Кварцевание метод дезинфекции: что это, как делается домашних условиях, стоимость аппарата для квартиры

Правила использования кварцевой лампы для дезинфекции помещений
В медицинских центрах применяют ультрафиолетовое обеззараживание для очистки воздуха, но в последнее время его используют для дезинфекции домашних помещений, воды, человека с помощью УФ-лучей, проходящих через кварц.
  • Бытовые приборы для кварцевания различаются по виду, размеру и интенсивности излучения. Для домашних условий подходит кварцевая лампа небольшого размера с наименьшим излучением ультрафиолета. 
  • Есть излучатели, при работе которых, присутствие людей, домашних животных и комнатных растений запрещено. 
  • Кварцевать помещение необходимо, если в нем есть люди с инфекционными и вирусными заболеваниями. Однако, стоит учитывать, что излучение кварцем приносит не только пользу, но и вред, поэтому его нужно использовать правильно. 

Содержание

Область применения

Кварцевание применяют в:
  1. Медицинских учреждениях. Обеззараживание палат защищает человека от вредной микрофлоры. Воздух становится чистым в течение получаса, и остается таким целых 12 часов. Бактерицидное кварцевание применяют в операционных и стерильных комнатах. 
  2. Детских учреждениях. Это необходимо для предотвращения заболеваний у детей. Для очистки воздуха применяют приборы закрытого типа, считающиеся безопасными. В детских садах и школах они состоят из увиолевого стекла, непропускающий озон. Из-за этого проветривание помещения необязательно. 
  3. Домашних помещениях. Кварцевание применяется для предотвращения бактерий, вызывающих аллергию. УФ-лучи проникают в пыль, очищают воздух и избавляют дом от бельевых клещей. 
  4. Обеззараживание воды. Когда работает аппарат открытого вида образуется озон. Он устраняет в воде неприятные запахи, опасные микроорганизмы. Такая дезинфекция очищает воду от вредной микрофлоры, а хлорка только на 90%. 

Принцип работы

  • Кварцевая лампа состоит из плотно герметичной колбы, которая наполнена ртутью. 
  • Через нее проходит электроток и из-за этого появляется излучение, уничтожающее микробы. 
  • Если ее стекло состоит из кварца, то излучение проходит вместе с озоном.
  •  Для людей и животных он опасен, поэтому при обеззараживании помещений они должны отсутствовать, а затем после процедуры комнату следует проветрить.  
  • Это облучение увеличивает защитный иммунитет организма, а также нормализует дыхательную систему. 
  • Колба бактерицидного излучателя покрыта защитным слоем, который не дает озону образоваться. 
  • Это делает приборы неопасными для живых организмов, в отличие от кварцевых. 
  • Однако, присутствие людей в момент кварцевания необходимо исключить. 

Что убивает кварцевание?

  • В воздухе находится много вредных микробов, попадающих в организм воздушно-капельным путем. Против бактерий помогут ультрафиолетовые лампы.
  • УФ-лучи нарушают ДНК бактерий, что не позволяет им размножаться и приводит к гибели. 
  • Кварцевание помещений помогает очистить их от инфекционных заболеваний. 
  • Кварцевание используют против болезней горла, кожных заболеваний, суставных болей.
  • Уничтожая микробов с помощью ультрафиолета, кварцевый аппарат способствует лучшей регенерации кожи и вместе с иммунной системой помогает организму бороться с инфекциями. 
  • Разновидности аппаратов для помещений УФ-излучатели для обеззараживания помещений уничтожают 99% вредных бактерий. 

Есть два типа кварцевых приборов:

  1. Озоновые (открытые) аппараты. В процессе работы они излучают озон, поэтому пользоваться таким типом стоит при отсутствии людей и комнатных растений. Этот метод дезинфекции эффективен, потому что уничтожаются микробы, которые попадают под действие лучей. Если УФ-излучение попадет на кожу, то это спровоцирует появление ожогов, онкологических заболеваний, приведет к болезням сердца. Человек, находящийся в комнате, где проводится дезинфекция, должен быть одет в защитный костюм и соблюдать правила безопасности. 
  2. Безозоновые (закрытые) аппараты. Эти приборы изготавливают из увиолевого стекла, препятствующее образованию озона. Их можно использовать в домашних помещениях в присутствии людей, но у аппарата есть недостатки. Он снижает возможность распространения бактерий, но не устраняет их полностью. Для профилактики безозоновые аппараты подходят, однако, если в комнате находится зараженный человек, в этом случае их эффект снижается. 

