Khử trùng bằng tia cực tím (UVGI) là phương pháp khử trùng sử dụng tia cực tím (UV-C). Nhằm giết chết hoặc làm bất hoạt các vi sinh vật bằng cách phá hủy các acid nucleic và phá hoại DNA của chúng, khiến chúng không thể thực hiện chức năng tế bào quan trọng. UVGI được sử dụng trong một loạt các ứng dụng như thực phẩm, không khí và lọc nước.

UV-C là ánh sáng yếu nằm ở bề mặt Trái Đất được lớp ozone ngăn chặn. Thiết bị UVGI có thể tạo ra ánh sáng UV-C đủ mạnh tuần hoàn trong hệ thống không khí hoặc nước để biến chúng thành môi trường khắc nghiệt đối với vi sinh vật như vi khuẩn, virus, nấm mốc và các mầm bệnh khác. UVGI có thể được kết hợp với một hệ thống lọc để khử trùng không khí và nước.

Việc sử dụng các tia UV để khử trùng đã được áp dụng kể từ giữa thế kỷ 20. Nó đã được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực y tế và những môi trường làm việc vô trùng. Càng ngày nó càng được sử dụng nhiều để khử trùng nước, các thiết bị, dụng cụ, đồ dùng cần độ an toàn cao, để ngăn chặn khả năng phơi nhiễm.

Mục lục

Tia cực tím là gì?

Tia cực tím hay còn gọi là tia tử ngoại, tia UV (Ultraviolet) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X. Phổ tia cực tím có thể chia ra thành tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xạ hay tử ngoại chân không (có bước sóng từ 200 đến 10 nm).

Khi quan tâm đến ảnh hưởng của tia cực tím lên sức khỏe con người và môi trường, thì phổ của tia cực tím chia ra làm các phần: UVA (380-315 nm), hay gọi là sóng dài hay “ánh sáng đen”; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng trung bình; và UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là sóng ngắn hay có tính tiệt trùng.

Phương thức hoạt động khử trùng tia UV

Tia UV có thể được chia thành các phạm vi khác nhau, với các tia cực tím có bước sóng ngắn (UVC) được coi là “germicidal UV” (tia UV diệt trùng). Ở bước sóng nhất định, UV gây đột biến vi khuẩn, virus và các vi sinh vật khác. Đặc biệt ở các bước sóng khoảng 260 nm 270 nm, tia UV sẽ phá vỡ liên kết trong phân tử DNA vi sinh vật, tạo ra dimer thymine có thể giết chết hoặc vô hiệu hóa các sinh vật. Đèn thủy ngân phát ra tia cực tím bước sóng 253,7 nm, đèn Diot cực tím (Ultraviolet Light Emitting Diodes, UV-C LED) phát ra tia cực tím có bước sóng từ 255 đến 280 nm. Quá trình này tương tự như việc các bước sóng dài hơn (UVB) làm cháy nắng ở người. Vi sinh vật có ít sự bảo vệ khỏi tia cực tím và không thể tồn tại kéo dài tiếp xúc với nó.

Hệ thống UVGI được thiết kế để diệt khuẩn trong môi trường như bể nước, diệt khuẩn không khí trong phòng kín. Đèn diệt khuẩn phát ra tia UV diệt trùng ở bước sóng chính xác, chiếu xạ vào môi trường. Lưu thông không khí hoặc nước để đảm bảo không chiếu sót.

Công nghệ khử trùng tia UV có thực sự hiệu quả

Khử trùng bằng tia cực tím hay tia UV đem lại hiệu quả 99,99% diệt sạch các vi sinh vật như vi khuẩn, virus, nấm mốc và các mầm bệnh khác. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 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 hạt có thể bảo vệ các vi sinh vật khỏi tia cực tím, và khả năng của một vi sinh vật chịu được tia UV khi tiếp xúc của nó.

Trong nhiều hệ thống, dư thừa trong việc phơi bày các vi sinh vật để UV đạt được bằng cách tuần hoàn không khí hoặc nước nhiều lần. Điều này đảm bảo nhiều đường để các tia cực tím có hiệu quả chống lại số lượng cao nhất của các vi sinh vật và sẽ chiếu xạ vi khuẩn đề kháng nhiều hơn một lần để phá vỡ chúng.

Tính hiệu quả của hình thức khử trùng phụ thuộc vào độ tiếp xúc của vi sinh vật với ánh sáng tia cực tím. Các môi trường mà thiết kế tạo ra những trở ngại mà chặn ánh sáng tia cực tím là không hiệu quả. Trong một môi trường như vậy, hiệu quả là sau đó phụ thuộc vào vị trí của hệ thống UVGI để đường ngắm là tối ưu để khử trùng.

