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為什麼紫外線可以殺菌?
紫外線的殺菌作用原理與其核酸的作用有關,短波紫外線(254nm)能破壞細胞或病毒的核酸結構和功能。 核酸的吸收光譜與紫外線的殺菌作用光譜幾乎完全吻合,核酸吸收短波紫外線後,紫外線的量子(quantum)撞擊核酸後會被核酸的鹼基吸收,產生新的共價鍵(形成Thymine dimer或cytosine dimer)造成核酸變性,使之失去正常功能,造成細菌和病毒的死亡或變異。
 
什麼是紫外線?
UV ( ultra violet ) 一般稱紫外線,紫外燈管的工作原理及構造類似一般日光燈管但稍有不同, UV 照射主要用於殺菌領域,尤其波長254 奈米左右的紫外線殺菌效果最佳;另外,配合短波長185奈米的UV 可以有效分解水中的有機物質。 『紫外燈管的原理及構造』 UV燈管是個密閉的氣體放電管,管內主要氣體為氬氣(argon),氣壓約大氣的0.3%,另外包含幾滴水銀來形成微量的水銀蒸氣,水銀原子約佔所有氣體原子的千分之一的比例。 當燈管通電時,藉由燈管兩端的微細白熱燈絲引起化學反應放出電子,燈管內的水銀由於溫度高而蒸發成氣體,水銀原子藉由氣體放電的過程釋放出紫外光,主要波長為 253.7 nm及185 nm。 所消耗的電能約60%可轉換成紫外光,其它能量轉換成熱能。 (一般日光燈管是利用燈管內表面的螢光物質,吸收紫外光後釋放出可見光)
 
紫外線為什麼可以降低水中有機物的濃度(TOC)
紫外線的光氧化原理(photo-oxidation) 波長185nm的紫外線會裂解氧(O2) 轉換成臭氧(O3),而經過波長 254nm紫外線進一步的催化,可產生氫氧自由基(OH˙),氫氧自由基具有強烈的氧化作用可將有機物氧化。 若有足夠的時間及能量,會產生一系列化學氧化反應,最後,將剩下 H2O及CO2;所以紫外線可以降低水中有機物的濃度。甚至可利用CO2 會在水中解離的特性,來檢測水中總有機碳(TOC)的濃度
 
製造好的純水為什麼需要儲存?
目前市面上的純水系統以逆滲透為主流設計,而少部分仍採 蒸餾設計,不管是蒸餾或是逆滲透純水系統,絕大部分都會 在後端加上純水儲槽,把純水儲存下來。主要原因是因為純 水的製造速度跟不上實際的取水速度,所以需要預先把純水 製造好,以配合純水的瞬間提水需求。 純水的保鮮期是多久(turn-over rate) 其實純水的最佳賞味期當然是現取現用,不過為配合純水製 造速度比較慢的情況,在現實層面必須作一點妥協。若以常 使用的取水容器的容量來評估,1~20公升的水約需要 5分鐘~4小時 以上的時間來製造;在配合全自動製水控制以及隨時都能提 供足夠的用水的需求前提,仍建議純水的賞味期能在半天到 一天以內為佳。
 
為什麼微生物容易在純水儲槽中孳生?
我們知道水中的污染物可分為鹽類、有機物、顆粒及微生物四大類,其中微生物是最特別的一種。 微生物在水中的污染程度會隨時間而遞增,尤其在容易附著及沉澱的地方,常常成為菌膜Biofilm生長的溫床,而純水儲槽就是最典型的污染處。 若Biofilm(菌膜)在純水儲槽伺機壯大後,除了會讓純水水質變差外,更會讓後端的超純水系統的水質不穩定且讓耗材負擔加重。 『儲桶的設計、材質』 為了降低Biofilm在純水儲槽的影響,儲桶的設計與材質非常重要,提供幾款儲桶設計的比較與討論。 『1.蓄壓式與重力式』: 一般重力式純水儲桶,在製水時水位上升時排出空氣,在用水時水位下降,會吸入空氣以平衡儲桶內外壓力,所以水質容易受到環境及空氣的污染,例如空氣中的微粒、微生物、揮發的有機物及化學分子都會造成不同程度影響,尤其空氣中存在 0.3% 的二氧化碳會溶解在純水中,在水中解離成碳酸鹽並使其水酸化。所以必須搭配空氣濾心阻隔污染物的入侵。 另一種是蓄壓式的密閉儲桶,利用惰性材質的內膜把水隔離,使水不會受到空氣及環境的影響,但目前大部分蓄壓式儲水槽欠缺消毒設計,在長期使用下無法有效控管微生物的孳生。 『2. 取水口位置與死水的關係』: 舊式儲桶常見平底的設計,使得取水口無法順利把水排空,會讓儲桶的死水隨著時間逐漸污染,若無法透過定期消毒儲槽來改善,最後會導致嚴重的Biofilm污染。 比較好的儲桶是尖底或斜底設計,搭配集中式底部出水口,可有效改善死水的污染問題。但任何形式的儲桶都建議要有定期消毒的設計,以維持最佳純水品質。
 
