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1、中压紫外线技术在制药纯化水及分配系统中的应用海诺威 中国王 涛1、什么是紫外线及其特征（ 1/2）UV电磁波的一种介于 X射线和可见光之间波长范围 5到 400nm之间电磁波谱g Rays X-Rays UltravioletVisibleInfrared10-13 10-11 10-9 10-7 10-6 10-310-12 1010-10 105RadioFrequencies波长 (m)穿透能力增强能量增加VUV UVC UVB UVA100 nm 200 280 315 400 nm1、什么是紫外线及其特征（ 2/2）2、 紫外线如何产生低压紫外灯管气压 103pa,单色紫外光谱输出，
2、单只灯管功率小于 100W中压紫外灯管气压 104 106pa,多谱段连续紫外光谱输出单只灯管功率高达 7000W汞齐灯管基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯管功率可达 500W3、不同紫外科技的光谱特征溶解性物质悬浮物10 mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm90% 81% 73% 65% 60%100% 100% 100% 100% 100%60%100%100%100%4、术语解释 UV穿透率 T10（ 1/3）D10： 杀灭 90%（即 1 Log）微生物所需要的紫外线剂量 .e.g - E coli5.4 mJ/cm-2 = 90% kill10.8 mJ/cm-2
3、= 99%16.2 mJ/cm-2 = 99.9%etc.4、术语解释 微生物 D10值（ 2/3）细菌 Bacteria D10 DoseBacillus Subtilis (spores) 12Clostridium Tetani 4.9Clostridium Botulinum 12Dysentery Bacilli 2.2 (1)Escherichia Coli 5.4Leptospira SPP (Jaundice) 3Legionella Pneumophila 2.04Listeria Monocytogenes 3.4Pseudomonas Aeruginosa 5.5Salm
4、onella Enteritidis 7.6Shigella Dysenteriae (Dysentery) 4.2Shigella Paradysenteriae 1.68Staphylococcus Albus 1.84Staphlococcus Haemolyticus (A) 6.7Streptococcus Salivarius 2Streptococcus Faecalis 4.5Tuberculose Bacillus 10Vibrio Comma 3.1Vibrio Cholerae 6.5病毒 Viruses D10 DoseAdenovirus 3 1.5Bacteriop
5、hage (E Coli Virus) 3Hepatitus B Virus 11Infectious Hepatitus Virus 5.8/8Influenza 3.4Poliovirus (Poliomyelltis) 3.1/6.5酵母菌 Yeasts D10 DoseBakers 3.9Brewers 10藻类 Algae D10 DoseBlue-Green 300-600其他致病菌 Other PathogensNematode Eggs 51Paramecium 110Protoza 60-100霉菌孢子 Mould Spores D10 DoseAspergillus Nig
6、er 132Penicillium Chrysogenum 30-50Penicillium Roqueforti 13Rhizopus Nigricans 110Scopulariopsis Breicaulis (Cheese) 50-4、术语解释 UV剂量（ 3/3）UV 剂量 = UV 强度 X 停留时间(mJ/cm2 or mWs/cm2 ) (mW/cm2) (s)灯管输出功率 (W)水质 (T10)处理量 (m3/h)反应器尺寸5、 UV剂量计算模式 数学平均计量模式 CFD（计算机流体力学软件）平均计量模式 CFD RED计算模式RED-Reduction Equivalent
7、 Dose 等效剂量模式 生物验证剂量6、紫外线设备主要部件紫外线强度监测石英套管自动清洗系统316L不锈钢腔体控制系统6.1、紫外线在线监测注意：强度监测器应每年校准一次！7、紫外线在水处理中应用UV消毒 光化学分解TOC 降解臭氧分解脱除余氯氯胺分解水消毒糖浆消毒灌顶消毒空气消毒一、纯水消 毒典型细菌结构 DNACellmembraneNuclearmaterialCapsuleCell wallAdenineThymineCytosineGuanine1、紫外消毒机理（ 1/2）完整 DNA 破坏后 DNA1、紫外消毒机理（ 2/2）2、紫外效率影响因子 -波长（ 1/2）紫外线最佳杀菌