Как правильно проводить дезинфекцию (дом, квартира, палата):

  • При включенном приборе стоит выйти из помещения и закрыть дверь. 
  • Его можно поставить на пол и стол, установить на стену или потолок. 
  • При этом важно соблюдать правила эксплуатации: эффект облучения работает только на открытых участках; необходимо вытирать пыль в комнате, иначе УФ-излучение не попадет в нижние слои пыли через верхние; следует составить расписание включения лампы, чтобы в это время в комнате никого не было. 
  • Необходимое время для кварцевания помещения составляет 40 минут в день. После отключения дайте прибору 20 минут на остывание.

Что такое кварцевая дезинфекция? на сайте — ses-rb.ru

Где применяется кварцевая дезинфекция?

Кварцевая дезинфекция должна проводиться в:

  • Медицинских учреждениях. Проведение работ по обеззараживанию палат обеспечивает защиту человека от воздействия вредной микрофлоры. Благодаря этому воздух очищается в течение 30 минут, результат сохраняется в течение 12-ти часов. Кварцевание бактерицидное используют в стерильных и операционных комнатах.
  • Квартирах, домах. Здесь кварцевание проводится также для предотвращения бактерий, которые вызывают аллергию. Ультрафиолетовые лучи способны проникнуть в пыль, они могут очистить воздух и избавить  дом от бельевых клещей.
  • Детских учреждениях. Здесь кварцевание проводится, чтобы предотвратить  различного рода заболевания у детей. Чтобы очистить воздух используют приборы закрытого типа, которые считаются безопасными. В детских садах и школах они состоят из увиолевого стекла, который не пропускает озон, поэтому проветривать помещение необязательно.
  • Для обеззараживания воды. В том случае, если работает аппарат открытого вида, то образуется озон, который устраняет неприятные запахи, а также опасные микроорганизмы из воды. Такой вид дезинфекции может очистить водную среду от вредной микрофлоры (например, хлорка может очистить только на 90%).

Как работает кварцевая лампа?

В состав кварцевой лампы входят герметичная колба, наполненная ртутью, через которую проходит электрический ток, из-за которого возникает излучение, которое уничтожает микробы. 

В том случае, если стекло лампы состоит из кварца, излучение может проходить с озоном. Для животных и людей он является опасным, поэтому кварцевую лампу нельзя использовать при присутствии людей, после проведения данной процедуры, комнату необходимо проветрить.

О включенной кварцевой лампе

Бактерицидное излучение применяется против воздействия вредных микроорганизмов, а также уменьшения количества инфекционных заболеваний в детских и медицинских учреждениях. 

Такое облучение способно обеспечить защиту здоровья и нормализацию работы дыхательной системы.

Колба бактерицидного излучателя имеет слой, обеспечивающий защиту и не дающий образоваться озону, поэтому эти приборы являются неопасными для живых организмов в отличие от кварцевых, но нахождение людей в помещении во время кварцевания нужно исключить.

Что убивает кварцевание?

В воздухе находится большое количество вредных микробов, которые попадают в организм воздушно-капельным путем. Против бактерий можно использовать  УФ-лампы. Кварцевание помещений способно очистить их от взбудителей инфекционных заболеваний.

Виды аппаратов для помещений

Ультрафиолетовые излучатели способны уничтожить 99% вредных бактерий.

