دانلود فایل پاورپوینت گندزدایی آب با استفاده از اشعه فرابنفش ( UV )

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

‏انواع پرتو و اثر آن در گندزدایی

‏یکیی از عوامل فیزیکی شناخته شده که بر میکروب ها اثر زیان آور دارد انرژی تابشی می باشد. انوتع اشعه را به سه گروه اصلی می‌توان تقسیم نمود: ذره ای - الکترومغناطیسی و اکوستیک. جریان اتم‌ها، الکترون ها و پروتون‌ها مثال‌هایی از اشعه ذره ای هستند. اشعه الکترومغناطیسی مشتمل بر طیف وسیعی از تابش‌ها می باشدکه از امواج وادیویی با طول موج بلند و فاقد اثر بیولوژیکی تا امواج میکروویو و مادون قرمز با اثرات گرمایی، نور مرئی و پرتو فرابنفش، اشعه ایکس، گاما و امواج کیهانی را در برمی‌گیرد . در شکل 7-1‏طیف الکترومغناطیسی با بزرگنمایی موقعیت انواع پرتو فرابنفش قابل ملاحظه است. تفاوت اثر این امواج بر حیات میکرو‏ب‌ها بستگی به طول موج و مقدار انرژی اشعه دارد. سرعت انواع اشعة  الکترومغناطیس بر خلاف اشعه ذره‌‌ای ثابت بوده و حدود 300000 ‏کیلومتر در ثانیه است و گرچه بصورت موج حرکت می کند اما مانند این است که بصورت مقادیر مشخص از انرژی ‌موسوم به کوانتا(Quanta) یا فوتون‌ها از منابع تابش تولید شده وطی طریق می نمایند. انرژی این فوتون‌ها بستگی به فرکانس تابش دارد و با رابطه زیر نشان داده می شود:

E= hf

E = انرژی یک کوانتوم

f = فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه

h = ثابت پلانک (‌27-10× 6/62 ارگ - ثانیه )

‏به این ترتیب انرژی یک فوتون باکاهش طول موج نور افزایش می یابد. یک انشتین باکتری کشی در طول موج 254 ‏نانومتر معادل 130/9‏وات ساعت انرژی است و می توان نوشت:

 7/6389  میلی فوتون یا3-10×7/6389 انشتین = یک وا‏ت ساعت

اسلاید 2 :

2/121 ‏میکر ومول فوتون یا 6-10×‏2/121  انشتین - یک وات ثانیه - یک ژول

‏بطور معمول هرچه انرژی تابشی بیشتر باشد اثر زیان آور آن میکروب ها بیشترخواهد بود. در عمل نیز مشاهده می شود اشعه کاما وایکس که طول موج کمتری دارند قدرت نفوذ بیشتر و اثر میکروب کشی شدید تری از پرتو فرابنفش نشان می دهند اما استفاده از آنها دشوار وخطرناک است. پرتو گاما بعلت قدرت نفوذ زیادی که دارد در استریلین اسیون آب، فاضلاب و لجن بکار کرفته شده است. این پرتو از رادیوایزوتوپ هایی نظیر کبالت 60 ‏تابش شده و قابل تأمین است.

‏نور آفتاب نیز یک گندزدای خوب محسوب می شود. Downs و Blounel نشان دادند که اثرات جرمی سیدال ،نور آفتاب مربوط به امواج فرابنفش می باشد. درجه حرارت بسیار بالای خورشید موجب تابش شدید امواج مزبور است، خوشبختانه لایه ازن موجود در طبقات بالای اتمسفر(استراتوسفر ) مانع از رسیدن گاما اشعه به زمین می‌گردد، همچنین ادعا می شود که طول موجهای کمتر از 290 نانومتر خورشید به سطح زمین نمی‌رسد. چنانچه ضخامت لایه ازن کاهش یابد متعاقبأ باید انتظار داشت که افزایش در اثرات بیولوژیکی ناشی از UV-B بوجود آید که اثرات سوء آن برای انسان سرطان پوست و آب مروارید خوا هد بود. قدرت گندزدایی نور آفتاب در ایام خشک و بدون ابرکه هوا پاک و فاقدگردوغبار باشد به حداکثر می رسد.

اسلاید 3 :

پرتوتابی فرابنفش آب - انواع اشعه فرابنفش :

‏پرترفرابنفش (UVR)مابین نور بنفش از تابش مرئی و نرم ترین تابش یونیزه کننده قرار گرفته است و محدوده طول موج از 100 ‏تا 400 نانومتر را شامل می گردد. انرژی فو تون مربوط با تابش 100 ‏نانومتر124الکترون وات است که حدوداً معادل با انرژی لازم برای ایجاد یونیزاسیون در مواد بیولوژیکی می باشد. آنها در منتهی‌الیه دیگر  (UVR) ‏می تواند توسط برخی قابل رویت باشد .

