提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法及灯管

摘要

一种提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法及其灯管，其特征是首先采用石英或无羟基石英制作外套管，并将紫外灯管定位在外套管中，其次通过充气口将外套管中的空气抽出，使外套管中的真空度小于20Pa，最后向外套管中充入纯度95%以上的氮气或氩气，使外套管中的氮气或氩气的气压达到0.5-1.0个大气压，密封充气口即可得到在水体或污染环境中紫外线透过率不低于30%的套管式185nm紫外灯。本发明方法和结构简单，易于实现，不仅易于清洗，而且使用寿命可提高到8000小时以上，是传统灯管的2-5倍。

权利要求

1.一种提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法，其特征是首先采用石英或无羟基石英制作外套管，并将紫外灯管定位在外套管中，其次通过充气口将外套管中的空气抽出，使外套管中的真空度小于20Pa，最后向外套管中充入纯度95%以上的氮气或氩气，使外套管中的氮气或氩气的气压达到0.5-1.0个大气压，密封充气口即可得到在水体或污染环境中紫外线透过率不低于30%的套管式185nm紫外灯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的紫外灯管为直管或U型管。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是在外套管中、紫外灯管的下部安装有除O2剂。

4.一种套管式185nm紫外灯，包括直管形或U型紫外灯管（14）和外套管（11），紫外灯管（14）通过上支架（7）和下支架（9）定位在外套管中并位于密封圈（6）和外套管（11）底部组成的空间中，外套管（11）的上部安装有端盖（5），其特征是所述的外套管（11）设有充气口（8），外套管（11）内充注有压力为0.5-1.0个大气压纯度95%以上的氮气或氩气；位于密封圈（6）和外套管（11）底部组成的空间中的电源引出线上套装有绝缘套。

5.根据权利要求1所述的套管式185nm紫外灯，其特征是所述的外套管（11）中设有除氧剂（10）。

6.一种权利要求4所述的紫外灯，其特征是它应用在污水处理中降解有机污染物及杀菌、饮用水的杀菌、空气净化及杀菌。

说明书

提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法及灯管

技术领域

[0001] 本发明涉及一种紫外灯，尤其是一种用于杀菌消毒、降解有机污染物的安装有185nm灯管的套管式低压汞灯，具体地说是一种能在水体和污染环境中使用的提高紫外线透过率的方法及灯管。

背景技术

[0002] 众所周知，采用低压汞灯（即紫外灯）发出的185nm和253.7nm紫外光杀菌消毒，降解有机污染物十分有效。但若把这种低压汞灯直接插入水体中使用，存在两个问题：1.低压汞灯管受污染后，很难清洗。2.石英灯管破裂后，灯中汞进入水体引起二次污染。为了避免灯管破裂，同时为了清洗方便，通常的做法是在低压汞灯外面再套一根石英外套管，以防止外力直接碰撞低压汞灯使灯管破裂。由于外套管是圆柱形的，很方便清洗。但增加了外套管后人们发现将此类低压汞灯置于水中使用时，它只能透过253.7nm紫外线，而185nm紫外线透不过外套管，或透过率很低，起不到应有的杀菌消毒和降解功能，影响了其在水体和污染环境中的使用。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有的套管式紫外灯的185nm紫外光透过率低，不能实现应用的杀菌消毒和降解功能，影响其在水体及污染环境中使用的问题，发明一种提高套管式紫外灯紫外光透过率的方法，同时提供一种相适应的高透过率的套管式紫外灯。

[0004] 本发明的技术方案之一是：一种提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法，其特征是首先采用石英或无羟基石英制作外套管，并将紫外灯管定位在外套管中，其次通过充气口将外套管中的空气抽出，使外套管中的真空度小于20Pa，最后向外套管中充入纯度95%以上的氮气或氩气，使外套管中的氮气或氩气的气压达到0.5-1.0个大气压，密封充气口即可得到在水体或污染环境中紫外线透过率不低于30%的套管式185nm紫外灯。

[0005] 所述的紫外灯管为直管或U型管。

[0006] 在外套管中、紫外灯管的下部安装有除O2剂。

[0007] 本发明的技术方案之二是：一种套管式185nm紫外灯，包括直管形或U型紫外灯管14和外套管11，紫外灯管14通过上支架7和下支架9定位在外套管中并位于密封圈6和外套管11底部组成的空间中，外套管11的上部安装有端盖5，其特征是所述的外套管11设有充气口8，外套管11内充注有压力为0.5-1.0个大气压纯度95%以上的氮气或氩气；位于密封圈6和外套管11底部组成的空间中的电源引出线上套装有绝缘套。

[0008] 所述的外套管11中设有除氧剂10。

[0009] 本发明的技术方案之三是：一种套管式185nm紫外灯，它应用在污水处理中降解有机污染物及杀菌、饮用水的杀菌、空气净化及杀菌。

[0010] 本发明的有益效果：本发明创造性地采用抽真空和注入无衰减惰性气体的方法，使得185nm紫外光能顺利通过紫外灯管与套管壁之间的空间而不会产生衰减。使得紫外线的透过率由传统的1%左右提高到30%以上，拓展了185nm紫外灯管的应用领域，使得紫外灯管在水体、油烟等污染环境中的应用成为可能，不仅可用于空气和水体杀菌，也可用于各种污水的降解，净化，为环保提供了新的杀菌降解产品。

