Kể từ khi WHO chính thức tuyên bố Covid-19 là “đại dịch” toàn cầu vào ngày 11/3/2020, các nước trên thế giới đã nhất trí coi khử trùng là tuyến phòng thủ đầu tiên nhằm ngăn chặn dịch lây lan. Ngày càng có nhiều tổ chức nghiên cứu khoa học rất quan tâm đến việc khử trùng bằng chiếu xạ đèn cực tím (UV): công nghệ khử trùng này yêu cầu thao tác thủ công tối thiểu, không làm tăng sức đề kháng của vi khuẩn và có thể thực hiện từ xa mà không cần có mặt người. Kiểm soát và sử dụng thông minh đặc biệt phù hợp với những nơi công cộng khép kín, mật độ đám đông cao, thời gian cư trú lâu và những nơi dễ xảy ra lây nhiễm chéo nhất. Nó đã trở thành xu hướng chủ đạo trong phòng chống dịch bệnh, khử trùng và khử trùng. Để nói về nguồn gốc của đèn khử trùng, khử trùng bằng tia cực tím, chúng ta phải bắt đầu từ từ với việc phát hiện ra ánh sáng “tia cực tím”.
Tia cực tím là ánh sáng có tần số từ 750THz đến 30PHz trong ánh sáng mặt trời, tương ứng với bước sóng từ 400nm đến 10nm trong chân không. Tia cực tím có tần số cao hơn ánh sáng khả kiến và không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Cách đây rất lâu, mọi người không biết nó tồn tại.
Ritter（Johann Wilhelm Ritter,(1776～1810)
Sau khi nhà vật lý người Anh Herschel phát hiện ra các tia nhiệt vô hình, tia hồng ngoại, vào năm 1800, bám sát khái niệm vật lý “các vật có sự đối xứng hai mức”, nhà vật lý và hóa học người Đức Johann Wilhelm Ritter,(1776-1810), phát hiện ra vào năm 1801 rằng có ánh sáng vô hình nằm ngoài đầu tím của quang phổ nhìn thấy được. Ông phát hiện ra rằng một phần nằm ngoài đầu tím của quang phổ ánh sáng mặt trời có thể làm nhạy cảm các phim ảnh có chứa bạc bromua, từ đó phát hiện ra sự tồn tại của tia cực tím. Vì vậy, Ritter còn được mệnh danh là cha đẻ của tia cực tím.
Tia cực tím có thể được chia thành UVA (bước sóng 400nm đến 320nm, tần số thấp và sóng dài), UVB (bước sóng 320nm đến 280nm, tần số trung bình và sóng trung bình), UVC (bước sóng 280nm đến 100nm, tần số cao và sóng ngắn), EUV ( 100nm đến 10nm, tần số cực cao) 4 loại.
Năm 1877, Downs và Blunt lần đầu tiên báo cáo rằng bức xạ mặt trời có thể tiêu diệt vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy, điều này cũng mở ra cánh cửa cho việc nghiên cứu và ứng dụng khử trùng và khử trùng bằng tia cực tím. Năm 1878, người ta phát hiện ra tia cực tím trong ánh sáng mặt trời có tác dụng diệt khuẩn, khử trùng. Vào năm 1901 và 1906, con người đã phát minh ra hồ quang thủy ngân, nguồn ánh sáng cực tím nhân tạo và đèn thạch anh có đặc tính truyền ánh sáng cực tím tốt hơn.
Năm 1960, cơ chế khử trùng và khử trùng bằng tia cực tím lần đầu tiên được xác nhận. Một mặt, khi vi sinh vật bị chiếu xạ bởi tia cực tím, axit deoxyribonucleic (DNA) trong tế bào sinh học sẽ hấp thụ năng lượng photon cực tím và vòng cyclobutyl tạo thành dimer giữa hai nhóm thymine liền kề trong cùng một chuỗi phân tử DNA. (thymine dimer). Sau khi dimer được hình thành, cấu trúc chuỗi xoắn kép của DNA bị ảnh hưởng, quá trình tổng hợp các mồi RNA sẽ dừng lại ở dimer, chức năng sao chép và phiên mã của DNA bị cản trở. Mặt khác, các gốc tự do có thể được tạo ra dưới tác dụng của tia cực tím, gây ra hiện tượng quang hóa, từ đó ngăn cản vi sinh vật nhân lên và sinh sản. Tế bào nhạy cảm nhất với các photon cực tím ở dải bước sóng gần 220nm và 260nm và có thể hấp thụ hiệu quả năng lượng photon ở hai dải này, từ đó ngăn chặn sự sao chép DNA. Phần lớn bức xạ tử ngoại có bước sóng từ 200nm trở xuống bị hấp thụ trong không khí nên khó lan truyền trên khoảng cách xa. Do đó, bước sóng bức xạ cực tím chính để khử trùng tập trung trong khoảng từ 200nm đến 300nm. Tuy nhiên, tia cực tím được hấp thụ dưới 200nm sẽ phân hủy các phân tử oxy trong không khí và tạo ra ozone, chất này cũng sẽ đóng vai trò khử trùng và khử trùng.
Quá trình phát quang thông qua sự phóng điện kích thích của hơi thủy ngân đã được biết đến từ đầu thế kỷ 19: hơi thủy ngân được đặt trong một ống thủy tinh và một điện áp được đặt vào hai điện cực kim loại ở hai đầu ống, do đó tạo ra một hiệu điện thế. “vòng cung ánh sáng”, làm cho hơi nước phát sáng. Do độ truyền qua của thủy tinh tới tia cực tím vào thời điểm đó là cực kỳ thấp nên các nguồn ánh sáng cực tím nhân tạo vẫn chưa được sản xuất.