‏به علت تفاوت های موجود در خواص فیزیکی واثرات بیولوژیکی(UVR)  توسط کمیسیون بین المللی روشنایی به سه ناحیه تقسیم بندی شده است

‏- UVR:315-400 nm UVA با طول موج بلند (نورسیاه)

‏- UVR:280-315 nm UVB با طول موج متوسط(تابش آفتاب‌سوز)

‏- UVR:100-280 nm UVC با طول موج کوتاه(تابش میکروب‌کش)

اسلاید 4 :

‏در ناحیه نور سیاه در بسیاری از اجسام پدیده فلور سانس قابل بروز می باشد. ناحیه UVB ‏بخئس از اشعه است که موجب بروز التهاب های پوستی می شود، بخش اعظم از UVR‏ فعال از نظر بیولوژیکی وبالقوه خطرناک که از خورشید به زمین می‌رسد مربوط به این ناحیه از نور است. UVC‏که اشعه با طول موج کمتر از 280

‏نانومتر را شامل می شود دارای قابلیت میکروب کشی است و اشعه ساطع شده از لامپ های میکروب کشی وقوس های جوش‌کاری می باشد. طول موج های ردیف 250‏تا 260‏نانومتر (ناحیه فاتد حیات) دارای بالاترین قدرت میکروب کشی است و بوسیله اسیدنوکلئیک نوکلئوپروتئین ها قابل جذب بوده وتغییرات شیمیایی در ماده ژنتیک ایجاد می نمایدکه در نهایت به مرگ میکروارگانیسم‌ها منجر می گردد.

‏در بعضی از مراجع ازجمله گزارش سازمان بهداشت جهانی تقسیم بندی فوق قدری متفاوت ذکر شده باین ترتیب که طول موج 320 ‏بجای 315‏ و 200‏بجای 100نانومتر منظور شده اصت.  UVR‏با طول موج کمتر از200‏نانومتر را گاه UVR ‏ خلا  نیز‏گفته اند (نگاه شود به شکل 7-1)، این بخش از تابش چون سریعاً جذب هوا می شود کمترین اهمیت بیولوژیکی را در مقایسه با دیگر بخش های  UVR ‏حائز است.

اسلاید 5 :

‏منابع تولید پرتو:

‏کاربرد  UVبرای مقاصد گندزدایی مستلزم این است که یک منبع با شدت زیاد و با طول موج دلخواه وجود داشته باشد. بطور کلی قراردادن مواد در دمای 2500 ‏یا بیشتر موجب می شود که تعداد زیادی فوتون با انرژی بالا ساطع شود. چنین منابعی منتشر کننده طیفی مداوم و یکنواخت می باشند. بطرق دیگر می توان با رساندن الکترونها به حالت برانگیخته این پرتو ‏را بدست آورد (تخلیه در گاز).

‏در حال حاضر غالب منابع مصنوعی برای تولید (UV) را می توان به پنج گروه تقسیم بندی ئمود :

‏ا - منابع تابشی براثر حرارت مانند لامپ های هالوژن تنگستن. 2 ‏- منابع تخلیه در گاز مانند لامپ های جیوه (بافشارکم، متوسط و بالا)، لامپ های جیوه وهالیدهای فلزی» لامپ های گزنون، لامپ های هیدوروژن و دوتریم وتیوب‌های جرقه ای . 3 ‏- منابع تخلیه الکتریکی

اسلاید 6 :

‏مانند قوس های کربن و قوس‌های جوش کاری. 4- لامپ های فلووسنت مانند تیوب های روشنایی  لامپ های آفتابی (تابش کننده UV-B ‏) و تیوب‌های UV-A  ‏ - لیزرها مانند لیزرهای تابش کننده چندین طول موج ، لیزرهای نیتروژن لیزرهای قابل تنظیم ‏و لیزرهای هلیوم –کادمیوم.

‏در عمل بهترین روش تولید پرتو انجام تخلیه الکتریکی در بخار جیوه تحت فشارکم درون تیوب های مخصوصی است که از یک گاز بی اثر نظیر آرگون و مقدار بسیار کمی جیوه پرشاده است و معروف به لامپ های میکروب کش هستند. مکانیزم عمل کلیه این لامپ‌ها جریان یافتن الکترون دربخار یونیزه شده جیوه مابین دوالکترود است. به عبارت دیگر با ایجاد قوس الکتریک جیوه برانگیخته شده و تخلیه انرژی حاصله موجب تابش می‌گردد. قوسی که در لامپ فلورسنت بوجود می آید نیز به همین ترتیب تابش مشابه ایجاد می کند تنها تفاوتی که وجود دارد این است که حباب لامپ های فلووسنت را با ترکیبی از فسفر پوشا‌نده اند تا V ‏U را به نور مرئی تبدیل نماید. بعلاوه شیشه بکار رفته در ساخت لامپ های میکروبکش معمولی نیست و اشعه UV و مرئی را منتقل می نماید. حدود 95درصد از UV تابش شده دارای طول موج 2537‏لانگستروم می باشد.

