Khử trùng bằng tia cực tím những điều cần biết

Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím ( tia UV ) phụ thuộc vào độ dài của thời gian vi sinh vật tiếp xúc với tia cực tím ; cường độ và bước sóng của bức xạ tia cực tím ; sự hiện diện của các chất có thể bảo vệ, che chắn cho các vi sinh vật khỏi tia cực tím ; và khả năng của một vi sinh vật chịu được tia UV khi tiếp xúc.

Trong nhiều hệ thống, môi trường có mật độ vi sinh vật nhiều để đạt được hiệu quả phải tuần hoàn không khí hoặc nước nhiều lần qua hệ thống tia UV . Điều này đảm bảo các vi sinh vật sẽ bị chiếu xạ tia cực tím nhiều hơn một lần để phá vỡ cấu trúc của chúng.

Về mặt lý thuyết và trong một môi trường được kiểm soát, việc “tiệt trùng” đạt được hiệu quả tối đa. Tuy nhiên các nhà sản xuất và các công ty cung cấp dịch vụ, trong quảng cáo để tránh bị rắc rối pháp lý thường sẽ quảng cáo giảm mức độ hiệu quả diệt khuẩn của tia UV , ví dụ tiệt trùng hiệu quả 99,99%  quả, thay vì “tiệt trùng”.

Tính hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím phụ thuộc vào độ tiếp xúc của vi sinh vật với ánh sáng tia UV . Các môi trường diệt khuẩn mà thiết kế tạo ra những trở ngại chặn ánh sáng tia cực tím hoặc mức độ tiếp xúc không đủ lâu là không hiệu quả.

Bụi và các chất dơ trong môi trường có thể phủ lên bóng đèn UV hoặc ống thạch anh bảo vệ làm cản trở cường độ phát tia cực tím . Vì vậy, yêu cầu thiết bị cần được làm sạch định kỳ và thay thế để đảm bảo hiệu quả.

Làm mát đèn dưới luồng khí có thể làm việc bức xạ tia cực tím thấp; do đó, cần thận trọng để bảo vệ đèn từ luồng không khí trực tiếp, hoặc lắp thêm đèn để bù đắp cho tác dụng làm mát.

Tăng hiệu quả và cường độ tia cực tím có thể đạt được bằng cách sử dụng phản xạ. Nhôm; inox chất lượng cao có tỷ lệ phản xạ cao nhất so với các kim loại khác và được khuyến cáo để sử dụng chế tạo đèn UV .

Để đèn UV phát huy hết tác dụng, các thông số chất lượng nước phải như sau:

• Sắt <0,3 ppm (0,3 mg / L)
• Mangan <0,05 ppm (0,05 mg / L)
• Độ cứng <7gpg
• Tanin <0,1 ppm (0,1 mg / L)
• Độ đục <1NTU
• Độ truyền dẫn tia cực tím (UV transmittance – UVT) > 75%

Độ truyền dẫn tia cực tím (UV transmittance – UVT)

UVT là độ truyền tia cực tím hay độ truyền tia UV . UVT là một chỉ số đo lượng ánh sáng tia cực tím thường ở bước sóng 254 nm đi qua dòng nước lưu chuyển qua hệ thống đèn UV .  Nó được định nghĩa là tỷ số giữa cường độ ánh sáng sau khi truyền qua mẫu nước (l) với cường độ ánh sáng tại nguồn (lo), được biểu thị bằng phần trăm :

% UVT = I/Io x 100

Khi ánh sáng tia UV đi qua mẫu nước, bất kỳ chất nào có mặt trong nước sẽ hấp thụ hoặc tán xạ ánh sáng. Do đó, mẫu có nồng độ chất cao sẽ có UVT thấp và mẫu có nồng độ chất thấp sẽ có UVT cao. Một mẫu nước tinh khiết, chẳng hạn như nước khử ion (DI), sẽ có UVT là 100%. Hình ảnh dưới đây minh họa rõ hơn mối quan hệ giữa chất lượng nước và UVT.

UVT là một phép đo quan trọng đối với quá trình khử trùng bằng tia cực tím . Khử trùng bằng tia cực tím là một quá trình xử lý trong đó ánh sáng tia cực tím được sử dụng để vô hiệu hóa các vi sinh vật gây bệnh trong nước . Việc hiểu rõ điều kiện chất lượng nước và khả năng của tia UV có thể xuyên qua nước qua UVT cho phép hệ thống xác định liều lượng UV hoặc cài đặt công suất đèn cần thiết để khử trùng nước thích hợp. UVT cũng hữu ích trước khi lắp đặt hệ thống khử trùng bằng tia UV để xác định phạm vi chất lượng nước UVT dự kiến cho các mục đích thiết kế.

Nước lấy từ giếng đào hoặc nước mặt (hồ, sông) có thể có UVT trong khoảng 55% – 80%, trong khi nước lấy từ giếng khoan thường có UVT trong khoảng 85% – 97%. Khi chọn đèn UV cần lưu ý lưu lượng của đèn UV dựa trên tỉ lệ %UVT được công bố để làm cơ sở để tính toán thiết kế tốc độ dòng chảy.

Qua thời gian sử dụng cường độ phát tia UV của bóng đèn tia cực tím giảm dần dẫn tới hiệu quả diệt khuẩn của nó cũng giảm dần. Theo khuyến cáo của các nhà sản xuất, bóng đèn UV nên thay thế sau 8000 – 9000 giờ sử dụng liên tục. Khi chỉ số %UVT giảm bạn phải giảm lưu lượng qua đèn UV để tăng thời gian phơi sáng giúp việc diệt khuẩn của tia cực tím đạt hiệu quả hơn.

Một phương pháp để đèn UV hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng khử trùng là tính toán liều lượng tia cực tím cần thiết.

Liều lượng UV = Cường độ UV  (μW / cm²) x Thời gian phơi sáng (giây)

Kết quả của phép tính này sẽ là một giá trị được biểu thị bằng μWSec / cm².

Xin lưu ý rằng nhiều biến số (lưu lượng không khí, độ ẩm, khoảng cách của vi sinh vật đến tia UV , thời gian chiếu xạ) diễn ra trong môi trường thế giới thực khiến việc tính toán liều lượng UV thực tế rất khó khăn. Tuy nhiên, nó đã được chứng minh rằng tia UV sẽ giết chết bất kỳ vi sinh vật dựa trên phá vỡ AND trên cơ sở tích lũy.  Nếu vi sinh vật không bị vô hiệu hóa hiệu quả trong lần đầu tiên đi qua hệ thống chiếu tia cực tím , tia UV sẽ tiếp tục phá vỡ ADN của nó trong lần tiếp theo.

So sánh liều lượng UV của thiết bị với liều lượng cần thiết (**)  để vô hiệu hóa các mầm bệnh khác nhau, các vi sinh vật khác nhau. Để bất hoạt bất kỳ virus, sinh vật nào, liều lượng UV phải lớn hơn khả năng chịu được tia UV của vi sinh vật đó. Nếu không đủ cần thay đổi thời gian phơi nhiễm cho đến khi đạt được giá trị liều lượng cần thiết. ( Xem Bảng liều lượng chiếu xạ UV – UV Irradiation Dosage Table – cần thiết ở bước sóng 254 nm để bất hoạt các loại vi sinh vật **)

** Bảng liều lượng UV cần thiết ở bước sóng 254 nm để bất hoạt các loại vi sinh vật:

https://www.americanairandwater.com/uv-facts/uv-dosage.htm