مقاله پیشرفتهای فنی در گندزدایی آب با روش UV

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

پیشرفتهای فنی در گندزدایی آب با روش UV

پرتو فرا بنفش (UV) قادر است بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی که غالبا ترکیبات مضر جانبی ایجاد نموده و طعم آب را تغییر می دهند، عمل ضدعفونی را بطور کامل انجام دهد. مزایای دیگر دستگاههای گندزدایی UV نصب ساده، هزینه های عملیاتی پایین و حداقل فضای مورد نیاز  را شامل میشود. روش UV برای ضدعفونی مکانهای مسکونی، اداری و صنعتی مناسب میباشد. آبهای سطحی مانند دریاچه ها، رودخانه ها و یا چاه های کم عمق، عموما بیشتر از منابع زیرزمینی در معرض خطر آلودگی قرار دارند و همچنین نوسانات کیفیت‌ آب آنها بدلیل تاثیرات فصلی و بارندگی بیشتر است. در طراحی دستگاههای UV میتوان این نوع تغییرات قابل پیش بینی را منظور نمود. آبهای زیر زمینی نیز بطور روزافزون عامل بیماریهای آبی ناشی از باکتری ها و ویروس ها- میکروبها میباشند که نور UV بطور آنی آنها را خنثی می نماید. ساختار دستگاههای UV در کلیه سیستم مشابه است. خنثی سازی میکروبها توسط تأثیر آسیب رسانی پرتو UV بر روی DNA ، ماده ژنتیکی موجود در کلیه سلولهای زنده صورت میگیرد. در مورد موجودات بیماری زا، از تکثیر آنها جلوگیری کرده و قابلیت آنها در ایجاد بیماریهایی از قبیل بیماریهای روده و معده که از موارد اصلی منتج از نوشیدن آب آلوده میباشد را از بین می برد. دوز UV برابرحاصل ضرب شدت تابش نور UV و زمان تابش یعنی مدت زمان عبور آب از داخل دستگاه UV .  دوز UV عموما بوسیله یکی از واحدهای میکرووات ثانیه بر سانتی متر مربع ( Ws/cm2) ، میلی وات ثانیه بر سانتی متر مربع ( Ws/cm2) و یا ژول بر مترمریع (J/m2) محاسبه می شود. دوز مورد نیاز برای هر کاربردی بستگی به هدف خاص ضدعفونی مورد نظر دارد. در استانداردهای اروپایی دوز مورد نیاز برای ضدعفونی آب شهری برابر (40.000 MWs/cm2 or 40 mWs/cm2) 400 J/m2  میباشد. برای ضدعفونی آبهای فرایندی صنایع غذایی، نوشابه سازی و داروئی این دوز بمراتب بالاتر و بین  800-1200 J/m2   میباشد.

تا گذشته ای نه چندان دور، تصور بر این بوده که نور   UV در دوز متعارف و اقتصادی قادر به   خنثی سازی کیست های بیماریزا از قبیل ژیاردیا لامبیا و کریپتوسپوریدیم نمیباشد. بر خلاف این تصور، مطالعات مختلفی که از سال 1998 به بعد در نقاط مختلف ایالات متحده بعمل آمده است، نشان داده است که دستگاههای UV میتوانداین نوع کیست ها را با دوز نسبتا پایین از بین ببرد. نتایج این تحقیقات نشان میدهد که دستگاههای UV با دوز استاندارد برای نابودسازی باکتریها و ویروس های بیماریزا، کیست های ژیاردیا و کریپتوسپوریدیم را نیز تا میزان %99/99 خنثی می نمایند.

بر اساس این نتایج، سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده ( EPA) بتازگی سیستم UV را بعنوان بهترین فن آوری برای ضدعفونی آب شهری از منابع آب سطحی برآورده نموده است. در حال حاضر کارخانجات سازنده دستگاههای UV به همراه EPA و NSF در حال تعریف قوانین جدید و تدوین صورتجلسات آزمون برای سیستمهای آبرسانی شهری و خصوصی میباشند.

پارامترهای کیفیت آب

کیفیت آب تاثیر بسزایی بر عملکرد سیستم UV دارد. ضدعفونی با UV زمانی مطلوب تر خواهد بود که میزان آهن و فلزات سنگین آب پایین باشد. میزان شفایت بالای آب نیز در انتقال اشعه UV به ارگانیزم های مورد نظر تاثیر دارد.