Имеется 2 вида кварцевых приборов:

  • Безозоновые аппараты (закрытые)Они изготавливаются из увиолевого стекла, которое не позволяет озону образоваться. Их можно применять в домашних помещениях при людях, но у данного аппарата есть недостатки. Такие аппараты снижают уровень возможного распространения бактерий, но не способны устранить их полностью. Непосредственно для проведения  профилактики безозоновые аппараты подойдут, но, если в комнате присутствует зараженный человек, эффект уже снижается.
  • Озоновые аппараты (открытые)Во время их работы излучается озон, поэтому применять его можно лишь при отсутствии комнатных растений и людей. Данный метод дезинфекции является эффективным, так как микробы, попадающие под действие лучей, уничтожаются. Если ультрафиолетовое излучение попадет на кожу, то могут появиться ожоги, онкологические заболевания, а также болезни сердца. Человек, который находится в помещении, в которой осуществляется дезинфекция, должен обязательно надеть в костюм, обеспечивающий защиту, и соблюдать правила безопасности.

Как нужно проводить дезинфекцию?

Когда прибор включен, нельзя присутствовать в помещении. Этот аппарат можно поставить на пол и стол или же установить на потолок или стену.

Также обязательно необходимо соблюдать правила эксплуатации:

  • нужно вытирать пыль в комнате;
  • эффект будет виден исключительно на открытых участках;
  • необходимо составить расписание, по которому включается лампа, чтобы вы знали, когда именно нельзя заходить в комнату.

Время для проведения кварцевания помещения составляет 40 минут в день, после завершения работы нужно дать прибору остыть в течение 20 минут.

Кварцевая лампа против коронавируса (COVID-19): научные исследования

Дезинфекция в период пандемии — что-то гораздо большее, чем мытье рук с мылом или влажная уборка. Из-за распространения коронавируса ученые всего мира ищут надежные и недорогие способы профилактики COVID-19 и обеззараживания. Человечество давно обратило внимание на дезинфицирующие свойства ультрафиолетового излучения. Эксперты рассказывают, насколько эффективны кварцевые лампы в борьбе с коронавирусом.

Ультрафиолетовая (кварцевая) лампа против коронавируса

Немного истории

Уильям Гершель в 1800 году открыл, что свет имеет невидимый человеческим глазом спектр. Через год Иоганн Вильгельм Риттер доказал существование излучения с длиной волны короче фиолетового (доступного для нашего зрения). Его назвали ультрафиолетовым (от латинского слова ultra — «сверх», «чрезмерно») — «с чрезмерно короткой по сравнению с фиолетовым диапазоном длиной волны» или сокращенно — УФ.

Сидя дома перед закрытым окном, невозможно получить загар, поскольку обычное стекло не пропускает ультрафиолет. Для УФ-ламп используется специальное стекло — кварцевое. Отсюда и название ламп. Процедуры ультрафиолетового облучения называются «кварцевание». В медицинской практике светильники для обеззараживания помещений впервые стали использовать массово во времена Первой мировой войны.

Подробнее об особенностях и видах УФ-приборов можно узнать здесь: Ультрафиолетовые (УФ) лампы и приборы.

Как УФ-лампа действует на организм

Почти сто лет понадобилось науке для обнаружения бактерицидного (способного убивать микроорганизмы) свойства ультрафиолета и создания УФ-лампы.

Ученые проводили опыты, исследования, чтобы понять, как именно этот свет воздействует на микробы:

  1. Молекула ДНК состоит из двух нитей, связанных вместе четырьмя основаниями: аденином, цитозином, гуанином, тимином.
  2. Последовательность этих связей формирует «инструкции» для воспроизведения генома клетки.
  3. Под действием излучения происходит слияние тиминовых оснований, вследствие чего нарушается цепочка ДНК.
  4. Поскольку структура ДНК становится неправильной, живая клетка теряет способность к воспроизведению.
  5. У большинства вирусов, среди которых и COVID-19, геном представлен однонитчатой РНК, где тимин заменен урацилом. Эта структура обеспечивает транспортировку и размножение патогенов.
  6. Ультрафиолетовые лучи не дают транспортной РНК связаться с аминокислотами и останавливают синтез новых молекул. В результате вирус или бактерия не могут размножаться.
  7. При продолжительном воздействии ультрафиолета происходит разрушение клеточных структур и гибель микроорганизма.

Практическая польза от кварцевания

Врачи применяют эту процедуру для лечения и профилактики. Кварцевание с нарушением техники безопасности может быть опасным для здоровья. Ультрафиолетовое излучение по своей природе неоднородно и по-разному влияет на живые организмы.

