Chương 2 : THIẾT KẾ MƠ HÌNH
2.3 Đèn chiếu tia UV
2.3.1 Tia UV
Tia UV (Ultraviolet) hay còn gọi là tia tử ngoại, tia cực tím là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn bước sóng của tia X. Phổ của tia cực tím có thể chia ra thành 2 vùng tia: vùng tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 - 200nm) và vùng tử ngoại xạ hay cịn gọi là vùng tử ngoại chân khơng (có bước sóng từ 200 - 10nm).
Gồm có 3 loại chính:
- Tia UV-A (bước sóng từ 380 - 315nm) cịn được gọi là sóng dài hay ánh sáng đen. (tia cực tím bước sóng A) 95% tia nắng mặt trời là UV-A. Tác hại của tia cực tím bước sóng A là khiến da của chúng ta nhăn nheo. Oxit kẽm và oxit titan rất hiệu quả trong việc chống tia UV-A.
- Tia UV-B (bước sóng 315 - 280nm) còn được gọi là sóng trung. (tia cực tím bước sóng B) gây cháy nắng, làm giảm khả năng sản xuất collagen và elastin trên da.
- Tia UV-C (bước sóng ngắn hơn 280nm) cịn gọi là sóng ngắn hay sóng có tính tiệt trùng. Tuy nhiên, Tia sáng này có thể tiêu diệt acid nucleic trong các tế bào, phá hủy ADN tồn tại trong các cơ thể sống... nên cũng là 1 tia rất nguy hại cho con người, nên cần được sử dụng khéo léo để không bị ảnh hưởng đến sức khỏe.
Nghiên cứu, chế tạo bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe bt.
Ta lợi dụng đặc tính của Tia UV-C này có khả năng tiệt trùng nên được tận dụng và ứng dụng trong nhiều như lọc nước, lọc gió và được áp dụng trên mơ hình Bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe buýt thuộc đề tài của nhóm.
Tia UV chủ yếu được đến từ Mặt trời và được gửi đến bề mặt Trái Đất, chủ yếu là dưới dạng Tia UV-A còn Tia UV-B và Tia UV-C được tầng Ozon giữ lại và hấp thụ. Hiện nay con người đã biết ứng dụng nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật để tạo ra Tia UV để phục vụ các nhu cầu sống của bản thân và cho xã hội.
Hình 2.7. Bức xạ tia UV của mặt trời.
2.3.2 Đèn chiếu tia UV
Đèn tia cực tím (UV) là một giải pháp để khử trùng, diệt khuẩn mơi trường một cách hiệu quả, nó hoạt động bằng cách dùng ánh sáng tia cực tím để khử trùng các vi sinh vật, Khi các vi khuẩn, vi rút và động vật nguyên sinh tiếp xúc với bước sóng diệt khuẩn của ánh sáng tia cực tím, chúng sẽ không thể sinh sản và phát triển được.
Nghiên cứu, chế tạo bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe bt.
Hình 2.8. Đèn chiếu tia UV. Cấu tạo của bóng đèn UV khử khuẩn:
Hình 2.9. Cấu tạo của bóng đèn UV khử khuẩn.
Loại đèn này được cấu tạo gồm một ống thủy tinh hình trụ trịn bên trong có tráng một lớp bột huỳnh quang mỏng và hai điện cực.
Điện cực làm bằng dây vonfram có dạng lị xo xoắn, được tráng một lớp bari-oxi để phát ra điện tử. Có 2 điện cực ở hai đầu ống, mỗi điện cực có hai đầu tiếp điện đưa ra ngoài gọi là chân đèn để nối với nguồn điện.
Nghiên cứu, chế tạo bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe buýt.
Đèn UV-C diệt khuẩn chứa một lượng nhỏ thủy ngân (lượng thủy ngân này ở trạng thái tự do hoặc được nhúng bên trong ống đèn). Khi kết nối với nguồn điện, thủy ngân đưa về trạng thái bị kích thích và phát ra tia UV-C với cường độ bước sóng ngắn 200-254nm có chức năng phá vỡ liên kết của các DNA virus, vi khuẩn, gây ra hiện tượng tổn thương phân tử (hay còn gọi là pyrimidine dimer) và dẫn đến sự bất hoạt của virus, vi khuẩn cũng như động vật nguyên sinh.