Năm 1904, Tiến sĩ Richard Küch của Heraeus ở Đức đã sử dụng thủy tinh thạch anh có độ tinh khiết cao, không bong bóng để tạo ra đèn thủy ngân cực tím thạch anh đầu tiên, Hanau® Höhensonne nguyên bản. Do đó, Küch được coi là người phát minh ra đèn thủy ngân cực tím và là người tiên phong trong việc sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo để chiếu xạ con người trong liệu pháp ánh sáng y tế.
Kể từ khi đèn thủy ngân cực tím thạch anh đầu tiên xuất hiện vào năm 1904, người ta bắt đầu nghiên cứu ứng dụng của nó trong lĩnh vực khử trùng. Năm 1907, đèn cực tím thạch anh cải tiến đã được bán rộng rãi trên thị trường như một nguồn sáng điều trị y tế. Năm 1910, tại Marseilles, Pháp, hệ thống khử trùng bằng tia cực tím lần đầu tiên được sử dụng trong thực tế sản xuất xử lý cấp nước đô thị, với công suất xử lý hàng ngày là 200 m3/ngày. Khoảng năm 1920, người ta bắt đầu nghiên cứu tia cực tím trong lĩnh vực khử trùng không khí. Năm 1936, người ta bắt đầu sử dụng công nghệ khử trùng bằng tia cực tím trong phòng mổ bệnh viện. Năm 1937, hệ thống khử trùng bằng tia cực tím lần đầu tiên được sử dụng trong trường học để kiểm soát sự lây lan của bệnh rubella.
Vào giữa những năm 1960, con người bắt đầu áp dụng công nghệ khử trùng bằng tia cực tím trong xử lý nước thải đô thị. Từ năm 1965 đến năm 1969, Ủy ban Tài nguyên nước Ontario ở Canada đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá việc áp dụng công nghệ khử trùng bằng tia cực tím trong xử lý nước thải đô thị và tác động của nó đối với các vùng nước tiếp nhận. Năm 1975, Na Uy đưa ra phương pháp khử trùng bằng tia cực tím, thay thế phương pháp khử trùng bằng clo bằng các sản phẩm phụ. Một số lượng lớn các nghiên cứu ban đầu đã được thực hiện về việc áp dụng khử trùng bằng tia cực tím trong xử lý nước thải đô thị.
Điều này chủ yếu là do các nhà khoa học vào thời điểm đó nhận ra rằng clo dư trong quá trình khử trùng bằng clo được sử dụng rộng rãi gây độc cho cá và các sinh vật khác trong vùng nước tiếp nhận. , và người ta đã phát hiện và xác nhận rằng các phương pháp khử trùng bằng hóa chất như khử trùng bằng clo có thể tạo ra các sản phẩm phụ gây quang sai di truyền và gây ung thư như trihalomethanes (THMs). Những phát hiện này đã thôi thúc con người tìm kiếm một phương pháp khử trùng tốt hơn. Năm 1982, một công ty Canada đã phát minh ra hệ thống khử trùng bằng tia cực tím kênh mở đầu tiên trên thế giới.
Năm 1998, Bolton đã chứng minh được hiệu quả của tia cực tím trong việc tiêu diệt động vật nguyên sinh, từ đó thúc đẩy ứng dụng công nghệ khử trùng bằng tia cực tím trong một số phương pháp xử lý cấp nước đô thị quy mô lớn. Ví dụ, từ năm 1998 đến năm 1999, các nhà máy cấp nước Vanhakaupunki và Pitkäkoski ở Helsinki, Phần Lan, lần lượt được cải tạo và bổ sung hệ thống khử trùng bằng tia cực tím, với tổng công suất xử lý khoảng 12.000 m3/h; EL ở Edmonton, Canada Nhà máy cấp nước Smith cũng lắp đặt các thiết bị khử trùng bằng tia cực tím vào khoảng năm 2002, với công suất xử lý hàng ngày là 15.000 m3/h.
Ngày 25 tháng 7 năm 2023, Trung Quốc ban hành tiêu chuẩn quốc gia “Tiêu chuẩn đèn cực tím diệt khuẩn số GB 19258-2003”. Tên chuẩn tiếng Anh là: Đèn diệt khuẩn tia cực tím. Vào ngày 5 tháng 11 năm 2012, Trung Quốc đã ban hành tiêu chuẩn quốc gia “Đèn diệt khuẩn cực tím cathode lạnh số tiêu chuẩn GB/T 28795-2012”. Tên tiêu chuẩn tiếng Anh là: Đèn diệt khuẩn cực tím cathode lạnh. Vào ngày 29 tháng 12 năm 2022, Trung Quốc ban hành "Giá trị giới hạn hiệu quả năng lượng và mức hiệu quả năng lượng tiêu chuẩn Số lượng chấn lưu cho đèn xả khí dùng cho chiếu sáng chung: GB 17896-2022" tiêu chuẩn quốc gia, tên tiêu chuẩn tiếng Anh: Giá trị tối thiểu cho phép về hiệu suất năng lượng và năng lượng Cấp hiệu suất của chấn lưu cho đèn phóng khí dùng cho chiếu sáng chung sẽ được thực hiện vào ngày 1 tháng 1 năm 2024.
Hiện nay, công nghệ khử trùng bằng tia cực tím đã phát triển thành công nghệ khử trùng an toàn, đáng tin cậy, hiệu quả và thân thiện với môi trường. Công nghệ khử trùng bằng tia cực tím dần thay thế các phương pháp khử trùng bằng hóa chất truyền thống và trở thành công nghệ khử trùng khô chủ đạo. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau trong và ngoài nước, như xử lý khí thải, xử lý nước, khử trùng bề mặt, khử trùng không khí, v.v.
Thời gian đăng: Dec-08-2023