В зависимости от длины различают такие виды волн:

  • длинные (А) диапазон — 400–315 нм;
  • средние (В) — 315–280 нм;
  • короткие (С) — 280–120 нм;
  • экстремальные — 121–10 нм.

Ультрафиолетовый свет с длиной волны 205–315 нм убивает микроорганизмы. Кварцевые лампы, способные генерировать такие лучи, используют для обеззараживания воздуха в помещениях. О них подробнее советуем почитать здесь: Описание и правила использования кварцевой лампы для дезинфекции помещений.

В больницах, лабораториях стоят устройства с кварцевым стеклом, которое пропускает мягкое и жесткое излучение. «Побочным эффектом» от работы такой лампы является продуцирование озона. Он тоже обладает бактерицидными свойствами. Для использования в терапевтических целях и домашнего применения подходят приборы с увиолевым стеклом, поглощающим жесткое излучение. Эти лампы менее опасны, их можно включать в присутствии человека.

Наряду с противомикробным действием, доказан ранозаживляющий эффект УФ-лучей. Они поднимают иммунитет, снимают воспаление. Даже в домашних условиях можно использовать лампу для облегчения симптомов ОРВИ и ОРЗ.

Читайте подробнее про облучатель «Солнышко ОУФК 01».

Под воздействием лучей с длиной волны 315–400 нм в клетках эпидермиса образуется витамин Д, а кожа приобретает красивый бронзовый оттенок. Это свойство ультрафиолета используется в таких целях:

  • получение загара в соляриях;
  • облучение для профилактики и лечения рахита у ребенка;
  • в сельском хозяйстве для укрепления костно-мышечной системы молодых животных.

Свет длинноволнового диапазона (А) способен превращать токсическое вещество билирубин в безвредные соединения, которые через несколько часов самостоятельно выводятся из организма. Это позволило широко применять УФ-лучи для лечения желтухи новорожденных.

Читайте также: Эффективность использования синей лампы – инструкция по применению.

Убивает ли ультрафиолет коронавирус

В 30-х годах прошлого столетия у домашних птиц ученые впервые обнаружили новые вирусы. Их геном содержал РНК. Семейство за булавовидные включения липидной оболочки, которые при рассматривании под электронным микроскопом напоминают солнечную корону, назвали коронавирусами.

Сейчас известно 40 представителей этой группы. Лишь 7 из них являются болезнетворными для людей. За пандемию 2020 года «отвечает» совсем «молодой», пока не достаточно изученный наукой, вирус SARS-CoV-2. Нехватка информации порождает массу слухов и мифов.

Непроверенные результаты исследований часто выдаются за истину. В некоторых СМИ и интернете появилась информация о том, что вирус мгновенно гибнет под жарким солнцем, а, значит, и под ультрафиолетовой лампой. Но это не совсем так.

Доказано следующее:

  • Коронавирусы погибают при облучении ультрафиолетом с длиной волны 254 нм в дозе от 339 до 423 мкВт*с/см².
  • В зависимости от мощности кварцевой лампы, среднее время гибели коронавируса равно примерно 15–60 минут.

Облучение SARS-CoV-2 ультрафиолетом на протяжении 60 минут в питательной среде приводило к полному отсутствию вирулентности. То есть вирус не погибал, но терял способность инфицировать. Более длительное и мощное воздействие вызывало гибель микроорганизмов.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, ультрафиолетовые лампы с определенным диапазоном длины волны могут уничтожать находящиеся в воздухе вирусные частицы, не причиняя вреда человеку.

Полезное видео по теме:

Поможет ли УФ-лампа от COVID-19

Под действием ультрафиолета коронавирус либо погибает, либо становится неспособным к размножению, в зависимости от дозы и времени облучения. Но УФ-лучи не могут проникнуть внутрь организма и убить SARS-CoV-2 в легких или других органах. Поэтому вылечить COVID-19 с помощью ультрафиолетовой лампы невозможно.

Кварцевание в домашних условиях

Зато облучение открывает широкие перспективы для бесконтактной инактивации вирусной инфекции. Различают два вида кварцевых аппаратов:

  • открытые — при их работе выделяется озон;
  • закрытые — их изготавливают из увиолевого стекла, препятствующего выходу озона и жесткого излучения.