Bụi và phim phủ bóng thấp hơn sản lượng tia cực tím. Vì vậy, yêu cầu thiết bị cần được làm sạch định kỳ và thay thế để đảm bảo hiệu quả. Các đời của bóng đèn UV diệt khuẩn khác nhau tùy thuộc vào thiết kế. Ngoài ra, vật liệu mà các bóng đèn được làm bằng có thể hấp thụ một số tia UV diệt trùng.

Tăng hiệu quả và cường độ tia cực tím có thể đạt được bằng cách sử dụng phản xạ. Nhôm có tỷ lệ phản xạ cao nhất so với các kim loại khác và được khuyến cáo khi sử dụng tia cực tím.

Ưu điểm tia UV

Thết bị khử trùng tia UV có thể được sử được cho hầu hết các lĩnh vực từ đời sống, y tế cho đến công nghiệp. Xử lý bằng tia UV là một trong những giải pháp khử trùng hiệu quả nhất mà tối ưu về chi phí, lao động và kỹ thuật. Thí dụ trong trường hợp sử dụng Clo để khử trùng nước, đối với thể tích cần diệt trùng lớn thì sẽ không bị sót lại, nhưng các hệ thống này rất tốn kém vì khi sử dụng cần được đào tạo đặc biệt và có một nguồn cung cấp ổn định vì Clo là một loại vật liệu có khả năng nguy hiểm.

Còn giải pháp đun sôi nước là phương pháp đáng tin cậy nhất, nhưng nó đòi hỏi lao động, và một lượng chi phí kinh tế rất cao. Vậy xử lý bằng tia UV là một giải pháp nhanh chóng, và trong môi trường sử dụng với mức năng lượng sơ cấp, thì nó hiệu quả gấp khoảng 20.000 lần so với phương pháp đun nước sôi.

Nhược điểm tia UV

Khử trùng tia UV là phương pháp khử trùng hiệu quả, hiện đại, tối ưu nhất hiện nay. Tuy nhiên nó vẫn còn tồn đọng một số vấn đề cần chú ý như: trong môi trường cần diệt trùng tồn tại những hạt lơ lửng là một vấn đề bởi vì các vi sinh vật sẽ ẩn mình trong các hạt đó và được bảo vệ khỏi ánh sáng tia cực tím. Tuy nhiên, hệ thống tia cực tím có thể được kết hợp với một bộ lọc trước để loại bỏ những sinh vật lớn hơn mà không bị ảnh hưởng bởi tia UV. Thí dụ một yếu tố quan trọng của xử lý nước bằng tia UV là tốc độ dòng chảy nếu dòng chảy quá cao, nước sẽ chảy qua mà không tiếp xúc đủ với tia cực tím. Nếu dòng chảy quá thấp, nhiệt độ tăng và làm hỏng đèn UV.

Tia cực tím có an toàn không?

Trong các hệ thống UVGI, đèn UV sẽ được che chắn hoặc ở trong môi trường hạn chế tiếp xúc, như một hệ thống lưu thông không khí kín, thường được tích hợp với công tắc tự động tắt đèn UV nếu người sử dụng mở và tiếp xúc với hệ thống.
Đối với con người, tiếp xúc da với các bước sóng của ánh sáng tia UV diệt khuẩn có thể dẫn tới hiện tượng bị cháy nắng nhanh và ung thư da. Tiếp xúc mắt với bức xạ tia cực tím này có thể khiến viêm đau giác mạc và suy giảm thị lực tạm thời hoặc vĩnh viễn, và dẫn tới mù trong một số trường hợp đặc biệt nếu không tuân thủ các quy tắc sử dụng.

6 Ứng dụng phổ biến sử công nghệ khử trùng tia cực tím

1. Hệ thống, thiết bị, máy khử trùng (tiệt trùng) tia UV

Công nghệ UVGI được áp dụng sản xuất các loại thiết bị khử trùng cao cấp. Có khả năng khử trùng hầu hết mọi dụng cụ, đồ dùng, thiết bị, vật liệu trong không khí với thời gian tiếp xúc kéo dài. Hiệu quả khử trùng bằng tia cực tím phụ thuộc nhiều vào cường độ tia cực tím và thời gian. Vì lý do này, nó sẽ giảm hiệu quả nếu đối tượng được diệt trùng luôn luôn di chuyển sang môi trường khác.

Hệ thống UVGI khi được kết hợp với một hệ thống quạt đẩy, lưu thông không khí trong suốt quá trình diệt trùng sẽ làm tăng hiệu quả theo cấp số nhân. Vị trí của đèn UV và một hệ thống lọc tốt là chìa khóa để loại bỏ các vi sinh vật gây truyền nhiễm.