دانستن این موضوع بسیار مهم است که میران شفافیت آب مستقیما تاثیر یافته از دوزی است که وارد راکتور می شود. این میزان شفافیت آب معمولا از طریق درصد دریافت اشعه UV محاسبه می گردد.شفافیت بالا( برای مثال 95%) نشان دهنده این امر است که  نور بیشتری  میتواند جهت از بین بردن میکروبها عبور  نماید.

ترکیبات متفاوت آلی و معدنی، می تواند نور UV را در کمتر از طول موج 254 نانومتر جذب کرده و انرژی UV را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.

میزان شفافیت لازم آب شرب 85 تا 95 درصد است  میتوان برای اطمینان از کیفیت ‌آب،  شفافیت آن را مورد آزمایش قرار داد.

نمودار 2 نشان دهنده اهمیت‌ آزمایش شفافیت آب در زمان اندازه گیری UV است.

به منظور بهبود در کیفیت آب قبل از ضدعفونی، فن آوریهای پیشگیری مطرح   می گردد. رایج ترین راههای پیشگیری عبارتند از:

-  فیلترهای رسوبگیر ( حداقل 5 میکرون) برای گرفتن رسوبهای کم و اندک ساخته شده و نور UV را جذب می نمایند.

-  فیلترهای کربنی برای برطرف کردن طعم یا بوی نامطبوع آب و ترکیبات طبیعی در آبهایی که از میزان شفافیت پایین برخوردارند.

-  سختی گیر آب به منظور کاهش سختی و مقدار آهن آب که بر روی کوارتز، روکش محافظ لامپ UV، رسوب           می نماید.

تا زمانی که فیلتر  و سختی گیر ها بتوانند باکتری های آب را از بین ببرند، دستگاههای UV باید به عنوان آخرین راه حل برای ضدعفونی آب محسوب گردد.

پیشنهادات قابل بررسی

تکنولوژی UV به عنوان پدیده ای جدید در بازدهی و کارآیی در سیستم ضدعفونی به اثبات رسیده است.

بهبود و کارآیی رآکتور

اطمینان حاصل نمایید که محفظه آب ( یا رآکتور) بر روی دستگاه UV طوری قرار گرفته است که مقدار اشعه مناسب UV به  میکروبها میرسد. در برخی از رآکتورها، بدلیل دور کمی که دارند مقدار اشعه کافی به میکروبها نمی رسد.

CFD مدل مشابه ای است که در بهینه سازی هواپیما و اتومبیل جهت جریان هوا طراحی شده است و می تواند برای طراحی یک رآکتور UV ، مناسب باشد. با تکیه بر خاصیت هیدرولیکی آب، ابعاد رآکتور می تواند در عملکرد بهتر آن مؤثر باشد. نمودار 3 رآکتور مدل CFD را نشان می دهد. هر کدام از خطوط رنگی نشان دهنده خط سیر هر ذره در طول رآکتور می باشد. همچنانکه زمان نگهداری انرژی افزایش می یابد رنگها از آبی به قرمز تغییر می یابد. امروزه از طراحی CFD به منظور بهینه سازی رآکتورها استفاده           می شود. با این وجود، محاسبات تئوری باید با‌ آزمایشات عملی اثبات گردد. سازندگان این دستگاهها باید با انجام آزمایشات زیست محیطی به این نتیجه برسند که آیا عملکرد رآکتور UV با توجه به میزان جریان و کیفیت آب در موقعیتهای مختلف به خوبی عمل می کند یا خیر.

تکنولوژی لامپ

اکثر سازندگان، از لامپهایUV با فشار کم استفاده می کنند. برخی از سازندگان در سیستم های فعلی خود، لامپهایی با فشار کم و کارآیی بالا به نام LPHO استفاده                  می نمایند. لامپهای UV فوق با شدت بالاتر و   دوز بهتر برای رآکتورهای کوچکتر با تعداد کمتری لامپ به کار رفته و مقدار آب  بیشتری را ضدعفونی میکند.  به منظور اطمینان از تداوم عفونی، این لامپها باید به طور سالانه تعویض گردند زیرا با گذشت زمان از کارآیی لامپهای UV نیز کاسته می شود. نکته مهم دیگر این است که واحد دوز اعلام شده برای لامپ باید حداقل واحدی باشد که تا پایان عمر مفید لامپ محسوب میگردد(پس از یک سال استفاده).

برای اطمینان از اینکه مصرف کنندگان از لامپها درست استفاده و محافظت کنند، بر روی برخی از دستگاههای UV یک فرم اخطار سالانه نصب می شود.