Для дома рекомендуется использовать устройства второго типа. Оно позволяет безопасно обеззаразить квартиру. При проведении кварцевания следует четко придерживаться инструкции производителя, чтобы никому не навредить.

Особенности работы, преимущества и недостатки каждой модели ламп подробно описаны здесь: https://lampasveta.com/ultrafioletovye/ul-trafioletovaya-lampa-v-bor-be-s-koronavirusom#i-4.

Допустимо ли кварцевать медицинские маски

В условиях пандемии коронавируса особо остро стоит вопрос дезинфекции разных поверхностей. Если ручки дверей и выключатели можно обработать антисептиками, то с крупными предметами, одеждой и средствами индивидуальной защиты все обстоит гораздо сложнее.

Ультрафиолетовые лучи убивают не только SARS-CoV-2, но и другие болезнетворные микроорганизмы, которые больной человек выделяет при кашле, чихании, разговоре.

Путем кварцевания можно стерилизовать:

  • стены, двери, окна;
  • детские игрушки;
  • одежду, обувь, медицинские маски;
  • смартфоны, клавиатуру компьютера.

Но при этом, каждый квадратный сантиметр поверхности должен подвергаться воздействию ультрафиолета. По мнению ученых, на участках изделия, попавших в тень, частицы коронавируса сохранят свою активность.

УФ-лучи не убивают COVID-19 так быстро, как спиртсодержащие дезинфицирующие растворы. Поэтому обязательно выдерживать время обработки. Ученые рекомендуют проводить сеанс домашнего кварцевания в течение 30–60 минут.

Эксперты ВОЗ настоятельно предостерегают от дезинфекции ультрафиолетом рук или любых других участков тела!

Попытка избавиться от инфекции таким образом может закончиться развитием эритемы, ожогов, катаракты, новообразований кожи.

Над способом стерилизации средств индивидуальной защиты работают ученые разных стран. Было предложено соорудить своеобразный конвейер, на котором расправленные маски движутся между двумя рядами кварцевых облучателей.

Соорудить самостоятельно такую конструкцию нереально, но можно использовать домашнюю лампу. Как продезинфицировать медицинскую маску, подробно рассказано здесь.

Основное правило: при стерилизации с помощью УФ-облучения воздействию прямых лучей должны подвергаться все поверхности и части изделия.

Рекомендуем видео по теме:

Меры предосторожности

Медики напоминают, что кварцевание при небрежном отношении может быть опасным. Противопоказания для УФ-облучения кварцевой лампой с лечебной целью (горло, раны, поврежденные участки кожи, солярий):

  • аллергия на солнечные лучи, индивидуальная непереносимость;
  • онкологические и аутоиммунные заболевания;
  • туберкулез в открытой форме;
  • патологии почек, ЖКТ, щитовидной железы;
  • проблемы с артериальным давлением, высокий холестерин.

При дезинфекции помещения УФ-лучи не будут непосредственно действовать на организм. Поэтому ограничений нет.

Читайте также: Как защитить глаза от ожога кварцевой лампой – лечение и меры предосторожности.

При кварцевании озоновой лампой нужно выполнять такие требования:

  • На время обработки из комнаты должны выйти люди и домашние животные. Растения нужно вынести.
  • Если кому-то необходимо находиться в комнате, важно использовать защитный костюм и очки. Это поможет избежать ожогов кожи и роговицы глаз.
  • Кварцевание проводят при плотно закрытых дверях.
  • После выключения кварцевой лампы — обязательное проветривание.

Обычно достаточно от 5 до 10 минут. Если ощущается специфический запах (как после грозы), проветривание продолжают до полного исчезновения аромата.

Какую лампу выбрать для дома

Прежде чем покупать облучатель для дезинфекции квартиры, ознакомьтесь с информацией, представленной здесь: Полный обзор и правила выбора ультрафиолетовой лампы.

Перед покупкой постарайтесь ответить на следующие вопросы:

  • Для какой цели нужна кварцевая лампа.
  • Важнее портативная (переносная) или стационарная (устанавливается один раз в определенном месте) модель.
  • Сможете ли вы самостоятельно правильно организовать кварцевание.

