنفش همچنین در اثر زمان و در نتیجه کاهش مجموعه ی الکترونی موجود در لامپ فرابنفش و افت کیفیت الکترودها و فرسوده شدن پوشش کوارتز کاهش می یابد. عمر مفید یک لامپ فرابنفش کم فشار کم شدت بسته به تعداد چرخه های روشن-خاموش شدن آن در هر روز از 9000 تا 13000 ساعت متغیر خواهد بود. عمر مفید پوشش کوارتز در حدود 4 تا 8 سال می باشد.

لامپ های فرابنفش کم فشار پر تراکم

لامپ های فرابنفش کم فشار پر شدت مشابه لامپ های کم فشار کم شدت هستند با این تفاوت که ملغمه یا ترکیبی از جنس جیوه – ایندیوم به جای جیوه مورد استفاده می باشد. لامپ های فرابنفش کم فشار پر شدت در جریان های تخلیه الکتریکی بالاتر و فشار بین 0/001 تا 0/01 میلی متر جیوه عمل می نمایند. استفاده از ترکیب جیوه، خروجی UV-C بیشتر، که معمولا 2 تا 4 برابر خروجی لامپ های متداول کم شدت است به وجود می آورد. مع الوصف، یکی از تولید کنندگان لامپی را به بازار عرضه کرده است که گفته می شود در 254 نانومتر خروجی آن در حدود 20 برابر می باشد. این ترکیب در لامپ های فرابنفش  کم فشار پرشدت به منظور حفظ تعادل ثابت اتم های جیوه مورد استفاده می باشد و به این ترتیب در دامنه دمایی بالاتر، پایداری بیشتر و کارکرد طولانی تری ( درصد بیشتر از لامپ های کم فشار) از خود نشان می دهد. از آن جایی که لامپ های جدید کم فشار پر شدت پیوسته در حال عرضه شدن به بازار می باشند، به منظور آگاهی از موارد تخصصی، متون منتشر شده توسط سازنده های فعلی می باید همواره مورد مطالعه قرار گیرند.

لامپ های فرابنفش با فشار متوسط و شدت بالا

لامپ های فرابنفش با فشار متوسط و شدت بالا در دهه گذشته تولید شده اند. این لامپ ها که در دمای تا 800 درجه ی سانتی گراد و فشار  100 تا 10000 میلی متر جیوه عمل می کنند پرتوهای چند رنگ تولید می نمایند. در حدود 27 تا 44 درصد از کل انرژی یک لامپ فرابنفش با فشار متوسط و شدت بالا در محدوده ی طول موج UV-C میکروب کش می باشد. تنها در حدود 7 تا 15 درصد خروجی این لامپ ها نزدیک به 254 نانو متر می باشد. با این وجود لامپ های فرابنفش با فشار متوسط و شدت بالا در حدود 50 تا 100 برابر کل خروجی UV-C یک لامپ فرابنفش متداول کم فشار کم شدت می باشد.

از آن جایی که در عمل این لامپ ها به فضای کمتری نیاز دارند، فضای مورد نیاز دارند، فضای مورد نیاز سیستم نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد (یعنی زمان تماس کاهش می یابد). کاربرد آن ها بیشتر محدود به جریان های فاضلاب بالاتر، سرریز های سیلابی، یا محل هایی با فضای محدود می باشد. با وجود این که لامپ های فرابنفش  پر فشار پر شدت در دماهایی که تمامی جیوه تبخیر می شود مورد بهره برداری قرار می گیرند، خروجی فرابنفش آن را می توان بدون تغییر چشمگیر  توزیع طیف، با نیروهای مختلف (عموما از 60 تا 100 ردصد) تنظیم نمود. قابلیت تنظیم نیرو از نظر مصرف نهایی نیرو با اهمیت است. علاوه بر این، به دلیل دمای بهره برداری بالا، به نظافت مکانیکی پوشش های کوارتز به منظور پیشگیری از تشکیل لایه های کدر بر طرح پوشش نیازی نخواهد بود.اگر چه انواع مختلفی از لامپ های فرابنفش پرفشار از سوی سازندگان در دسترس است، بیشتر این لامپ ها سیستم های گندزدایی فرابنفش کاملی را روانه بازار نمی نمایند.لامپ فرابنفش ویژه منتخب توسط سازندگان سیستم فرابنفش بر مبنای رویکرد تلفیقی که در آن لامپ فرابنفش، ترازگر و طرح رآکتور بر یکدیگر تأثیر گذار میباشند انتخاب می شود.