توان محصولات

لامپهای UV بایستی از قدرت و توان کافی برای کارآیی بالاتر برخوردار باشند. امروزه بیشتر تولید کنندگان توصیه می کنند که از محصولات الکترونیکی که با انرژی بیشتر و در دماهای پایین تر کار می کنند،  استفاده شود. این محصولات هم بیش از اندازه گرم نمیشوند و هم میتوان از آنها در مناطق خشک و گرم  استفاده کرد. این محصولات پرقدرت، به طور خودکار در برابر نوسانات برق مقاومت کرده و آن را به یک جریان ثابت در لامپ تبدیل کرده و لامپ مقدار دوز لازم را دریافت می نماید. اینگونه لامپها حتی می توانند در فرکانس های 50 یا 60 هرتز نیز به خوبی عمل نمایند. هم اکنون این محصولات با اطمینان کامل از نحوه عملکرد آن، نیاز الکتریکی کشورها را برآورده می سازد.

اندازه دستگاه

این سؤال مطرح است که بنا بر مورد استفاده UV در ضدعفونی آب، دستگاه UV باید در چه اندازه ای باشد؟

آنچه باید در این خصوص مورد توجه قرار گیرد عبارتند از :

-         میزان جریان آب

-         مقدار واحد دوز مورد نیاز

-         میزان شفافیت آب

تولید کنندگان نیز باید با ارائه یک راهنمایی مناسب، مصرف کننده را در انتخاب یک دستگاه مناسب یاری دهند.

بکارگیری اشعه درگندزدایی آب

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

بکارگیری اشعه UV در استراتژی های گندزدایی آب شهری

چکیده

بکارگیری پرتو فرابنفش در فرایند پالایش آب و تصفیه فاضلاب روشی شناخته شده برای جایگزینی مواد شیمیایی گندزدا از قبیل کلر میباشد. پرتو فرابنفش عمل ضد عفونی  را به طور موثر و بدون تولید ترکیبات مشکل زای جانبی ناشی از گندزداهای شیمیایی از قبیل کلر انجام میدهد.

مناسب ترین زمان برای بازبینی استراتژی کلی فرایند گندزدایی در تصفیه خانه ها و شبکه توزیع آب شهری، زمان نوسازی تاسیسات موجود تصفیه آب آشامیدنی و یا در خلال طراحی تاسیسات جدید می باشد. گندزدایی مقدماتی و ثانویه شبکه توزیع آب‌‌،‌‌ هر دو بایستی در قالب یک استراتژی کلی گندزدایی گنجانده شوند. در این مقاله مقایسه ای بین گندزداهای شیمیایی وUV  به عمل آمده و تاثیرات انتخاب هر یک تشریح گردیده است.

پردازش یک استراتژی موفق  گندزدایی نیازمند درک یکپارچه کلیه عوامل زیر است‌ :

     1.       هدف از گندزدایی و میزان مجاز میکروب باقیمانده پس از ضدعفونی

      2.        بیولوژی مرتبط با فرایند تصفیه آب و شبکه توزیع

      3.        تاثیر عملکرد واحد گندزدایی مقدماتی و کیفیت آب بر روی عملکرد سیستم گندزدایی ثانویه

      4.        ملاحظات مکانیسمی، مقایسه محاسن و معایب و انتخاب محل برای استقرار سیستم گندزدا

1) ضرورت بررسی استراتژی های جدید برای گندزدایی

گندزدایی آب یک وسیله شناخته شده برای حفاظت جوامع از میکرواورگانیزم های بیماری زای آبزی به شمار می رود. با این وجود، در حال حاضر حتی در جوامع پیشرفته نیز استراتژیهای  گندزدایی کامل نیستند. در خلال سالهای 1988-1981 تعداد 248مورد شیوع بیماریهای ناشی از آب آشامیدنی در ایالات متحده آمریکا گزارش شده است. 45% موارد آلودگی در سیستم های تامین آب شهری، 34% در سیستم های تامین آب برون شهری، 11% در منابع تامین آب خصوصی و 10%  در آب تسهیلات ورزشی- تفریحی مشاهده شده اند[2].  

44% از بیماریهای شایع شده توسط پاتوژنهای موجود در آب مربوط به استفاده از آبهای زیرزمینی آلوده، 26% مربوط به استفاده از آبهای سطحی آلوده و 13%  مربوط به آلودگی شبکه توزیع از محل اتصالات ویا هنگام تعمیرات بوده است.