8、波长为 UV(%)UVC Relativeoutput介质温度 ( C)01020304050607080901000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85Medium PressureLow Pressure消毒介质温度（ ）2、紫外效率影响因子 -温度（ 2/2）1. PRE Binds toDimerised Site2. Light promotes Enzymatic action 3. Damaged DNAis repaired fully3、紫外杀菌光复活及暗修复问题3.1、低压杀菌过程低压单色光谱低压单色光谱DNA
9、enzymeproteine仅破坏 DNA多谱段紫外线 多谱段紫外线多谱段紫外线DNAenzymeproteineOHOH全面破坏3.2、中压杀菌过程3.3、如何克服微生物复活问题 研究表明，中压多谱段杀菌能有效克服细菌光复活2002年加拿大科学家曾经在实验室做过这样一个对比试验，试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效（ Zimmar,2002）4、中压紫外杀菌的对比优势杀菌更为广谱杀菌更为有效、彻底，有效克服细菌光复活问题杀菌效率不受消毒介质温度影响单只灯管功率高，减少灯管和系统数量，降低安装成本和占地Hanovia工厂一角City WaterMultimediaFiltersAc
10、tivatedCarbonUV Disinfection Filters ReverseOsmosisMixedBed / EDIFiltersUV DisinfectionPOU5、制药纯水及分配系统安装位置UV DisinfectionStorageTankUV DisinfectionPOUPOU二、余氯分解氯气Cl2 + H2O HCl + HOClHOCl- H+ + OCl-次氯酸钠NaOCl + H2O NaOH + HOCl1、加氯消毒 价格低廉、去除水中大部分微生物、方便易得优点： 对后续工艺段的膜（如 RO膜）及树脂 等损害严重 对隐孢子虫和贾第鞭毛虫等制病型微生物杀灭效率
11、较低 微生物容易对氯产生抗药性缺点：2.1 目前脱氯技术简介使用比较广泛，但对用户来说普遍存在如下问题 : 需要在生产工艺中添加新的化学品 定量投加装置的维护问题 操作人员的危险性 由此带来后续 RO系统硫酸盐结垢问题 由加药系统带来的硫酸盐还原菌的问题 .1. 定量投加焦亚硫酸钠2、脱氯方式及优缺点对比（ 1/3）活性炭脱氯在水处理工艺段普遍存在，但也存在如下问题 : 微生物滋生的温床 不可预知的穿透点 水头损失较大 再生费用问题2 Cl2 + H2O + C1 CO2 + 4HCl1 = Carbon surface2. 活性炭分解余氯2.2 目前脱氯技术简介2、脱氯方式及优缺点对比（ 2
12、/3）2 HOCl + h O 2 + 2 HCl2 OCl- + h O 2 + 2 Cl-断健所需紫外波长290 - 350 nm自由氯(次氯酸 ) 分解 1 Log 自由氯需 1700mJ/cm2(CFD 平均剂量 )3.1 紫外脱氯机理3、脱氯方式及优缺点对比（ 3/3）3. 紫外线分解余氯（ 1/4）050100150200250200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400W a v e l e n g th / n mMolar AbsorptionCoefficient / M-1cm-1HOClClO-自由氯紫外吸收光谱图3.2 紫外脱
13、氯机理3. 紫外线分解余氯（ 2/4）紫外灯管谱图RelativeoutputWavelength (nm)180 200 220 240 260 280 300 320 340 3600102030405060708090100Medium pressure lamp, 5000 WLow pressure lamp, 65 W3.3 紫外脱氯机理3. 紫外线分解余氯（ 3/4）进水 : 10m3/hr Chlorine 进口 : 2ppmTypical concentration required before RO: 0.05ppmACFSofteners ROTANK脱氯 UV UV脱
14、氯工艺流程ChlorinationPUMPFILTER8hr/day; 5days/week; 50 weeks/year = 2,000 hr/year1.6 log reductionUV dose of 2,720mJ/cm2T10=95%3. 紫外线分解余氯（ 4/4） 高剂量紫外线可以达到完全消毒目的 高剂量紫外线可以高效分解氯胺（化合氯） 非常洁净的系统，无需定期清洗 过程 工作过程在线定量化监控，实现高智能化运行 降低人工成本和焦亚硫酸钠溶液制备中的安全隐患 避免 RO系统由于投加焦亚硫酸纳 /活性炭带来的微生物污染风险 全面改善整个工艺的出水水质6. 紫外线脱氯技术优势4、紫外线脱氯技术优势1. UV 系统无需定期清洗，减少清洗费用2. UV 系统降低泵能耗 - X/m23. UV 系统减小占地面积 - X/m24. UV 可以将系统微生物状况持续控制在一个较低水平 .5. 降低 RO系统因为微生物污染所带来的清
