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:

  • 有效殺菌。
  • 能氧化分解有機物質。
  • 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。