Khi vi khuẩn tiếp xúc hoặc đi qua tia UV sẽ bị phá vỡ liên kết chuỗi ADN, khiến vi sinh vật không thể sinh sối được và chết đi. Tuy đơn giản nhưng sức mạnh của tia UV rất khủng khiếp, chỉ với những bước sóng tính bằng nano mét đã đủ tiêu diệt vi khuẩn trong cả nghìn khối nước. Đây là 1 trong những công cụ diệt khuẩn hàng đầu trên trái đất, sức mạnh ngang với ozon.
Để nâng cao hiệu quả tiêu diệt virus, các nhà khoa học đã tích hợp cơng nghệ phát khí ozon. Với khí ozon, sản phẩm có thể tiêu diệt đến 99,9% vi khuẩn, vi rút trong phịng, len lỏi đến các góc khuất mà có thể tia UV-C khơng thể chiếu tới.
2.3.3 Các lợi ích và nhược điểm của đèn chiếu tia UV
Các lợi ích của đèn chiếu tia UV mang lại : - Đèn UV-C diệt khuẩn tiêu diệt 99,9% vi khuẩn - Đèn khử trùng UV-C làm sạch khơng khí
- Ánh sáng UV-C từ đèn giúp giảm mùi hơi khó chịu - Giảm tắc nghẽn trong hệ thống thoát nước
- Đèn chiếu tia UV-C giúp giảm chi phí điện năng
- Trong cuộc sống đèn tia cực tím (UV) được ứng dụng trong rất nhiều các hoạt động từ khoa học đến ứng dụng cho sức khỏe con người như:
- Trong thiên văn học: Tia UV có ứng dụng quan trọng trong việc quan sát các ngơi sao có kích thước lớn. Bởi theo các nghiên cứu thì các ngơi sao có kích thước lớn sẽ phát sáng trong phạm vi vùng bước sóng của tia cực tím.
- Trong y tế, sức khỏe: sử dụng tia UV dùng để điều trị một số bệnh về da như là: ung thư hạch bạch huyết, eczema, bệnh vẩy nến và bệnh bạch biến.
- Đèn UV cũng được dùng để diệt khuẩn cả trong môi trường nước lẫn khơng khí.
Sử dụng đèn tia cực tím (UV) diệt khuẩn đem lại nhiều ích về các tác động mơi trường như:
- Khơng sử dụng hóa chất kèm theo để diệt khuẩn: Khử trùng nước và khơng khí bằng tia cực tím khơng cần phải dùng bất kỳ hóa chất nào để hỗ trợ vì vậy chúng ta khơng cần lo ngại gì đến việc tồn dư hóa chất gây hại cho sức khỏe.
Nghiên cứu, chế tạo bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe buýt.
- Vì khơng phải sử dụng thêm bất kỳ hóa chất bổ sung nào nên khơng gây bất cứ mùi khó chịu nào trong mơi trường mà đèn hoạt động.
- Tốn ít năng lượng: đèn UV sử dụng dịng điện 14V vì vậy để sử dụng đèn UV diệt khuẩn thì điện năng tiêu tốn chỉ bằng sử dụng một bóng đèn 60W.
- Ít bảo trì: mỗi bóng đèn UV có tuổi thọ sử dụng là 3000 giờ nên chi phí phí bảo trì cho việc thay mới là khơng cao.
Tuy nhiên, bên cạnh các ưu điểm thì tất nhiên cũng có 1 số nhược điểm do đèn UV mạng lại trong khi khử khuẩn khơng khí.