[0011] 本发明方法和结构简单，易于实现，不仅易于清洗，而且使用寿命可提高到8000小时以上，是传统灯管的2-5倍。

[0012] 本发明可广泛应用在污水处理中降解有机污染物及杀菌、饮用水的杀菌中、空气净化及杀菌中。

附图说明

[0013] 图1是本发明的直管式紫外灯的结构示意图。

[0014] 图2是本发明的U型紫外灯的结构示意图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0016] 实施例一。

[0017] 一种提高套管式紫外灯185nm紫外线透过率的方法，首先采用石英或无羟基石英制作外套管，并将紫外灯管定位在外套管中，其次通过充气口将外套管中的空气抽出，使外套管中的真空度小于20Pa，最后向外套管中充入纯度95%以上的氮气或氩气，使外套管中的氮气或氩气的气压达到0.5-1.0个大气压，密封充气口即可得到在水体或污染环境中紫外线透过率不低于30%的套管式185nm紫外灯。

[0018] 实施例二。

[0019] 如图1、2所示。

[0020] 一种套管式185nm紫外灯，包括直管形或U型紫外灯管14和外套管11，紫外灯管14通过上支架7和下支架9定位在外套管中并位于密封圈6和外套管11底部组成的空间中，外套管11的上部安装有固定灯脚引线的固定架5，所述的外套管11设有充气口8，外套管11内充注有压力为0.5-1.0个大气压纯度95%以上的氮气或氩气；位于密封圈6和外套管11底部组成的空间中的电源引出线上套装有绝缘套。图1、2中，11为底部封住的外套管，为石英材质，厚为0.8-3mm，也可用于无羟基石英，低压汞灯14（直管或U型）置于中间，用四氟乙烯上支架7和下支架9固定（也可用陶瓷支架）。6为无机密封胶密封圈，1，2，3，4灯脚固定在胶木或陶瓷固定架5上。位于真空腔内的导线12、13用四氟乙烯绝缘。8为充气口，把充气口8接在真空泵上，抽真空至真空度优于20Pa,充入纯度为95%以上（最好为
99%）以上的N2(或者Ar)气至0.5-1个大气压，最佳为0.8个大气压，然后烧隔密封，确保充气口8密封不漏气，10为预先置入的除02剂如活性铜等。也可不放除02剂，若不放除02剂，套管式185nm紫外灯寿命只能在3000小时左右。而安装有除02剂的套管式185nm紫外灯寿命则可达8000小时以上，其中低压汞灯（即紫外灯管，包括直管或U型管）可直接从市场购买，也可自己制作。

[0021] 本发明的套管式185nm紫外灯，它既可应用在污水处理中降解有机污染物及杀菌，又可应用在饮用水的杀菌中，还可应用在空气净化及杀菌中。

[0022] 实验一。

[0023] 自制直管型低压汞灯1000W（含185nm）按图1制作，内充0.8个大气压，纯度为99.9%以上的N2,底部密封的石英管中，石英管的直径为Φ40，壁厚2mm，内置活性铜涂O2剂10，该灯点亮后3小时由复旦大学环境科学研究所用ACTON VM-505真空紫外单色仪测定185mm紫外光的透过率达30%，而对比试验的套管内未抽真空和充惰性气体的空气介质的套管式紫外灯的185nm紫外光的透过率只有1%。

[0024] 实验二。

[0025] 市场直接购买U型低压汞灯15W，按图2制作，将其固定在底部密封的无羟基石英管中，石英管的直径为Φ40，内充0.8个大气压的Ar气（纯度为99%），壁厚1.5mm，不放活性铜除O2剂，制成图2所示的套管式紫外灯，该灯点亮后3小时，由复旦大学环境科学研究所用ACTON VM-505真空紫外单色仪测定185mm紫外光透过率达35%，而同比未抽真空和充惰性气体的套管式紫外灯内为空气介质的透过率只有1%。

[0026] 本发明的工作原理是：经实验证明，普通套管式紫外灯透过185nm紫外线很低的原因是因为灯和套管之间是空气，空气中含21%02和水蒸气，当185nm紫外线通过这层空气时，发生如下光化学反应：
其中hv表示光照，也可用hµ表示。

[0027] 而光化学反应，生成的03和H02又吸收185nm光子，产生02和0，H和02，而0又与02反应产生03，H与O2反应生成HO2，这样循环往复，把185nm紫外线全吸收了，使185nm紫外线损耗了。

[0028] 本发明的低压汞灯14与套管11之间的空气抽去后，充入纯度为95%以上的N2或Ar,因为N2或Ar不吸收253.7nm和185nm紫外线，从而有效的阻止了185nm紫外线的消耗，使185nm和253.7nm的紫外线能透过套管。

[0029] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。