Ini adalah pelarut yang paling biasa digunakan di mana-mana persekitaran makmal dan oleh itu kualiti air itu sangat penting untuk eksperimen dan proses teras. Pembersih yang digunakan sekarang adalah 75% dari pasaran global kira-kira $ 480 juta untuk air makmal ultrapure. Sistem ini menggunakan gabungan teknologi, termasuk penyulingan, osmosis terbalik, ultrafiltrasi, deionisasi dan pembasmian kuman UV untuk pembuatan air Jenis 1, 2 dan 3 dan berkisar dari sistem berpusat yang besar hingga unit penggilap atas bangku kecil.
Secara tradisional, sistem ini telah menggunakan lampu merkuri untuk membekalkan tenaga UVC untuk pembasmian kuman. Kini, LED ultraviolet mendalam (UVC) muncul sebagai teknologi yang mampu memberikan alternatif hijau yang padat dan cekap tenaga. Oleh kerana ini bukan pengganti plug-and-play yang sederhana untuk sistem berasaskan lampu, kaedah baru untuk mengira output kuasa yang diperlukan diperlukan. Dengan memahami kesan pelepasan spektrum LED pada spektrum tindakan mikroba, jurutera dapat mengembangkan penyelesaian generasi seterusnya untuk menghasilkan air makmal kelas premium secara konsisten.
LED UVC memberikan panjang gelombang kuman yang optimum
Dalam pembasmian kuman UV, cahaya dalam julat 250 nm - 280 nm paling berkesan untuk mematikan DNA mikroorganisma. Pereka sistem air makmal biasanya bergantung pada lampu arka merkuri bertekanan rendah untuk mengakses julat kuman ini, yang mengeluarkan satu output pada 253.7 nm. Rajah 1 menunjukkan bahawa garis pelepasan lampu merkuri bertekanan rendah memotong lengkung penyerapan DNA khas di bawah penyerapan puncak. Walaupun ini bukan panjang gelombang kuman yang optimum, terdapat pelepasan yang mencukupi untuk ketidakaktifan DNA.
Perbandingan Sumber Cahaya.png; Kapsyen: Perbandingan spektral lampu merkuri tekanan rendah dengan LED berhubung dengan keluk penyerapan DNA khas.
Pelepasan spektrum berterusan UVC LED memberikan lebih banyak pertindihan panjang gelombang yang paling kritikal untuk pembasmian kuman, menjadikannya sumber tenaga UVC yang lebih cekap untuk sistem ini. Walau bagaimanapun, perbezaan spektrum pelepasan ini memerlukan metodologi baru untuk menjelaskan keberkesanan pembasmian kuman.
Menentukan kekuatan kuman LED UVC
J [JG] Jurutera dan pereka produk yang menilai LED UVC memerlukan pendekatan sistematik untuk menentukan dan membandingkan output kuasa pembasmian kuman yang berguna. Dengan cara yang sama seperti lumens, jumlah kuantiti cahaya yang dapat dilihat yang dipancarkan oleh sumber, memberikan ukuran kecerahan sejagat, spesifikasi yang paling berguna untuk aplikasi pembasmian kuman adalah berdasarkan pengenalpastian output daya yang berguna untuk mematikan patogen. Ini dikenali sebagai kekuatan kuman.
Kaedah yang paling tepat untuk menentukan daya kuman memerlukan terlebih dahulu mengetahui patogen tertentu yang akan diaktifkan dan kemudian menentukan spektrum tindakannya (iaitu, profil kepekaan unik patogen dengan panjang gelombang). Hasil silang spektrum ini dengan spektrum pelepasan sumber UV tertentu menentukan kekuatan kumannya.
Perbezaan kerentanan panjang gelombang
Walaupun kerentanan patogen terhadap tenaga UVC berbeza-beza, puncak penyerapan tenaga UVC secara umum difahami berada di suatu tempat dalam julat 265-270 nm. Gambar 2 menunjukkan spektrum tindakan untuk tiga patogen sasaran atau cabaran umum yang digunakan dalam reka bentuk sistem pembasmian kuman air.
Spektrum tindakan mikrob sasaran / cabaran biasa dalam pembasmian kuman air. Spektrum tindakan B. Subtillis seperti yang ditentukan oleh ÖNORM Standard; E. coli seperti yang digariskan dalam Ulasan lampu UV oleh Henk FJI Giller, dalam WEF 2000; dan MS2 seperti yang dijumpai dalam Cara Ini Maju: Menangani Kebimbangan Bias Spectra Aksi Dalam Reaktor UV Tekanan Sederhana, Bryan Townsend, et al.
Walaupun patogen ini semua menunjukkan penyerapan puncak sekitar 265 nm, terdapat variasi kepekaan terhadap panjang gelombang diskrit. Jadual 1 menggambarkan perbezaan kerentanan panjang gelombang ini berdasarkan kepekaan spektrumnya. Dengan mengalikan pelepasan diod UVC dengan pemberat, jurutera R&dapat menentukan output kuasa dari segi kuasa yang ada untuk pembasmian kuman patogen tertentu (iaitu, kuasa kuman sumber cahaya).
Panjang gelombang | Berat untukB. subtillis | Berat untukE. coli | Pemberat untuk MS2 |
250 nm | 0.62 | 0.80 | 0.58 |
253.7 nm | 0.82 | 0.85 | 0.77 |
260 nm | 0.98 | 0.95 | 0.98 |
265 nm | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
270 nm | 0.99 | 0.90 | 0.88 |
275 nm | 0.96 | 0.80 | 0.79 |
280 nm | 0.91 | 0.60 | 0.67 |
285 nm | 0.70 | 0.40 | 0.59 |
Penggunaan kuasa kuman untuk pengeluaran komersial
Apabila penggunaan pasaran untuk LED UVC semakin meningkat, jumlah penyedia juga semakin meningkat. Ini memberikan lebih banyak pilihan untuk OEM, tetapi juga menyoroti variasi spesifikasi produk pengeluar. Sepanjang pengembangan produk atau reka bentuk mungkin menjadi pilihan jurutera untuk memerhatikan spektrum LED diskrit untuk menentukan kriteria prestasi optimum. Walau bagaimanapun, pengeluar dengan jumlah tinggi meminta pendekatan yang lebih sistematik untuk spesifikasi daya keluaran kuman. Pendekatan konvolusi ini (menormalkan output LED dari segi kuasa kuman) mempunyai kesan yang diinginkan. Walaupun sistem mikrobiologi yang kompleks tidak menawarkan pendekatan tunggal yang sesuai dengan semua keperluan, ini adalah langkah penyederhanaan yang membolehkan jurutera membuat reka bentuk lestari untuk pembuatan.
LED UVC berprestasi tinggi membolehkan pengeluar berpindah dari lampu merkuri ke penyelesaian keadaan pepejal. Pengujian sistem berasaskan LED UVC telah mengesahkan keberkesanan kuman melebihi 99.99%, meninggalkan sedikit keraguan bahawa sumber tenaga yang ringkas dan tahan lama ini merupakan alternatif yang sah untuk sistem berasaskan lampu merkuri bertekanan rendah.
Inovator sistem air makmal menyedari LED UVC sebagai penyelesaian yang sesuai untuk membangunkan sistem yang mesra alam dan kos efektif tanpa mengorbankan kualiti air air makmal.
Ditulis oleh Mark Pizzuto, Pengarah Pengurusan Produk — Pembasmian kuman, Crystal IS.