Nhược điểm khi ứng dụng đèn UV trong khử khuẩn khơng khí là:
- Tia cực tím có khả năng diệt khuẩn khơng khí và nước, tuy nhiên chúng là một loại ánh sáng có hại cho da và mắt con người. Do đó khi sử dụng đèn cực tím diệt khuẩn, bạn cần sử dụng trong phịng kín và đảm bảo rằng khơng có người hoặc động vật bên trong phịng.
- Đèn cực tím UV-C trong q trình khử khuẩn sẽ kết hợp khí oxy trong khơng khí phát ra khí ozone, do đó hãy mở cửa phịng sau khi diệt khuẩn theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất/đơn vị cung cấp.
Vai trị của bóng đèn tia UV trong diệt khuẩn khơng khí ngồi đời sống:
- Nhờ tia cực tím có khả năng diệt khuẩn vơ cũng mạnh mẽ vì vậy tia cực tím được dùng để giết 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.
- Theo đó, tia UV được sử dụng trong một loạt các ứng dụng như diệt khuẩn nước, diệt khuẩn khơng khí, sản xuất thực phẩm, y tế, chăm sóc sức khỏe,… góp phần bảo vệ sức khỏe cho con người.
Ứng dụng đèn UV trong xử lý nước
Đèn UV có khả năng tiêu diệt vi khuẩn vơ cùng hiệu quả nó có tác dụng rất mạnh trên Nucleo Protein của vi khuẩn làm biến dạng hoặc giết chết vi khuẩn. Do đó, nó thường được ứng dụng trong việc xử lý nước diệt khuẩn. Giúp cho nước an toàn về mặt vi sinh trước khi sử dụng cho ăn uống hoặc sản xuất như các máy lọc nước gia đình, các hệ thống lọc tổng sinh hoạt, dây chuyền lọc nước tinh khiết, xử lý nước bể bơi, xử lý nước bể cá, xử lý nước uống cho vật nuôi…
Ứng dụng đèn UV diệt khuẩn khơng khí:
Phương pháp diệt khuẩn khơng khí bằng tia cực tím là phương pháp hiệu quả trong việc khử khuẩn khơng khí. Phương pháp này xử lý bằng cách dùng tia UV tấn
Nghiên cứu, chế tạo bộ lọc khơng khí bằng tia UV tích hợp trên xe bt.
đó. Khử trùng khơng khí bằng tia cực tím là phương pháp khử trùng đơn giản, hiệu quả, nhanh chóng và an tồn với mơi trường. Phương pháp khử trùng này có thể tiêu diệt 99% vi khuẩn, nấm mốc, virus mà khơng cần thêm hóa chất hay bỏ nhiều cơng sức.
Ứng dụng đèn UV chiếu xạ trực tiếp:
Một phương pháp chiếu xạ khác là phương pháp chiếu xạ trực tiếp: các đèn diệt khuẩn được treo lên ở một độ cao cần thiết, đảm bảo luồng bức xạ cực tím trực tiếp chiếu rọi nơi làm việc. Trong điều kiện này, người làm việc ở trong phịng phải có phương tiện bảo vệ mắt (kính) và những chỗ da hở để phòng ngừa bị bỏng.
Ứng dụng đèn UV diệt khuẩn bề mặt vật thể:
Vi khuẩn cịn dính bám trên bề mặt các vật thể, do đó cũng có nguy cơ lây nhiễm khi tiếp xúc với vật thể đó. Việc diệt khuẩn dạng này đòi hỏi thời gian lâu hơn và mức độ di chuyển của đèn UV nhiều hơn (khi dùng loại di động) để đảm bảo tất cả mọi chỗ trên bề mặt vật thể đều bị tia UV chiếu tới. Những chỗ tia UV khơng chiếu tới, chỗ đó cịn virus, vi khuẩn. Các nơi thường ứng dụng dạng này là: bệnh viện, phòng khám, trung tâm y tế… những nơi mà vi khuẩn, virus tập trung nhiều và nguy hiểm, tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây lây nhiễm bệnh.
Hình 2.10. Khn và bóng đèn tia UV nhóm chọn để thực hiện mơ hình đề tài.