2. Tia cực tím có thể khử trùng nước

Sử dụng tia cực tím khử trùng nước là một quá trình hoàn toàn vật lý, hóa học miễn phí nhưng vô cùng hiệu quả. Ngay cả ký sinh trùng như Cryptosporidia hoặc giardia có thể kháng với hóa chất khử trùng, nhưng tia UV có thể làm giảm khả năng gây hại của chúng. Tia UV cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các loài chlorine và chloramine từ nước; Quá trình này được gọi là quang phân, và đòi hỏi một liều cao hơn so khử trùng bình thường.

Khử trùng tia UV không loại bỏ được các vi sinh vật khỏi nước cũng không loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan, các hợp chất vô cơ hoặc các hạt trong nước. Tuy nhiên, quá trình UV-oxy hóa có thể được sử dụng để đồng thời phá hủy các vi lượng gây ô nhiễm, chẳng hạn như nhà máy tái sử dụng nước uống gián tiếp lớn nhất thế giới ở New York mở cửa các cơ sở Catskill-Delaware Water khử trùng bằng tia cực tím vào ngày 08 tháng 10 năm 2013.

3. Xử lý nước thải với công nghệ tia cực tím

Sử dụng tia cực tím trong xử lý nước thải thường được thay thế bằng clo. Đây là một lo ngại lớn vì phản ứng của clo với các hợp chất hữu cơ trong dòng nước thải có thể tổng hợp lại và có khả năng gây độc. Và về lâu dài các chất hữu cơ chứa clo đem lại những rủi ro lưu trữ khí clo trong môi trường. Quy mô xử lý nước thải đô thị lớn bằng tia UV được thực hiện tại các thành phố như Edmonton, Alberta. Việc sử dụng ánh sáng tia cực tím đã trở thành tiêu chuẩn trong hầu hết các quá trình xử lý nước thải thành phố.

Nước thải hiện đang bắt đầu được công nhận là một nguồn tài nguyên có giá trị, không phải là một vấn đề cần lo lắng. Nhiều cơ sở xử lý nước thải đang được đổi tên như các cơ sở cải tạo nước, cho dù nước thải được xả ra sông, được sử dụng để tưới cây, hoặc chuyển xuống tầng nước ngầm và thu hồi lại sau đó. Tia cực tím hiện đang được sử dụng để đảm bảo sử dụng nguồn nước sạch là miễn phí từ sinh vật có hại.

4. Khử trùng bể nuôi cá và ao bằng tia cực tím

Khử trùng bằng tia cực tím thường được sử dụng để giúp kiểm soát các vi sinh vật không mong muốn trong hồ, ao. Chiếu xạ tia UV đảm bảo rằng các mầm bệnh không thể tái xuất, do đó làm giảm khả năng bùng phát dịch bệnh trong một hồ cá.

Với khả năng phát triển quy mô sử dụng tia cực tím trong lĩnh vực khử trùng nước cho phép nước chảy qua và tiệt trùng nhanh nhưng cũng không kém phần hiệu quả. Trong tiệt trùng, nước chảy càng gần các nguồn ánh sáng cực tím càng tốt. Nước được lọc trước khi khử trùng là rất quan trọng, ví như độ đục của nước sẽ làm giảm khả năng thâm nhập của tia UV.

Nhiều giải pháp tiệt trùng bằng UV tốt hơn đã và đang được đầu tư để hạn chế không gian giữa các nguồn UV-C và phạm vi bên trong của các thiết bị tiệt trùng bằng tia cực tím.

5. Vệ sinh phòng thí nghiệm bằng tia UV

UVGI thường được sử dụng để khử trùng thiết bị như kính an toàn, dụng cụ, pipettors, và các thiết bị khác. Nhân viên phòng thí nghiệm cũng khử trùng thủy tinh và Plasticware bằng cách này. Các phòng thí nghiệm Vi sinh vật sử dụng UVGI để khử trùng các bề mặt bên trong tủ an toàn sinh học.

6. Công nghệ tia cực tím trong ngành thực phẩm

Kể từ khi Dược Hoa Kỳ ban hành một luật vào năm 2001 đòi hỏi hầu như tất cả các nhà sản xuất nước trái cây và rau theo tiêu chuẩn HACCP. UVGI đã bắt đầu được sử dụng trong khử trùng nước trái cây như nước táo ép, rượu táo…

0 0 votes

Article Rating

Tia cực tím là gì?

Phương thức hoạt động khử trùng tia UV