Robert McIlvaine、Karen Vacura，McIlvaine公司

    医院、食品加工、制药、医疗器械、生物技术，以及动物研究等领域使用的洁净室都与生物污染有关，因此，在处理空气、水和表面时，采用紫外线照射来消毒就成了一个备选方案。紫外线消毒技术同样也可以用于半导体工业，用来除去水中的氯和总有机碳（TOC）。

    紫外线杀菌是通过水银灯发射出有杀菌功能波长的紫外线，也就是所谓的UV-C或短波UV，其波长在200nm到280nm之间，而254nm的波长则是根除病原体的最理想波长。很多灯泡都使用特殊的变压器，确保电流的平稳，以维持正确的光波长。生物污染有三种基本的类别，即霉菌/真菌、细菌和病毒，它们对紫外线都很敏感。但是，对于每一类的生物污染，所需要的紫外线剂量是不同的。其中，病毒最容易杀死，其次是细菌。而霉菌和真菌则最难除去，它们需要曝光时间很长。
可以用紫外线对空气，水和表面进行消毒。

空气消毒技术包括：
● 屋顶消毒系统：该系统会发出平行于天花板的紫外线射束，并局限在洁净室的顶部。而流动到这一区域的空气都将被消毒。
● 管道内紫外照射消毒（UVGI）系统：该系统用于建筑物或室内通风系统的气流消毒。这类系统往往具有双重目的，根据其位置和排列的方式，不仅可以对内部空气处理单元表面进行消毒，同样也能对冷盘管进行消毒。
● 室内底部紫外照射消毒系统：与屋顶消毒系统非常类似，该系统在距离地板表层1到2英尺的底部发出紫外线射束。不过，比较少见的是该系统应用在手术室以及其他的一些设施中，在这些地方，空气传播微生物（诸如孢子或细菌等倾向于在底层定居的微生物）是突出问题。

表1UV空气净化市场（百万美元）

● 便携式强制通风循环设备同时采用紫外线消毒和HEPA过滤器。
许多UVGI系统都会与过滤器结合使用。过滤器不仅能保护UV灯不沾灰尘，而且也是构成空气消毒能力的一个主要部分。过滤器能够除去对UV具有抵抗力的稍大微生物，例如真菌孢子[1]。
据制造商们估计，在住宅和商业部门内，表面微生物的生长控制会占整个UVGI系统应用的三分之一强。而管道内应用和顶层空气处理单元则分别占据四分之一的市场份额，至于剩余的市场则由便携式室内空气循环单元构成。大部分系统都安装在医疗保健设施中，其次是无家可归者收容所和监狱（采用顶层空气处理系统）[2]。
制造商认为，在美国和欧洲，空气消毒和微生物生长控制系统的应用与日俱增。而在第三世界国家中，顶层空气消毒系统的需求则很大，因为那里结核杆菌（TB）流行、经济紧张，且普遍使用自然通风[3]。
生物制药商们则正在评估在关键的环境中，将UV作为HEPA过滤器的一个补充，减少管道卫生处理。UV安装在洁净室的HVAC空调系统中，对阻止生物负载（bioburden）进入管道系统、过滤器并侵入洁净室起着第二屏障的作用[4]。

用于空气
主流的灯泡制造商包括Philips Lighting，First Light，Osram Sylvania和Light Sources。一些小型的中国公司也进入了该市场，但是它们生产的灯泡质量暂时未知。

Philips公司提供五种消毒灯。所有的消毒灯都基于低压汞技术。增加低压灯泡的电流，能够使相同波长的灯泡产生更大的输出。在面对更高的自吸收等级以及温度影响时，采用汞合金灯比使用纯汞灯更能保持紫外线的效率[5]。