什麼是 RO逆滲透?
『自然狀態下的滲透現象 Osmosis』: 自然界有一種從不平衡走向平衡的趨勢,如果半透膜兩邊的液體濃度 不同,濃度較稀那一邊的溶劑分子就會有一部分通過半透膜跑到濃度 較大的那一邊,使兩邊的濃度能接近平衡。 滲透是指以半透膜隔開兩種不同濃度的溶液,其中溶質不能透過半透膜,則濃度較低的一方水分子會通過半透膜到達濃度較高的另一方,直到兩側的濃度相等為止。 在還沒達到平衡之前,可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力,則前 述之水分子移動狀態會暫時停止,此時所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)"。 『逆滲透 Reverse Osmosis』: 如果施加的力量大於滲透壓時,則水分子的移動會反方向而行,也就 是從高濃度的一方流向低濃度的一方,這種現象就叫作"逆滲透"。 由於半透膜的孔徑僅是一公尺的百億分之一,只有水分子可以穿透. 逆滲透水處理常用的半透膜材質有纖維質膜(cellulosic),芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides),polyimide或polysulfone等,至於它的結構形狀有螺旋型(spiral wound),空心纖維型(hollow fiber)及管狀型(tubular)等。 逆滲透的純化效果可以達到離子的層面,對於單價離子的去除率 (rejection rate)可達90%-98%,而雙價離子可達95%-99%左右,可以防止分子量大於300道爾頓(Dalton)的物質通過。 『逆滲透應用於純水』: RO為現有科技中最有效的水處理方式之一,它能有效地處理水中鹽類,如鈣、鎂等硬度雜質、重金屬、化學殘留物質達百分之九十五以上的去除率。 RO逆滲透水處理科技在今日已是到處可見,如海水淡化系統、電子超純水精練系統、生化製藥、洗腎、化妝品生產製造、飲料,包裝水乃至於一般家庭過濾使用。 逆滲透在壓力驅動下,借助半透膜的選擇截留作用,可將溶液中的溶 質與溶劑分開的分離或濃縮。把水中的汙染物中,包括無機離子、細 菌、病毒、有機物及膠質等雜質去除,以獲得低污染物的純水。
 
如何確保RO的純化效果及運轉在最佳狀態?
逆滲透系統應用於實驗室純水,利用了複雜的控制,包括提供穩定及適當的進水壓力、調節適當的廢水及純水回收比例,最後在膜的表面採用了橫向掃流(Cross flow)設計,排除因為壓力提高而容易發生阻塞及堆疊,如此而可成立持續運作的逆滲透設計。 雖然,逆滲透的設計可在控制的情況下持續運作,但仍需要透過保養及照顧來維持純化效果及運轉的最佳效率。 首先,在前處理中預先過濾水中較大的顆粒,以避免在控制的流速下而發生阻塞的情況。其次要把原水作適當程度的軟化,避免因硬水結垢影響,甚至破壞逆滲透膜的功能。 同時要把自來水常添加來控制水質的氯移除掉,避免氯的氧化能力對RO膜的功能造成損壞。 最後,需要定期的消毒保養,避免微生物在結構性的死角以及膜的表面附著,對系統造成破壞及污染水質。 『逆滲透膜前處理組』: 實驗級純水系統,常會在逆滲透膜的前方,先經過多種功能前處理組來達到保護 RO膜的效果,利用活性碳來吸附及中和原水中的餘氯、利用軟水劑來軟化水質,最後經過多層漸進式濾心,來過濾水中較大的顆粒,以及同時確保前端活性碳顆粒及軟水成份不會沖到後端的RO膜。 『逆滲透運作需要足夠的壓力』: 我們知道逆滲透是利用反轉滲透原理來運作的純化科技,雖然在對抗低滲透壓的自來水只需要不到1 bar 以下的壓力,即可以提供逆滲透現象發生,但是在穩定且足夠的壓力、流速下,才會有最佳的產水效率及純化水質,所以在逆滲透前端的恆壓加壓系統,跟逆滲透的產水水質及效率息息相關。 『RO 的消毒及沖洗設計』: 為了維持最佳的RO 運作品質,除了上述的保養及設計外,建議還需要搭配定期沖洗及消毒功能,來維持RO的最佳效能 1. 系統啟動前或製水完畢後的沖洗,一般稱為 Flush , 因為系統在停止製水時,水中雜質會沉澱在RO上,所以在製水功能啟動前或製水完畢後,藉由排水電磁閥開啟而產生強力的橫向水流,會把沉澱在RO膜表面的污染物沖走,讓系統迅速恢復標準狀況。 2. RO 系統消毒設計 : RO系統定期搭配消毒劑進行清潔,可以有效降低RO膜的微生物污染。
 
 
 
 
 
 
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