Очистка воды ультрафиолетом

Ртутные лампы

При обезвреживании воды УФ чаще всего используются ртутные  лампы. Они известны уже более 70 лет. Эти источники света излучают в широком оптическом диапазоне, включающем УФ-, видимое и ИК-излучение. Излучение генерирует светящийся дуговой разряд, возникающий при прохождении тока в газовой среде, заполненной парами ртути или парами ртути в смеси с другими веществами и инертными газами, а также плазмой. Носителями тока в газовом разряде являются электроны и катионы, возникающие при соударении электронов с атомами, движущимися в электрическом поле межэлектродного пространства. В результате таких соударений происходит не только ионизация атомов газовой среды, но и их активация, то есть перевод части атомов в возбужденное состояние при котором внешние (валентные) электроны переходят на более энергоемкие электронные орбитали. Время жизни возбужденных атомов очень небольшое (малые доли секунды), поэтому они очень быстро возвращаются в основное состояние, излучая избыточную энергию в виде квантов света, то есть имеет место люминесценция. При этом происходит превращение электрической энергии в световую.

 Так как величина  энергии электронных переходов  строго детерминирована (квантована) и определяется природой атомов, то и излучение энергии возбужденными  атомами происходит в определенном  энергетическом диапазоне - спектре.  Характер спектра излучения может  быть различным: полосатым (линейчатым) или сплошным (непрерывным). Каждой  линии в спектре соответствует  электронный переход, а при  очень большом их количестве  все линии сливаются в континуум,  образуя непрерывный спектр. Интенсивность  полос в спектре зависит от  вероятности осуществления тех  или иных переходов. Для возбужденных  атомов ртути характерным является  линейчатый спектр. При этом две  линии, соответствующие длинам  волн 185 и 253,7 нм, являются наиболее интенсивными. Они называются резонансными линиями излучения и соответствуют переходам из нижних возбужденных состояний в основное невозбужденное состояние. Кроме них в спектре ртутного дугового разряда имеется ряд линий, которые при высоком давлении паров ртути расширяются и могут сливаться в непрерывный спектр.

 Для возникновения  ртутного разряда к электродам  прикладывают электрическое напряжение, величина которого зависит от  конструкционных характеристик  лампы (материала электродов, расстояния  между ними, диаметра лампы), природы  и давления газового заполнения  и прочих факторов. После подачи  напряжения на электроды в  лампах высокого давления происходят  последовательно следующие процессы:

 - пробой газоразрядного промежутка;

- нагрев электродов;

 - разгорание дугового разряда и увеличение давления ртутных паров;

 - установление стационарного режима работы.

 Движение заряженных  частиц в электрическом поле  имеет направленный характер. Скорость  движения частиц различна, зависит  от их природы (электроны, ионы, атомы) и может быть охарактеризована  соответствующей температурой. Для  облегчения зажигания ламп иногда  устраивают специальные зажигающие  электроды, которые, впрочем, снижают  механическую прочность ламп и удорожают их стоимость. Время, в течение которого лампа полностью разгорается и выходит на стационарный режим работы, составляет 5–15 мин.

Не стоит так же забывать, что ртуть токсична, поэтому надо предусматривать первоочередные мероприятия  для предотвращения попадания ртутьсодержащих отходов в окружающую среду:

- селективный сбор ртутьсодержащих  отходов;

- обеспечение безопасного  хранения, захоронения и переработки;

- ограничение или предотвращение  сжигания отходов, содержащих  ртуть.