表2UV水净化市场-电子工业 （百万美元）

First Light 生产低压（波长185-254nm）、中压两种UVC灯。除了产生波长254nm的紫外线以外，一些杀菌灯还可以发出一定量的1,850埃单（通常称为185纳米）的波长更短的紫外线。这个波长还能产生臭氧，臭氧是氧的一种形式，能够有效地杀菌。臭氧还能够氧化有异味的分子，因此可以当除臭剂使用。臭氧的另一个优势就在于，它能够通过空气传送到UV射线无法直接到达的地方。臭氧灯一般用于水池和温泉疗养区，用来降低TOC和净化空气。
空气净化系统制造商Lumalier公司为屋顶以及整个建筑（管道内）空气消毒提供了一整套可选的UVGI固定设备。Lumalier公司的总裁Chuck Dunn预计，目前在整个美国，UVGI空气净化市场约有3,000万美元。该公司的产品涵盖卫生保健、教育、公共机构、住宅和商业等各大市场。另外，Lumalier享有政府资助，并且是Health的合作伙伴。Health是一个位于Boston的非营利组织，目的是将西药引入到贫困国家，以有效地根除第三世界监狱、医院以及收容所中的存在的TB和其他病原体。
Steril-Aire公司副总裁Roger Stamper也看好UVGI在空气应用领域的巨大发展前景。他估计当前世界约有5,000万到7,500万美元的市场，其中大部分市场在美国。Steril-Aire生产各种尺寸的UVGI设备，大到用于气流的超大型设备，小到用于表面消毒的手持式设备都有。
Stamper预计在接下来的两年中，市场将会翻倍增长，在五年内达到5亿美元。他还预言美国的商业建筑和医院将会是增长最快的领域。另外，随着远东和中东的卫生标准和成本效益的不断提升，其市场也值得期待。Stamper还指出，目前医院正在进行研究，有望证明采用UVGI空气处理系统能够显着减少医源性感染（HAI）。
Ultraviolet Devices公司百分之九十的业务都是商业HVAC应用。 UVDI公司的Larry Randall表示，当下主要的市场还在美国，但是世界市场预计至少有5,000万美元。他还指出，当前市场的增长率为每年15%到20%左右，而且市场拥有巨大的增长潜力。该公司还将学校应用视为一个潜在的市场增长点。
Triatomic Environmental公司是Fresh-Aire系统的制造商，拥有水和洁净室消毒领域的背景，现在也进入了空气消毒应用市场。该公司副总裁Ron Saunders说，公司的新产品适合私人住房和Fresh-Aire UV-过滤器系统，可以将UV灯和1英寸的过滤器组合在一起，安装在任何一个标准1英寸过滤器槽中。这种方法不仅能提供过滤器和空气杀菌，而且还能使UV灯照向过滤器元件难以到达的下游区域。过滤器介质还可以用来加强UV灯对流动气流的作用，增强捕获颗粒以减少空气传播病原体的能力。

Saunders相信美国的住宅室内空气消毒市场每年都在呈两位数的比率增长。加拿大也是一个很大的市场。商业应用领域的市场同样也在增长，只不过增长步伐相对缓慢一些而已。为了应对市场的增长，需要对设备管理人员进行培训，以获取UVGI技术的成本效益。他估计整个市场在1亿美元左右。
加拿大的Sanuvox Technologies公司为住宅、商业应用、医院、娱乐场所吸烟室等提供空气过滤单元，以及独立的便携式设备。而住宅的管道内HVAC应用则占据了公司业务的大部分。公司副总裁Aaron Engel估算，整个管道内和独立UVGI空气应用产业市场价值约有7,000万美元。Engel认为随着进行更多的关于UVGI管道应用的消费教育，市场还将会持续增长。
当前，UVGI系统并没有统一的设计、应用以及测试标准，但是有一些机构正在研究开发这些方面的指导方针。国际紫外线协会（IUVA）UV空气处理小组提出了一系列的标准和指导方针草案，用于UV空气处理系统，这些草案正在进行公开讨论。这些文件草案的下载地址是：http://www.iuva.org/public/Documents/IUVAG01A-2005.pdf。
美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）正在制定UV测试标准，预期在未来的2-3年之内，该协会能为不同的应用提供机械电气工程规范。另外，美国职业安全与卫生研究所（NIOSH）美国制冷空调协会（ARI）都开始关注UVGI应用。这些文件将最终将为发展统一的标准提供基础，为UVGI技术的采用和发展提供支持。
除了开发指导方针之外，大学和医院的研究，还能带来更多的设备管理人员和关于室内空气质量问题以及成本效益方面的公共知识。而在住宅、学校以及商业建筑应用领域中，增长是可以预期的。
对于空气处理采用UV的预计几乎涵盖所有应用领域。尽管这些应用中，只有不到10％是应用在洁净室中的，但我们也不会放弃将来的洁净室市场。
美国和欧洲的市场增长预期是每年8%，亚洲的市场的增长则是预期每年12%。整个市场将从今年的8,000万美元增长到2012年的1.2亿美元（表1）。

