VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Определение качества обеззараживания жидких сред с различными значениями

показателя поглощения УФ - потока а [1] в УФ - установках является весьма трудоемкой

работой. Для того чтобы упростить процесс определения качества обработки жидких сред

УФ – потоком предлагается способ с помощью которого можно хоть и косвенно, но вполне

адекватно определять эффективность работы УФ – установок.

Качество обеззараживания жидкости УФ – потоком зависит от того насколько

равномерно облучен им каждый элементарный объем среды до требуемого значения НVэ:

НVэ = WБK / Vэ, (1)

где НVэ – объемная бактерицидная доза облучения элементарного объемаVэ, при

которой происходит гибель контрольного микроорганизма;

WБК – энергия бактерицидного излучения.

WБК = ФБКh ∙ t, (2)

где ФБКh – бактерицидный поток на глубине h жидкой среды от ее поверхности;

t – время облучения.

Чем выше равномерность НVэ, по всему объему жидкости прошедшей через

бактерицидную установку, тем выше качество обеззараживания. Превышение объемной

бактерицидной дозы облучения в каждом элементарном объеме над НVэ ведет к перерасходу

энергии УФ – излучения, а снижение дозы облучения меньше НVэ ухудшает качество

обработки жидкой среды. Таким образом, отклонение в работе УФ – установки от НVэ сразу

же снижает эффективность ее работы.

Суть предлагаемого способа состоит в том, что эффективность работы бактерицидной

установки можно определять по цвету водного раствора пропущенного через нее, окраска которого изменяется под воздействием УФ – излучения. Изменение окраски раствора должно происходить пропорционально дозе облучения УФ – потоком полученной им. При изменении цвета раствора облученного ультрафиолетом происходит перераспределение длин волн видимого излучения поглощенных и отраженных им. Найдя длину волны для которой разность между коэффициентами пропускания τ потока излучения данной волны необученного и облученного УФ – потоком растворов максимальна можно по величине Δτ:

Δτ = τисх – τобл, (3)

где τисх – коэффициент пропускания необлученного раствора;

τобл – коэффициент пропускания облученного УФ – потоком раствора,

судить о дозе облучения, получаемой раствором при прохождении им бактерицидной

установки. Сравнивая экспериментальную дозу облучения с контрольной, при которой

происходит гибель контрольного микроорганизма, можно судить об эффективности работы

установки, которую бы она обеспечила на производстве, обеззараживая жидкость от данного

вредителя.

На кафедре ЭОП и ЭТ в АПК СПбГАУ проведены исследования в результате которых

найден окрашенный водный раствор, изменяющий свою окраску под воздействием УФ –

потока а также выявлены некоторые его характеристики. Результаты исследований

представлены ниже.

Согласно [2], краситель метиленовый голубой способен обесцвечиваться на свету и снова обретать окраску в темноте. Исследования показали, что вода подкрашенная данным

красителем; под воздействием УФ – излучения изменяет свою окраску. Указанный краситель

придает воде синий цвет и чем больше его концентрация в воде, тем более насыщенней

становится окраска раствора. Под воздействием УФ – потока происходит изменение окраски

раствора с синей в сторону фиолетового цвета, то есть наблюдается гипсохромный эффект

[2], при котором поглощение в спектре (максимум, или граница поглощения) смещается в

сторону более коротких волн. Для того чтобы определить диапазон длин волн облученного

ультрафиолетом раствора, в котором наблюдается наибольшее изменение поглощения

излечения по сравнению с необлученным раствором, был проведен ряд экспериментов на

КСВУ – 23. Комплекс спектральный вычислительный универсальный (КСВУ – 23)

применяется для наблюдения спектров без оценки значений интенсивности в единицах

физических величин с нормированной точностью. Эксперимент состоял в том, что

монохроматор МДР – 23. входящий в состав комплекса КСВУ – 23, выделял

монохроматический поток от источника излучения, который, пройдя через кюветное

отделение, попадал на фотоэлектронный умножитель ФЭУ. С ФЭУ сигнал передавался на

электронно – регистрирующее устройство предназначенное для приема, коммутации,

преобразования и автоматической обработки электрических сигналов приемников

излучении; управления работой двигателей в соответствии с заданным режимом

сканирования, а также для вывода цифровой и графической информации не экран монитора

и печатающее устройство. В качестве источника излучения использовался штатный

источник излучения КСВУ – 23. Измерения производились в диапазоне длин волн λ =

200…800 нм. Смена работы ламп источника излучения производилась на волне λ = 350 нм.

Сканирование спектра источника излучения производилось через 1 нм. Монохроматический

поток в кюветном отделении проходил через прямоугольную кварцевую кювету для слоя

жидкости толщиной 10 мм. В данную кювету заливался поочередно раствор водопроводной

воды с метиленовым голубым как необученный УФ – потоком, так и облученный им.

Исходный, необработанный УФ – излучением, раствор имел показатель поглощения а = 0,66 см^-1. Этот раствор был поделен на два равных объема, один из которых облучили лампой ПРК - 7М подвешенной над ним на расстоянии 30 см. Раствор облучали в течение 1 минуты

на ровной поверхности из оргстекла, на которую он был налит, с толщиной слоя в 2 мм.

Цифровые значения для каждой длины волны в исследованном диапазоне λ = 200…800 нм

регистрируемые КСВУ – 23 снимались для необлученного и облученного УФ – потоком

растворов с трехкратной повторностью. В результате исследований наибольшее среднее из

трех отклонение цифровых значений для облученного и необлученного растворов пришлось

на диапазон λ = 625…640 нм, причем на длине волны λ = 635 нм разница в значениях была

максимальной. Измеренные затем на спектрофотометре СФ – 46 коэффициенты пропускания

τ на длине волны λ = 635 нм облученного и необлученного УФ – потоком растворов дали

между собой разницу в 29,7%.

Величина показателя поглощения а раствора водопроводной воды (с а = 0,21 см^-1) и

метиленового голубого, как показали результаты исследований на СФ – 46, увеличивается с

увеличением концентрации красителя в воде. Таким образом, изменяя концентрацию

метиленового голубого в воде можно моделировать жидкости с различным значением

показателя а которые подвергаются УФ – обработке в АПК

Литература

1. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. – М: Агропромиздат, 1991. – 239

с.

2. Фадеев Г.Н. Химия и цвет. – М: Просвещение, 1977. – 159 с.

Код для цитирования: Скопировать