اسلاید 7 :

قدرت میکروب کشی این لامپ ها 5 ‏تا10 برابر بیشتر از لامپ مای جیوه بافشار بالا است. خطوط تابثس از یک لامپ بخار جیوه با فشار کم شامل طول موج های 185- 245 – 313-365-405-436-546 نانومترمی باشد. حباب لامپ های مپکروب کش بخشی از نور با طول موج1849 آنگستروم را نیز منتقل می نماید. انرژی این تابش قادر په شکستن پیوندهای مو لکول اکسیژن است که ازن تولید می کند. درصنعت از آن دسته از لامپ ها که دارای حبا‏ب‌های کاملاً شفاف نسبت به هر دو تابش ‏آنگستروم باشند برای نگهداری اغذیه استفاده می‌برند.

‏طیف تابشی منابع تولیدUV‏متفاوت است. در شکل7-2‏طیف های نمونه از لامپ‌های بخار جیوه با فشارکم و فشارمتوسط قابل ملاحظه می‌باشد. لامپ هائی که دراز وباریک هستند دفعتاً روشن می شوند، در دو انتهای این لامپ ها سیم پیچی‌های مارپیچ واری دیده می شودکه بعد از کار گرم می شود. عمر لامپ تابع عمر الکترود و دفعات استارت است.کاربرد این لامپ‌ها پرای تصفیه آب یا هوا یا کالاهائی که روی تسمه نقاله ریخته شده می باشد.

اسلاید 8 :

 درواقع وقتی که  ‏بالاترین شدت از پرتو مورد نیاز باشد استفاده می‌شوند. لامپ های میکروب کش با کا تد سود نیز دفعتاً روشن می شوند ولی دفعات استارت بر عملکرد آنها اثر ندارد، لذا عمر بیشتری دارند و در دمای سرد هم کار می کنند. غالب دیگر انواع لامپ در دمای اتاق بهترین کار کرد را دارند و دمای کمتر یا بیشتر از25 موجب کاهش بازده UV‏می شود.

‏لامپ های با فشار متوسط تابش‌هایی در محدوده 180‏تا 1370دارند و درمقایسه با لامپ های کم فشار معادل، تقریباً 80 ‏برابر بده میکروب کش بیشتر تولید می کنند که کمتر متاثر ازکیفیت و دمای پساب قرار می‌گیرد. لذا برای تامین یک دوز معین ازگندزدا یی  تعداد لامپ‌های با فشار متوسط کمتری در مقایسه با نوع کم فشار لازم خواهد بود. نوع سومی از لامپ های در حال رواج نیز ‏وجود دارد که تابش امواج آنها با شدت زیاد و ضربانی‌گونه می باشد (نگاه شود به جدول 7-1).

اسلاید 9 :

‏مکانیزم غیرفعال سازی میکروبی بوسیلهUV‏.

‏کندزدایی باUV  یک روش فیزیکی است که وابسته به انتقال انرژی الکترومغناطیس ازمنبع نوربه سلول ارگانیسم (بویژه ماده ژنتیک سلول) می باشد. آنچه که در فهم مکانیزم ضد میکروبی UV کمک می‌کند توجه به این مطلب است که اشعه باید پیش از آنکه موثر واقع شود جذب شده باشد. باتوجه به تئوری کوانتم مشخص است که اثر یک کوانتم وقتی که با ماده وارد واکنش می شود تابع مستقیمی از مقدار انرژی است که دارد واین انرژی وقتی طول موج تابش آن کمتر باشد بیشتر است. طول موج های مابین 200 ‏تا 1200 نانومتر دارای انرژی کافی برای ایجاد تغییرات فوتوشیمیایی هستند. نورمرئی بوسیله مولکول هائی موسوم به پیگمانها جذب می شود و این جذب بوسیله انعکاس یا تغییر درصد عبور نورمشخص می شود. اما جذب رادیاسیون‌های نامرئی عمدتأ بوسیله اسیدهای نوکلئینه و پروتئین هاکه بی رنگ هستند صورت می‌گیرد. این جذب شدیداً برای سلولهای زنده زیان آور است و مرگ ومیر بوجود آمده را تقریباً بطور کامل به صدمه فوتوشیمیایی این ترکیبات نسبت می دهند. همچنین مشخص شده است که مو لکول های اسیدی اکسی ریبونوکلئیک موجود در مولکول های جذب کننده اشعه برای باکتریها وغالب ویروس ها و اسید ریبونکلئیک (RNA ‏) برای برخی از ویروس‌ها اجزاء اصلی مورد هدف واقع شده فوتون‌های هستند واثرات

اسلاید 10 :

‏بیولوژیکی مهم در آنها حادث می شود. DNA ‏و RNA ‏معمولاً‏ 5 تا15 درصد از وزن خشک سلول هستند و در عملیات مختلف یک سلول بو یژه ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیک ایفای وظیفه می کنند. طیف جذبیDNA‏همانطور که در شکل 7-3 ‏دیده می شود در محدودة 250 تا 265 نانومتر دارای پیک است و دامنه بهینه طول موج را برای میکروب کشی نشان می‌دهد. مهمترین مکانیزم ضدمیکروبیUV‏ دیمریزاسیون دو مولکول پیریمیدین است. پیریمیدین از بازهای ازته هتروسیکلDNA  RNA ‏می‌باشد. باتشکیل این دیمرها عمل تکثیر بسیار ‏مشکل می گردد.