Độ hấp thụ tia tử ngoại của các môi trường khác nhau
Với những môi trường nước khác nhau thì hiệu quả diệt khuẩn khác nhau,
đó là do với mỗi môi trường nước khác nhau sẽ có độ hấp thụ tia tử ngoại khác nhau. Với những môi trường có độ hấp thụ tử ngoại lớn thì hiệu quả diệt khuẩn thấp và với những môi trường có độ hấp thụ tử ngoại thấp thì hiệu quả diệt khuẩn sẽ cao hơn.
Quan hệ giữa độ hấp thụ và môi trường nước được thể hiện qua công thức sau: ) 1 ( 100 ad e P = − − [2.8] Trong đó: P: Tỷ lệ phần trăm năng lượng khử trùng bị hấp thụ; a : hệ số hấp thụ; d: Độ sâu của tầng hấp thụ.
Sau đây là bảng quan hệ giữa độ sâu và phần trăm năng lượng tia cực tím bị
hấp thụ của một số môi trường nước. Bảng được trình bày bởi Luckiesh's trong tác phẩm“Applications of Germicidal, Erythemal, and Infrared Energy”. Môi trường nước ở đây coi nhưđồng nhất.
Bảng 2. 2: Phần trăm năng lượng khử trùng của tia UV bị hấp thụ với những độ
Mức độ hấp thụ của tia tử ngoại trong môi trường nước phụ thuộc rất nhiều vào độ tạp chất chứa trong nước. Các tạp chất có tác dụng lớn nhất trong việc hấp thụ năng lượng khử trùng là sắt. Giáo sư Luckiesh và trợ lý của ông đã chỉ ra rằng việc bổ sung thêm 1 lượng sắt bằng 1/1.000.000 nước cất gây ra một sự suy giảm của truyền năng lượng khử trùng bằng 66%. Vì vậy, nước để khử trùng bằng tia UV phải được lọc bằng phương pháp vật lý trước khi đi qua buồng bức xạ khử trùng. Một quá trình lọc khép kín gồm chưng cất (loại bỏ vật lý), và cuối cùng khử trùng bằng UV (loại bỏ các vi khuẩn và virus gây hại). Qui trình này
đươc coi là ứng dụng an toàn nhất của UV trong quá trình xử lý nước uống
Cường độ chiếu xạ
Vào nửa cuối thế kỷ 20, các nhà khoa học thuộc công ty Westinghouse Electricsđã tiếp tục nghiên cứu hiệu quả của các tia UV trong khử trùng sử dụng tia UV bước sóng 254 nm và nhận thấy rằng [13]:
. Cường độ cao cho một khoảng thời gian ngắn, hoặc cường độ thấp trong một thời gian dài hơn về cơ bản giống nhau trong diệt khuẩn.
. Với cùng một nguồn chiếu xạ vào một vùng nhất định thì cường độ năng lượng khử trùng trên bề mặt phơi nhiễm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn
đến bề mặt phơi nhiễm.
Tỉ lệ diệt khuẩn
Qua nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã đưa ra công thức toán học thống kê về hiệu quả diệt vi sinh vật của tia cực tím. Tỉ lệ sống sót được định nghĩa bằng tỉ số mật độ vi khuẩn trước khi chiếu xạ và mật độ vi khuẩn sau chiếu xạ: KEt e P P − = 0 [2.9] Trong đó:
P: là mật độ của vi khuẩn sau chiếu xạ P0: là mật độ ban đầu của vi khuẩn
K: là hằng số xác định từ môi trường (độẩm, nhiệt độ, và các thông số
phụ là thông số biến đổi)
E: là hệ số dòng bức xạ của thiết bị sát trùng t : là thời gian phơi nhiễm.
Cần lưu ý rằng đây là một công thức bị chi phối bởi nguồn gốc và khả năng
đề kháng khác nhau của các vi khuẩn đối với tia UV. Với phân tích chi tiết, các số thực nghiệm có thể bổ sung những giá trị cần thiết cho hằng số K, điều này làm tăng tính chính xác của những mối quan hệở trên.
Do khi dùng công thức trên, ta gặp phải một số khó khăn khi xác định các hệ số thực nghiệm. Vì vậy người ta thường xác định tỉ lệ diệt khuẩn bằng phương pháp nuôi cấy và đếm vùng phát triển của vi khuẩn.
Hình 2. 17. Nuôi cấy vi khuẩn để xác định tỉ lệ diệt khuẩn 304H[14].
Đưa những ống vi khuẩn đã chiếu xạ thực hiện chia theo tỉ lệ 1/10 để có
được 100µl đưa vào thạch để nuôi cấy. Thực hiện nuôi cấy trong 18 giờ và trong
điều kiện 370C. Sau thời gian này tiến hành đếm lượng vùng đốm. Số lượng đốm sẽ tương ứng với số lượng vi khuẩn.
Tỉ lệ diệt khuẩn được định nghĩa là tỉ số của số lượng vi khuẩn chết sau khi chiếu xạ UV chia cho số lượng vi khuẩn trước khi chiếu UV:
100 . 1 (%) 0 − = N N IR [2.10] Trong đó:
N: Số lượng vùng vi khuẩn sau khi chiếu No: Số lượng vùng vi khuẩn trước khi chiếu
Trong một số trường hợp nếu tỉ lệ vi khuẩn trước và sau chiếu xạ chênh lệch nhau qua lớn thì người ta dùng công thức sau:
0 ) log( N N tio SurvivalRa = t [2.11] Trong đó:
Nt: số vùng đốm của mẫu sau khi chiếu xạ
No: số vùng đốm của mẫu trước khi chiếu xạ