Działanie oczyszczające silnego światła słonecznego polega na trwałej
dezaktywacji bakterii, wirusów, pleśni i zarodników. Prawie sto lat temu naukowcy rozpoznali tę
część widma promieniowania słonecznego, które jest odpowiedzialne za ten dobrze znany efekt: są
to fale o długości 240 - 280 nm, głównie w widmie UV-C.
Tego rodzaju energia może być też wytwarzana na skalę przemysłową przez elektryczne urządzenia
wyładowcze, a technika ultrafioletowa znalazła szerokie zastosowanie: od dezynfekcji po utlenianie
substancji organicznych.
Systemy UV generują takie same promienie bakteriobójcze jak promieniowanie słoneczne,
lecz setki razy silniejsze. Żadne bakterie, wirusy, pleśnie lub ich zarodniki nie są w stanie
przetrzymać jego oddziaływania.
Lampa łukowa UV [rura kwarcowa podobna do świetlówki] jest wypełniona gazem obojętnym,
który zapewnia początkowe wyładowanie potrzebne do wzbudzenia niewielkiej ilości rtęci zawartej
wewnątrz rury. Niskociśnieniowe wyładowanie jarzeniowe wytwarza widmo liniowe przy 185,0 i 253,7
nm.
W miarę jak wzrasta prąd lampa łukowa nagrzewa się gwałtownie, wzrasta ciśnienie i wytwarzane
jest typowe widmo średniociśnieniowe, które przedstawiono na rys. 1. Jest to złożona kombinacja
linii widmowych, continuum i linii absorpcyjnych.
Rys. 1 przedstawia:
Wartość D10 dla każdego mikroorganizmu jest określana jako dawka UV potrzebna do spowodowania jego redukcji o 90%. Zależność pomiędzy dawką i stopniem niszczenia mikroorganizmów jest logarytmiczna, jak przedstawiono w tabeli 1. Niektóre wartości D10 przedstawiono w tabeli 2.
Dawka w mJ·cm-2 | Redukcja liczby żywych mikroorganizmów |
5,4 | 90% |
10,8 | 99% |
16,2 | 99,9% |
21,6 | 99,99% |
Gatunek | D10 w mJ·cm-2 |
Streptococcus viridians | 2,0 |
Legionella pneumophila | 2,0 |
Staphylococcus aureus | 2,6 |
Listeria monocytogenes | 3,4 |
Pseudomonas aeruginosa | 5,5 |
Salmonella enteritidis | 7,6 |
Bacillus subtilis (zarodniki) | 12,0 |
Polio virus | 6,5 |
Saccharomyces carlsbergensis | 10,0 |
Pichia anomola | 35,0 |
Mucor mucedo | 17,0 |
Penicillium digitatum | 44,0 |
Aspergillus niger | 130,0 |
W różnych gałęziach przemysłu wymagane są różne dawki zależnie od rodzaju zanieczyszczających mikroorganizmów. Przykładowo, przemysł zaopatrzenia w wodę i przemysł farmaceutyczny stosują dawkę 32 mJ/cm2, podczas gdy w browarnictwie wymagane jest 50-60 mJ/cm2 dla kontroli dzikich drożdży.
Dawka UV = Natężenie x Czas (mJ/cm2)
Natężenie jest określone przez moc lampy łukowej UV a Czas przez okres ekspozycji na
UV. Prawidłowa dawka UV dla każdego zastosowania, biorąc pod uwagę zużywanie się
lampy łukowej z upływem czasu, charakterystykę przepuszczalności promieniowania przez płyn oraz
korekcję temperaturową dotyczącą mocy wyjściowej UV [przy użyciu lamp niskociśnieniowych]
jest każdorazowo do ustalenia.
Odkażanie jest jednym z przykładów szerokiego zakresu oddziaływań
fotochemicznych UV.
Tak jak UV uszkadza DNA w żyjących organizmach, podobnie oddziałuje na wiele innych wiązań
chemicznych. Na różne wiązania oddziałują różne długości fal UV, jak przedstawiono na rys.
1. Obszar pod wykresem pokazuje optymalne długości fal promieniowania UV niszczącego wiązania
chemiczne obecne w cząsteczkach związków organicznych.
Chemiczne skutki oddziaływania UV obejmują: