Способ контроля объемной дозы облучения в УФ-установках

Размещено на http://www.allbest.ru/

Способ контроля объемной дозы облучения в уф-установках

Студент Салоид М.В.

(ФГБОУ ВО СПбГАУ)

Руководитель к.т.н., доц. Котов А.В.

(ФГБОУ ВО СПбГАУ)

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 объема; Vэ, при которой происходит гибель контрольного микроорганизма; WБК - энергия бактерицидного излучения.

WБК = ФБКh · t, (2)

излучение бактерицидный среда поглощение

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 ф потока излучения данной волны необученного и облученного УФ - потоком растворов максимальна можно по величине ?ф:

?ф = фисх - фобл, (3)

где фисх - коэффициент пропускания необлученного раствора; фобл - 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 л = 200…800 нм. Смена работы ламп источника излучения производилась на волне л = 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 л = 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 л = 625…640 нм, причем на длине волны л = 635 нм разница в значениях была максимальной. Измеренные затем на спектрофотометре СФ - 46 коэффициенты пропускания ф на длине волны л = 635 нм облученного и необлученного УФ - потоком растворов дали между собой разницу в 29,7%.

Величина показателя поглощения 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.

Размещено на Allbest.ru