To je najčešće korišteno otapalo u bilo kojem laboratorijskom okruženju i stoga je kvaliteta te vode ključna za eksperimente i procese u jezgri. Pročistači na mjestu upotrebe sada čine 75% od približno 480 miliona dolara globalnog tržišta ultračiste laboratorijske vode. Ovi sustavi koriste kombinaciju tehnologija, uključujući destilaciju, reverznu osmozu, ultrafiltraciju, deionizaciju i UV dezinfekciju za stvaranje vode tipa 1, 2 i 3 i kreću se od velikih, centraliziranih sustava do malih, stolnih jedinica za poliranje.
Tradicionalno, ovi sistemi su koristili živine lampe za isporuku UVC energije za dezinfekciju. Sada se duboke ultraljubičaste (UVC) LED diode pojavljuju kao održiva tehnologija koja nudi kompaktnu, energetski učinkovitu, zelenu alternativu. Budući da ovo nije jednostavna plug-and-play zamjena za sisteme zasnovane na svjetiljkama, potrebni su novi načini za izračunavanje potrebne izlazne snage. Razumijevajući utjecaj LED spektralne emisije na spektar djelovanja mikroba, inženjeri mogu razviti rješenja sljedeće generacije za dosljednu proizvodnju vrhunske laboratorijske vode.
UVC LED diode pružaju optimalne germicidne valne duljine
U UV dezinfekciji, svjetlo u rasponu od 250 nm - 280 nm je najefikasnije u inaktiviranju DNK mikroorganizama. Dizajneri laboratorijskog vodnog sistema obično su se oslanjali na živne lučne lampe niskog pritiska za pristup ovom germicidnom opsegu, koji emituju jedan izlaz na 253,7 nm. Slika 1 pokazuje da emisiona linija niskotlačne živine lampe siječe tipičnu krivulju apsorpcije DNA ispod vršne apsorpcije. Iako ovo nije optimalna germicidna valna duljina, postoji dovoljna emisija za inaktivaciju DNA.
Poređenje izvora svetlosti.png; Natpis: Spektralno poređenje živine lampe niskog pritiska sa LED u odnosu na tipičnu krivulju apsorpcije DNK.
Kontinuirana spektralna emisija UVC LED pruža više preklapanja najkritičnijih valnih duljina za dezinfekciju, što ga čini efikasnijim izvorom energije UVC za ove sisteme. Međutim, ove razlike u emisijskim spektrima zahtijevaju novu metodologiju koja bi uzela u obzir efikasnost dezinfekcije.
Određivanje germicidne moći UVC LED dioda
Inženjeri R& D i dizajneri proizvoda koji ocjenjuju UVC LED diode trebaju sistematski pristup specificiranju i upoređivanju korisne izlazne snage za dezinfekciju. Na isti način na koji lumeni, ukupna količina vidljive svjetlosti koju emitira izvor, pružaju univerzalnu mjeru svjetline, najkorisnija specifikacija za aplikacije dezinfekcije temelji se na identificiranju izlazne snage korisne za deaktiviranje patogena. Ovo je poznato kao germicidna moć.
Najtačnija metoda za određivanje germicidne moći zahtijeva prvo poznavanje specifičnog patogena koji se inaktivira, a zatim određivanje njegovog spektra djelovanja (tj. Jedinstveni profil osjetljivosti patogena prema valnoj dužini). Ukršteni proizvod ovih spektra sa spektrom emisije određenog izvora UV zračenja određuje njegovu germicidnu moć.
Razlike u osjetljivosti na valne duljine
Dok osjetljivost patogena na UVC energiju varira, općenito se smatra da je vršna apsorpcija energije UVC negdje u rasponu od 265-270 nm. Na slici 2 prikazani su spektri djelovanja za tri uobičajena ciljana ili izazovna patogena koji se koriste u dizajnu sistema za dezinfekciju vode.
Spektar djelovanja uobičajenih mikroba meta/izazova u dezinfekciji vode. Spektar djelovanja B. Subtillis definiran standardom ÖNORM; E. coli kako je navedeno u pregledu UV lampe Henka FJI Gillera, u WEF 2000; i MS2 kako je pronađeno u ovom smjeru: Rješavanje zabrinutosti zbog pristranosti spektra djelovanja u UV reaktorima srednjeg pritiska, Bryan Townsend, et al.
Iako svi ovi patogeni imaju najveću apsorpciju na otprilike 265 nm, postoje razlike u osjetljivosti na diskretne valne duljine. Tablica 1 ilustrira ovu razliku u osjetljivosti na valne duljine na temelju njihove spektralne osjetljivosti. Pomnožavanjem emisije UVC dioda s ponderiranjem, inženjeri R& D mogu odrediti izlaznu snagu u smislu raspoložive snage za dezinfekciju određenog patogena (tj. Germicidnu snagu izvora svjetlosti).
Wavelength | Ponderisanje zaB. subtillis | Ponderisanje zaE. coli | Ponderisanje za 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 |
Primjena germicidne moći u komercijalnoj proizvodnji
Kako tržište prihvaća UVC LED diode, tako se povećava i broj dobavljača. Ovo predstavlja više izbora za OEM -ove, ali i naglašava varijacije u specifikacijama proizvoda proizvođača. Tokom razvoja ili dizajna proizvoda, inženjeru bi moglo biti draže da posmatra spektre diskretnih LED dioda radi mjerenja optimalnih kriterija performansi. Međutim, proizvođači velikih količina traže sistematičniji pristup za specifikaciju izlazne izlazne snage. Ovaj pristup konvolucije (normalizacija LED izlaza u smislu germicidne snage) ima željeni učinak. Iako složeni mikrobiološki sustavi ne nude jedinstveni pristup koji odgovara svim potrebama, ovo je korak naprijed u pojednostavljenju koje inženjeru omogućuje stvaranje održivog dizajna za proizvodnju.
UVC LED diode visokih performansi omogućavaju proizvođačima da pređu sa živinih sijalica na čvrsta rješenja. Testiranje sistema na bazi UVC LED-a potvrdilo je germicidnu efikasnost veću od 99,99%, ne ostavljajući nikakvu sumnju da su ovi kompaktni, izdržljivi izvori energije legitimna alternativa postojećim sistemima sa živinom lampom niskog pritiska.
Inovatori laboratorijskog vodnog sistema prepoznaju UVC LED diode kao održivo rješenje za razvoj ekološki prihvatljivih i isplativih sistema bez žrtvovanja kvalitete vode u laboratoriji.
Napisao Mark Pizzuto, direktor Upravljanja proizvodima - dezinfekcija, Crystal IS.