От этого будет зависеть, насколько мощную лампу, с каким диапазоном волн, за какую цену выбирать. Внимательно прочитайте инструкцию, ознакомьтесь с отзывами пользователей на нашем сайте.

Интересное видео по теме:

Читайте также: Как выбрать ультрафиолетовый облучатель рециркулятор воздуха: Дезар, Кронт.

Заключение

Пока ученые стремятся разработать вакцину и найти действенные препараты для лечения COVID-19, идет внедрение строгих мер профилактики, включающих изоляцию заболевших и масочный режим. Вы можете самостоятельно проводить обеззараживание поверхностей и помещений с помощью ультрафиолетовой лампы. УФ-облучение — эффективный и действенный метод борьбы с коронавирусом. Главное — правильно использовать его и придерживаться инструкции.

Российские врачи предложили действенный способ профилактики коронавируса

+ A —

Спасет облучение помещений и людей ультрафиолетом

Тревожный звонок в редакцию рядового врача не удивил: сегодня многие россияне напуганы стремительным распространением коронавируса. Удивило другое: простой способ оградить нашу страну от проникновения этой заразы. Врач общей практики высшей квалификационной категории с 50-летним стажем Нина КАМАНИНА, позвонившая в редакцию, убеждена: коронавирус 2019-nCoV, как и любой вирус, можно уничтожить с помощью обычного кварцевания (облучения ультрафиолетом) помещений аэропортов и вокзалов, куда массово прибывают иностранцы, в том числе из Китая — главного очага этой опасной инфекции. Сможет ли обычная кварцевая лампа побороть столь коварный вирус?

МНЕНИЕ РЯДОВОГО ВРАЧА

— Я возмущена тем, что у нас все еще не организован настоящий санитарно-эпидемиологический контроль за ситуацией с угрожающим смертельным коронавирусом, — с волнением в голосе начала наша постоянная читательница, врач по профессии, проработавшая на ниве медицины полвека, Нина Каманина. — Во-первых, этот вирус признан особо опасной инфекцией. Во-вторых, в Китае уже закрыты целые города и многое делается, чтобы снизить смертность в своей стране и вероятность утечки вируса в другие страны. Там поняли, что сегодняшние цифры (десятки умерших от заражения) в ближайшее время могут вырасти до показателей со многими нулями. Почему же в России, куда начали возвращаться с новогодних каникул тысячи людей, в плане санэпидконтроля мало что предпринимается?

Как врач считаю: надо срочно проводить санацию (кварцевание) ультрафиолетом вокзалов и аэропортов, а также московского метро. Доказано практикой десятилетий: обеззараживание, стерилизация  с помощью ультрафиолетовых ламп полностью уничтожает вирусы, бактерии. Такая обработка и сегодня проводится в операционных, в родильных домах, кто-то даже делает это дома. При этом убиваются не только вирусы, но и любая микрофлора, стафилококки и другие возбудители. 

Сегодня можно установить такие лампы (есть напольные) на вокзалах, в аэропортах и обязательно в метро (это самые серьезные очаги инфекции). Хотя бы в Москве, где наибольшая скученность в нашей стран. А как часто это делать, должны решить эпидемиологи. Возможно, это потребует дополнителных финансовых расходов. Но людские потери не возместить ничем. Да и денежных затрат в случае эпидемии потребуется значительно больше, чем на этапе профилактики заболеваний. Ведь пока санэпидемиологи медлят, вирус и на нашу страну может обрушиться как снежный ком. И тогда никому мало не покажется.

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА-ИНФЕКЦИОНИСТА:

— Да, действительно, кварцевание могло бы оградить от опасного коронавируса, который может проникнуть в Россию с заболевшими, прибывающими в первую очередь из Китая, — ответила опытный эксперт-инфекционист, зав. кафедрой детских инфекций РНИМУ им. Н.И.Пирогова, д.м.н., профессор Людмила МАЗАНКОВА. — Такая дезинфекция помогает избавиться от любых вирусов и бактерий. Влияет на все респираторные заболевания. А коронавирус — это и есть возбудитель острой респираторной инфекции, проявляющейся интоксикационным синдромом и катаром респираторного или пищеварительного тракта. Патология обычно протекает в виде ринофарингита или гастроэнтерита. А начинается как обычное ОРЗ.  