水处理
洁净室操作员不仅把UV用于水入口处的预处理，还用于清洗晶片的用水、脱氯以及其他特殊用途。
大型饮料集团利用紫外线消毒来提供生物学上的纯净水和配料，这有助于保证其产品的味道和保存期限。饮料和瓶装水生产商的声誉是建立在其产品的纯度上的，他们都强调他们的产品是天然饮品。UV是唯一一种能有效处理瓶装水，又不影响其市场份额的方法。

表3UV水净化市场-食品和
饮料工业（百万美元）区域

清洗用水中的微小污染物包括微生物和总有机物化合物（TOC），这些污染物会给生产带来不利影响，必须通过水净化处理系统除去。为了达到这个要求，在水处理方案中，就经常会采用UV消毒和有机物清除技术。UV提供的是非化学药品的保护，而且随着最近高能UV技术的发展，已经可以通过简单、高效的低成本方法达到更高的品质标准。
碳过滤器、去离子（DI）树脂和储水罐）的关键。另外，UV还能够用来减少反渗透（RO）膜中的生物污垢，并且能减少配送系统中生物膜的增长。
采用特殊的光化学UV灯，能通过分裂分子键和光化学氧化分解低级有机物，减少TOC。在随后的DI树脂清除中，某些有机物同样会受到“制约”。
分离臭氧（Deozonation）是通过紫外线分裂三原子氧分子实现的，它能够将臭氧转化成氧气。UV常常用在卫生设施上，用来去除残留臭氧，以保护下游设备免受臭氧的攻击。另外，在UV之前使用的臭氧，通常用于主要的处理措施或水回收系统中，以强化有机物的清除。

表4UV水净化市场-制药工业
（百万美元）

去氯则是采用特殊的高能UV灯保护对氯敏感的反渗透（RO）膜来实现。中压UV灯频谱中的特定波长能清除低浓度的游离氯。UV能替代化学去氯或活性炭过滤器这类上游RO设备的清理措施。
在电子领域走在前列的四家公司是：Aquionics，Aquafine，Wedeco和Photoscience。水领域主要由市政废水和饮用水应用组成。世界工业领域的总销售量具有12,500万美元。其中三分之二的市场份额都被具有洁净室的工业所占有。
目前，UV市场在半导体工业中占4,700万美元，预计在2012年将达到7,100万美元（表2）。
食品和饮料市场在2012年则将达到2,400万美元（表3）。
目前，在制药工业中，使用UV 的水净化市场约为1,300万美元，预期在2012年将增长到1,800万美元（表4）。

Robert McIlvaine 是McIlvaine公司的总裁和创办人。该公司首次发布的洁净室出版物是1984年的《世界市场》（World Markets），从那以后，该公司还在不断发布洁净室行业的市场和技术的信息。rmcilvaine@mcilvainecompany.com。
Karen Vacura是McIlvaine公司的空气过滤市场部分编辑，她的电邮：kvacura@mcilvainecompany.com。

参考文献
[1]. International Ultraviolet Association (IUVA), Draft Guideline: IUVA-G01A-2005 General Guideline for UVGI Air and Surface Disinfection Systems.
[2]. Kowalski, W.J., and William Bahnfleth,“UVGI Design Basics for Air and Surface Disinfection,”HPAC Engineering, January 2000.
[3]. 同上
[4]. Speer, Samuel E., and Rao S. Chatty.“Designing in Ultraviolet Technologies for Bioburden Reduction,” CleanRooms Magazine, June 2003.
[5].飞利浦UV净化手册2006年1月版（Philips UV Purification Brochure）