 با وجود اینکه گندزدایی شیمیایی بوسیله کلر روشی کاملا عمومیت یافته به شمار    می رود، با توجه به تجربیات علمی فزاینده در مورد مصون شدن میکروبها در مقابل گندزداهای شیمیایی و بالا رفتن آگاهی وحساسیت مردم در مورد سلامتی، ایمنی، هزینه ومحیط زیست، نیاز به یافتن فرایندهای پیشرفته تصفیه آب با بکارگیری روش های گندزدایی غیرشیمیایی و حذف کامل گندزداهای شیمیایی ماندگار ازشبکه های توزیع بیش از پیش ضروری گردیده است.

  2)  گند زدایی با UV

گندزدایی با UV به عنوان یک روش مطمئن برای  جایگزینی مواد شیمیایی  بطور روزافزون بکارمی رود. دستگاه های UV می توانند برای دامنه وسیعی از کاربردها طراحی شوند. با در نظر گرفتن کیفیت آب و هدف از گندزدایی،  پرتو فرابنفش با موفقیت کامل برای طیف وسیع کاربردی زیر مورد استفاده قرار گرفته است:

      1.         آب شرب ( شهرها، شهرک ها، برج ها، کارخانجات، منازل و غیره ) از منابع آب سطحی و یا زیرزمینی

      2.       آبهای فرایندی و تولیدی صنعتی شامل :

           الف) صنایع غذایی، نوشابه سازی و آبمعدنی

             ب) آبهای سیستم های خنک کننده و تهویه مطبوع

             ج ) تاسیسات پرورش ماهی و میگو، و غیره

     3.         فاضلاب های شهری، پس از تصفیه مرحله دوم  یا سوم (بازیافت)

دلایل اصلی انتخاب گندزدایی به روش UV عبارتند از:

    -  تاثیر گذاری (در مقایسه با کلر، UV می تواند با دوز مصرف نسبتا پایینی  طیف وسیعی از میکروبها، باکتری ها ویروسها را نابود کند.)

    -  حداقل ریسک برای سلامتی ( ترکیبات جانبی بسیار کم و قابل اغماض است.)

    -  به جا نگذاشتن باقیمانده که با مواد آلی موجود در آب ایجاد واکنش نموده و در نتیجه رنگ، عطر و طعم درمحصولات غذایی را تغییر دهد.)

    -  ایمنی مصرف کنندگان، مسئولان و جامعه (عدم حمل و نگهداری و کار با مواد شیمیایی سمی)   

    -  سادگی و هزینه پایین در کاربری و نگهداری (دستگاههای   UV نسبت به دستگاههای مولد اوزن و دی اکسید کلر از پیچیدگی بسیار کمتری بر خوردارند.) 

    - عدم نیاز به مخازن بزرگ تماس (ضد عفونی با UV در ظرف چند ثانیه کامل می شود در حالیکه سایر روشهای گندزدایی به 10 تا 60 دقیقه زمان نیاز دارند)

    -  هزینه پایین سرمایه گذاری دستگاههای UV (در طراحی تاسیسات جدید، ضدعفونی با UV کمترین هزینه

پروژه طیف نگاری سمینار درس پلیمر در پزشکی UV, FTIR, IR (عمران)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 48

دانشگاه آزاد اسلامی – واحد علوم و تحقیقات

دانشکده مهندسی پزشکی

سمینار درس پلیمر در پزشکی

موضوع:

طیف نگاری UV, FTIR, IR

طیف نگاری UV, FTIR, IR

موضوعات مورد بررسی در این سمینار، خصوصیات پرتوهای IR,UV و وسایل طیف نگاری است و همچنین کاربرد این پرتوها به عنوان آنالیز سطوح بر روی مواد می باشد.

فصل 1

1-1) خصوصیات و ویژگی های پرتو UV (وراء بنفش)

اشعه واراء بنفش بدسته ای از امواج الکترو مغناطیس اطلاق می شود که پس از طیف مرئی قرار گرفته و طول موج آن بین A3900-1800 ( و یا 39/0 مو و 0144/0 مو) می باشد. این اشعه قابل رویت نیست ولی از روی خاصیت شیمیایی آن می توان به وجودش پی برد حد اخیر قرار دادی است چون بین اشعه وراء بنفش واشعه ایکس از لحاظ خواص فیزیکی حد فاصل مشخص و واضحی وجود ندارد.

طبق توصیه کنگره کپنهاک (سال 1932) اشعه UV را به سه منطقه تقسیم می کنند.