С точки зрения науки. В результате кварцевания погибают все инфекционные микроорганизмы (в воздухе и на поверхностях): вирусы, бактерии, плесень, грибки, дрожжи, споры и др. Это достигается путем поглощения дозы ультрафиолетового излучения молекулами ДНК микробов. Можно обеззараживать не только воздух и поверхности помещений, но проводить даже общее кварцевание всего тела человека и отдельных его участков (ухо, горло, нос, кожа). Сегодня этот способ широко применяется в медучреждениях.  

Изучение ультрафиолетового излучения началось в 1800 году. В медицине его начали применять почти сто лет спустя, в 1892 году, когда было обнаружено благотворное влияние ультрафиолета, который уничтожает бактерии и микробы. Впервые кварцевая лампа для медицинского применения была изготовлена лишь в 1906 году.

Опубликован в газете «Московский комсомолец» №28183 от 31 января 2020

Заголовок в газете: Кварцевание в помощь

Ультрафиолетовая стерилизационная коробка для повторного использования одноразовых масок
В последнее время возник большой интерес к использованию ультрафиолетового излучения в качестве потенциального способа стерилизации защитного оборудования для повторного использования, например, такого как дорогостоящие маски типа «N95».

В этой статье я бы хотел описать сборку коробки для обеззараживания предметов ультрафиолетовым излучением и немного проанализировать методы ультрафиолетовой стерилизации.

Минутка заботы от НЛО


В мире официально объявлена пандемия COVID-19 — потенциально тяжёлой острой респираторной инфекции, вызываемой коронавирусом SARS-CoV-2 (2019-nCoV). На Хабре много информации по этой теме — всегда помните о том, что она может быть как достоверной/полезной, так и наоборот.
Мы призываем вас критично относиться к любой публикуемой информации

Официальные источники
Если вы проживаете не в России, обратитесь к аналогичным сайтам вашей страны.
Мойте руки, берегите близких, по возможности оставайтесь дома и работайте удалённо.

Читать публикации про: коронавирус | удалённую работу


Описание предмета статьи


Nuke Box – это коробка, созданная для стерилизации поверхностей предметов, помещенных в эту коробку. Прежде всего я имею ввиду медицинские маски, которых, похоже, не хватает везде. И хотя восстановленные маски не идеальны, но когда приходится выбирать между этим и отсутствием защиты вообще, то лучше иметь хоть что-то, чем ничего.

Stanford Medicine только что выпустила исследование методов стерилизации сухим горячим воздухом, паром и УФ-стерилизацией и как они влияют на производительность масок N95 простерилизованных такими методами.

Теория УФ-стерилизации


Обеззараживание ультрафиолетовым излучением — это способ повредить ДНК-патогенных микроорганизмов так, чтобы они потеряли способность к размножению и, следовательно, сделать их стерильными.

Вирусы особенно чувствительны к этому, потому что у них нет клеточных стенок или клеточной мембраны. Используя фотоны высокой энергии в диапазоне короткого ультрафиолета, можно повредить ДНК патогенных микроорганизмов.

Ультрафиолетовое излучение принято разделять на три диапазона длин волн.

Длинноволновое ультрафиолетовое излучение (UV-A) с длинной волны 315–400 нм многим знакомо по черным лампам на дискотеках, излучение которых делает сияющими в полумраке танцпола белые футболки, шнурки, браслеты, глаза и даже улыбки танцующих. Эти же лампы можно встретить в детекторах банкнот.

Средний ультрафиолет (UV-B c длиной волны 280–315 нм) — это то, что дает вам солнечный ожог и, в перспективе, рак кожи.

И наконец коротковолновый ультрафиолет (UV-C c длиной волны 100–280 нм) является бактерицидным и полностью поглощается озоновым слоем в нашей атмосфере, что также означает, что это излучение не встречается в окружающей нас природе. Мы можем получить этот ультрафиолет искусственным способом используя специальные лампы, содержащие ртуть, и современные светодиоды UV-C.