فناوری های نوین لامپ فرابنفش

فناوری های نوین به گونه ای توسعه میابند که کاربردهایی در گندزدایی فاضلاب داشته باشند.دو گونه از لامپ ها که در حال ساخت بوده و در حوضه ی فاضلاب کاربرد دارند عبارتند از:(1)لامپ گزنون طیف گسترده با انرژی ضربانی (فرابنفش ضربانی) و (2) لامپ فرابنفش اکسیمر طیف محدود.اصل کارکرد لامپ فرابنفش ضربانی شامل تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) که در یک خازن ذخیره میشودمی باشد. انرژی ذخیره شده در خازن از طریق یک کلید پر سرعت آزاد میشود و با ایجاد ضربان یک حوضه تابش فرابنفش پرقدرت ایجاد می نماید.هربار که کلید بسته میشود، لامپ انگیخته شده و یک گاز یونیزه(یک پلاسما)تولید میکند.پلاسما انبساط میابد تا هنگامی که به دیواره لامپ میرسد. جریان برق حمل شده توسط پلاسما به گرما تبدیل شده و به نوبه ی خود دمای پلاسما را به 10000 درجه ی کلوین افزایش میدهد.در این دمای بالا، طیف گسترده ای شامل فرابنفش، نور مرئی و طول موج های مادون قرمز توسط پلاسما تابش میشود.برآورد میشود تابش ایجاد شده توسط لامپ فرابنفش 20000 برابر قوی تر از نور خورشید در سطح دریا میباشد.

لامپ های اکسیمر با طیف محدود عمدتا پرتو تک رنگ تولید می نمایند.از یک تخلیه ی الکتریکی بنفش رنگ برای ایجاد دایمر های برانگیخته شده استفاده میشود (دو مونومر متصل به یکدیگر،یعنی دومولکول متصل به یکدیگر). دو مولکول در حالت برانگیخته اکسیمر نامیده می شوند. جریان موجود در فاصله ی خالی تخلیه از تعداد زیادی از تخلیه های کوچک که به مدت چند میلیاردم ثانیه باقی میمانند تشکیل شده است. در مدت زمان این تخلیه های کوتاه، الکترون ها با مولکول های گاز تلاقی نموده و موجب برخورد بین مولکول های تحریک شده ی گاز و تشکیل دایمر ها می شوند. دایمرها به دلیل ناپایدار بودن ضمن فرآیند آزادسازی انرژی به شکل فوتون به حالت طبیعی خود باز میگردند.گازهایی که به این منظور مورد استفاده هستند عبارت هستند از گاز گزنون(Xe)، کلرید گزنون(XeCl)، کریپتون(Kr) و کلرید کریپتون(KrCl).طول موج های اختصاصی تابش شده از لامپ های فرابنفش به نوع گاز مورد استفاده در لامپ بستگی خواهد داشت. لامپ های اکسیمر تجارتی که عمدتا در سه طول موج 172 ،222 و 308 نانومتر نور تک رنگ تابش میکنند موجود هستند.انواع بسیاری از دیگر لامپ ها در دست ساخت هستند.

به دلیل توسعه ی سریع فناوری فرابنفش با سرعت بسیار زیاد، مطالعه ی متون تازه انتشار یافته در هنگام طراحی سیستم های گندزدایی فرابنفش ضروری است. باید توجه داشت که در بیشتر موارد، فناوری های در حال ظهور سابقه ی اثبات شده ای از به صرفه بودن و علکرد قابل اطمینان ندارند.


برچسب ها: , , , , , , , ,

گروهها : مقالات تخصصی

Visit Us On FacebookVisit Us On TwitterVisit Us On Google PlusVisit Us On PinterestVisit Us On YoutubeVisit Us On LinkedinCheck Our Feed
ما را دنبال کنید