Diệt khuẩn, làm sạch bề mặt là một trong những lợi ích quan trọng nhất của đèn diệt khuẩn UVC (đèn tia cực tím). Một giải pháp xanh, thân thiện với môi trường, không sản sinh khí ô-zôn và chất gây ô nhiễm khác.
Các bề mặt có thể áp dụng giải pháp diệt khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ tia cực tím UVC rất đa dạng. Trong nội dung bài này, chúng ta sẽ đặt trọng tâm vào việc làm sạch dàn trao đổi nhiệt của một hệ thống điều hòa không khí công nghiệp (HVAC). Bởi vì, môi trường nhiệt độ thấp và tốc độ gió cao của hệ thống HVAC ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả chiếu xạ của đèn diệt khuẩn UVC [1, 2]. Như vậy, nếu việc diệt khuẩn và làm sạch bề mặt dàn trao đổi nhiệt của hệ thống HVAC đạt kết quả tốt, nghĩa là việc chiếu xạ tia cực tím sẽ đạt được hiệu quả hơn nữa ở những môi trường ít khắc nghiệt hơn.
Khái quát về Màng sinh học (Biofilm )
Màng sinh học thường phát triển tại các môi trường ẩm ướt, được tìm thấy rất phổ biến trên dàn trao đổi nhiệt của các hệ thống HVAC
Màng sinh học bao gồm các tế bào vi sinh vật (tảo, nấm, vi khuẩn) và chất sinh học ngoại bào mà chúng tạo ra. Khi các vi sinh vật vẫn còn sống, màng sinh học sẽ neo chặt vào bề mặt và tạo thành một lớp bảo vệ, tạo môi trường thích hợp cho vi sinh vật tiếp tục phát triển.
Màng sinh học thường phát triển tại các môi trường ẩm ướt, điển hình là bên trong hệ thống HVAC. Màng sinh học giúp vi sinh vật phát triển và phân tán và luôn chuyển khắp nơi bên trong các hệ thống xử lý không khí. [3]
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng sinh học có thể dẫn đến hàng loạt các vấn đề về chất lượng không khí, tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị. [4, 5]
Hiệu quả của đèn diệt khuẩn UVC trong khử trùng bề mặt
Hiệu quả diệt khuẩn của đèn tia cực tím UVC trong việc làm sạch bề mặt của các hệ thống HVAC được ghi nhận trong một tài liệu nghiên cứu xuất bản năm 2001. Tựa đề “Hiệu Quả Của Việc Chiếu Xạ Tia Cực Tím Diệt Khuẩn Nhằm Giảm Ô Nhiễm Nấm Trong Các Bộ Xử Lý Không Khí”, của Tạp chí Vi Sinh Vật Môi Trường và Ứng Dụng [5].
Nghiên cứu này được thực hiện bên trong một tòa nhà văn phòng có diện tích 286.000 bộ vuông. Kết quả cho thấy đèn diệt khuẩn UVC của Steril-Aire khi được lắp đặt trong các bộ xử lý không khí đã mang lại hiệu quả giảm ô nhiễm do nấm mốc.
» Xem thêm: Lợi ích sử dụng phương pháp chiếu xạ tia cực tím UVC bên trong hệ thống HVAC
Cường độ UVC và liều lượng chiếu xạ thích hợp
Với cường độ và thời gian chiếu xạ thích hợp, tia UVC sẽ đạt được hiệu quả trong việc làm bất hoạt và tiêu diệt vi sinh vật [6, 7, …]. Mật độ và số lượng vi sinh vật trên bề mặt càng lớn, thì cần nhiều hơn năng lượng UVC để tiêu diệt [8]. Có hai yếu tố kỹ thuật cần lưu ý:
- Cường độ được định nghĩa là năng lượng của bức xạ điện từ trên bề mặt, cụ thể là giá trị microwatt tương đương trên mỗi cm² bề mặt, ký hiệu (μW/ cm²)
- Liều lượng được được ký hiệu là μJ/cm2, là tổng năng lượng bức xạ với thời gian chiếu xạ tương ứng. μJ/cm2 = μW/ cm² x t (thời gian chiếu xạ, tính bằng giây)
Có thể thấy, cường độ và liệu lượng UVC là 2 tham số tỷ lệ thuận với nhau. Khi cường độ chiếu xạ càng lớn, thì thời gian đạt được liều lượng UVC để tiêu diệt các vi sinh vật mục tiêu sẽ được rút ngắn lại.
Đặc tính sinh sản của vi sinh vật
Vi sinh vật phát triển nhanh đến mức nào? Trong môi trường HVAC, thời gian để vi khuẩn có thể nhân đôi số lượng là 25 phút. Con số đó đối với nấm mốc là 3 giờ.
Để ngăn chặn sự phát triển này, các chuyên gia của Steril-Aire khuyến cáo cần một giá trị cường độ tối thiểu đạt 750μW/ cm² đo được trên tất cả mọi vị trí của dàn trao đổi nhiệt. Đồng thời phải duy trì sự chiếu xạ liên tục.
Liều lượng UVC tương ứng để tiêu diệt vi sinh vật
Để làm rõ hơn về liều lượng UVC, bảng dưới đây liệt kê một số loại vi sinh vật phổ biến gây ra nhiều vấn đề nhất. Chúng góp phần vào tình trạng Nhiễm khuẩn bệnh viện và thường được tìm thấy bên trên giàn trao đổi nhiệt và máng hứng nước ngưng của hệ thống HVAC. Liều lượng UVC(μJ/cm2) cần thiết để tiêu diệt 90%, 99%, và 99,9% vi sinh vật như sau [8]:
| Vi sinh vật | 90% | 99% | 99,9% |
|---|---|---|---|
| (μJ/cm2) | |||
| Nấm Aspergillus niger | 135.446 | 270.892 | 406.338 |
| Trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa) | 5.495 | 10.984 | 16.486 |
| Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) | 2.599 | 5.198 | 7.797 |
| Khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis | 3.332 | 6.664 | 9.997 |
Tham khảo
- [1] R. Nagy, “Application and Measurement of Ultraviolet Radiation,” Am Ind Hyg Assoc J, vol. 25, pp. 274-81, May-Jun 1964.
- [2] R. Scheir, “Using UVC technology to enhance IAQ,” Heating Piping and Air Conditioning, vol. 68, pp. 109 – 114, 117 – 118, 123 – 124, 1996.
- [4] E. Levetin, et al., “Effectiveness of UV Light in Controlling Fungal Contamination of Air Handling Units,” Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 103, 1999.
- [5] E.Levetin, et al., “Effectiveness of germicidal UV radiation for reducing fungal contamination within air-handling units,” Appl Environ Microbiol, vol. 67, pp. 3712-5, Aug 2001.