紫外線(Ultra Violet,UV)有哪些功能?
UV光主要應用在殺菌領域,波長 254 nm 紫外線的殺菌能力是強烈直射日光的 1600 倍。由於 DNA 在波長 260 nm 附近具有最大吸收能力,所以利用其附近波長的紫外線來照射DNA分子,DNA 會因為吸收能量而結構受損。DNA 為基因的主體,因此達到抑制細菌繁殖或是殺菌的功效。
UV在較短的波長具有較高的能量,組合 254 nm 與 185 nm 的紫外線就能夠有效分解水中有機物質。由於波長 185 nm 的紫外線具有 647 kJ/mo l的能量,波長 254 nm 的紫外線則具有 471 kJ/mol 的能量,可以將許多有機化合物的化學鍵結分解斷裂(請參考表1)。
表1 185 nm 紫外線對化學鍵是否可以被解離之參考表
| 鍵結 |
解離能量
kJ/mol |
185nm 紫外線
的解離可能性 |
鍵結 |
解離能量
kJ/mol |
185nm 紫外線
的解離可能性 |
| CH3-H |
434 |
O |
CH3-Br |
291 |
O |
| CH3-CH3 |
368 |
O |
H-O (H2O) |
499 |
O |
| CH3-C2H5 |
357 |
O |
CH3-OH (alcohol) |
383 |
O |
| CH3-COOH |
403 |
O |
(CH3)2-O (ether) |
532 |
O |
| CH2=CH2 |
718 |
╳ |
CH3CO-OH |
448 |
O |
| CH≡CH |
960 |
╳ |
benzene-OH |
458 |
O |
| CO-O |
271 |
O |
benzene-CH3 |
417 |
O |
| CH3-F |
452 |
O |
CH3-NH2 (amine) |
333 |
O |
| CH3-Cl |
345 |
O |
CH3-S |
274 |
O |
無法被波長 185 nm 分解的鍵結,可以 185 nm 與 254 nm 紫外線的共同作用機制下產生氫氧自由基 (hydroxyl radical) 來加以分解。詳細機制如下,經紫外線的照射,會使超純水中的氧分子形成臭氧與氧自由基 (Oxygen radical),進而生成氫氧自由基。

或是直接由水分子生成氫氧自由基。

由於所生成的氫氧自由基活性很強,能夠氧化下列有機物質。

經由上述反應,即可分解無法被 185nm 紫外線直接分解的有機物質。
有機物質會被完全分解成二氧化碳,或是因不完全分解而生成其它有機酸成份並殘留在水中,與水溶液形成解離平衡,以帶有電荷的離子(羧酸根離子、碳酸根離子、重碳酸根離子)的形式存在。

由於紫外線照射會造成有機物質的分解與陰離子的生成,因此在紫外線照射的後段程序中,應使用離子交換樹脂等程序來去除水中離子。
優點: |
缺點: |
|
- 被氧化的有機物質會造成比阻抗値
的降低,因此需要離子交換樹脂作
進一步的純化。
|
|