1-وراء بنفش با طول موج بلند یا وراء بنفش A-این اشعه بین طول موجهای 39/0 و 315/0 مو قرار دارند. نسبت این اشعه در نور آفتاب، قوس الکتریکی ذغال و چراغهای الکتریکی معمولی زیاد است. از نظر بیولوژیک تولید اریتم نمی کند مگر اینکه تابش شدید و طولانی باشد.

2- وراء بنفش با طول موج متوسط یاوراء بنفش B- که بین طول موجهای 315/0 مو و 28/0 مو واقع شده اند. این اشعه در نور چراغ، بخار جیوه و قوس های الکتریکی با الکترودهای فلزی وجود دارد. تاثیر آنها در پوست شدید است و زودتر از وراء بنفش A، اریتم تولید می کند. پس از برطرف شدن اریتم، به علت پیگمانتاسیون شدید تا مدتی پوست تیره می ماند.

3-وراء بنفش با طول موج کوتاه و یا وراء بنفش C که شامل طول موج های کوتاهتر از 28/0 مو می باشد و فقط درقوس الکتریکی جیوه وجود دارد. خواص شیمیایی آن خیلی شدید است ولی چون در طبقات سطحی پوست جذب می شود، اریتم و تیرگی پوست در آن خفیف است. اما اثر میکروب کشی آن (باکتریها و مخمرها و غیره) بسیار شدید می باشد.

جذب اشعه وراء بنفش- از شیشه معمولی فقط اشعه وراء بنفش A عبورمیکند در صنعت، شیشه هائی با ترکیبات مخصوص می سازند که تا طول موج 26/0 مو یعنی وراء بنفش A و B و قسمتی ازC نیز ازآنها می گذرد.

آب خالص برای اشعه وراء بنفش شفاف ترین مایعات است وطبقات نازک آن امواج بلندتر از 2/0 مو را از خود عبور می دهند

آلبومین ها بر حسب فرمول شیمیایی خود، طول موج‏های مختلفی را عبور می دهند و دارای نوارهای جذبی مخصوصی هستند که به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد.

گازها معمولاً برای اشعه برای اشعه وراء بنفش شفاف هستند و طول موجهای بلندتر از 18/0 مو از طبقات نازک هوا بخوبی می گذرند.

اندازه گیری اشعه وراءبنفش

اساس اندازه گیری اشعه وراء بنفش متکی بر خواص فیزیکی و شیمیایی است.

اسباب هائیکه برای اندازه گیری اشعه وراء بنفش وجود داردکه اکتی نومتر (Actinomre) نامیده می شود و به سه دسته تقسیم می گردد.

1-پیل ترموالکتریک

2-اکتی نومتر فیزیکی

3-اکتی نومتر شیمیایی

پیل ترمو الکتریک – اندازه گیری انرژی اشعه مانند اندازه گیری طیف مرئی واشعه زیر قرمز می باشد بدین معنی که جسمی را که کلیه اشعه را جذب می کند در معرض تابش اشعه قرار داده و حرارت حاصل را اندازه گیری می کنند.

در عمل این روش در پزشکی نتایج دقیق نمی دهد زیرا اغلب مقدار اشعه وارء بنفش خیلی کم است درصورتیکه اثر بیولوژیکی آن از اشعه مرئی زیر قرمز زیادتر و مهمتر است. برای اینکه شدت اشعه وراءبنفش به تنهایی اندازه گیری شود کافی است که ابتدا شدت تمام اشعه منبع نورانی را اندازه گیری نمود و سپس به کمک صافیهای مناسب که کلیه اشعه وراء بنفش راجذب می نماید، اندازه گیری را تکرارکرد. تفاضل این دو مقدار اشعه وراء بنفش را نشان می دهد.

2-اکتی نومتر فیزیکی – مهمترین این نوع اکتی نومترها، سلول فوتو الکتریک است که تشکیل شده از یک حباب از جنس کوارتز که به خوبی تخلیه شده است و شامل دو الکترود می باشد. کاتد تشکیل شده از یک رسوب فلزی نازک که جدار داخلی حباب به غیر از قسمت کوچکی را که برای ورود نور است می پوشاند. آند در داخل حباب بوده و از یک حلقه فلزی ساخته شده است. هر گاه بین دو الکترود اختلاف سطحی در حدود صد ولت برقرار نماییم به شرطی که قطب منفی به رسوب فلزی متصل باشد، و سلول در تاریکی باشد جریانی نمی گذرد ولی اگر