Держите эту информацию в голове, когда работаете с ультрафиолетовым излучением. Важно использовать средства защиты и прикрывать свое тело, глаза и любые открытые раны от ультрафиолетового излучения, поскольку оно может повредить ДНК в клетках человека (т.е. стать причиной рака).

Способность повреждать болезнетворные микроорганизмы не зависит от интенсивности УФ-лампы, а зависит от полученной ими дозы. Это накопительный эффект, очень похожий на радиацию, поэтому если вы достаточно долго облучаете поверхность, то можно сделать ее стерильной. Это также означает, что вы можете управлять скоростью стерилизации оборудования, поскольку увеличение интенсивности излучения увеличит мощность дозы, полученную патогенными микроорганизмами.

Доза измеряется в мкВт*с/см2 (микроватт секунда на квадратный сантиметр) или иногда используется мкДж /см2 (микроджоуль на квадратный сантиметр). Хотя необычные единицы измерения пугают, но формула для расчета дозы довольно проста:

Доза = (Интенсивность излучения в этой конкретной точке) х (время воздействия излучения)

Например, в моём случае я использую бактерицидную лампу мощностью 10 Вт с номинальной мощностью 2,7 Вт спектре УФ-излучения с длинной волны 254 нм. Это излучение в точке на расстоянии 7 см от лампы теоретически дает интенсивность в 1364 мкВт/см2. Вычисления будут чуть позже.

Источник

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением достаточно простое в использовании. Вы берете коротковолновую ультрафиолетовую лампу и светите ею на поверхность, которую хотите обеззаразить.

На практике расчет интенсивности излучения в конкретной точке зависит от формы используемого источника излучения. Если мы сделаем некоторые очевидные допущения, расчет интенсивности может быть довольно простым. Допустим, что:

  1. Излучаемая источником света мощность равномерна по всей его поверхности.
  2. Расстояние ( r ) до точки, в которой рассчитывается интенсивность, очень мало по сравнению с длиной (L) источника излучения (при этом r << L).

Используя такие допущения, мы можем вычислить теоретическую интенсивность распределенную на цилиндрической поверхности на расстоянии r от ультрафиолетовой лампы.

Интенсивность = Общая мощность ультрафиолетового источника излучения) / (Площадь поверхности цилиндра)

Т.е.
Интенсивность = P / (2 * PI * r * L), где
P — излучаемая лампой мощность, L – длина лампы, r – расстояние до точки, где мы хотим измерить интенсивность.

Я попытался сделать красивый компьютерный чертеж, чтобы проиллюстрировать это, но разочаровался и вместо этого нарисовал его вручную как-то так:

Таким образом при условии идеальных условий, при использовании лампы длинною в 45 см, и которая излучает в ультрафиолете мощность 2,7 Вт, интенсивность составит 1364 мкВт/см2 в точке на расстоянии 7 см от лампы. Это фактические значения для данной конструкции. Далее мы можем использовать полученное значение интенсивности и рассчитать время, теоретически необходимое для стерилизации поверхности от конкретного вируса.

Возможно, вы заметили, что я упомянул, что, хотя я использую лампу мощностью 10 Вт, но ее мощность в коротком ультрафиолете составляет всего 2,7 Вт. Это одна из ключевых характеристик ламп, поскольку остальная мощность излучается в других спектральных диапазонах электромагнитного излучения — красивый синий свет, который мы можем видеть, и в виде тепла.

Конечно, наши допущения очень идеальны, и мы имеем дело с реальной системой. На концах лампы будут наблюдаться побочные эффекты, мощность излучения может быть распределена неравномерно, лампам потребуется время на прогрев и т. д. Следовательно, мы можем взять нашу идеальную модель стерилизатора и спроектировать её с таким запасом, чтобы наверняка чувствовать себя безопасно. Вот почему для нейтрализации SARS-CoV-2 требуется 3,67 секунды теоретически в идеальных условиях, а в практических медицинских исследованиях называются цифры от 300 секунд (5 минут) до 1800 секунд (30 минут). Любые ошибки будут трагичными, поэтому все исследователи очень осторожны в оценках необходимого времени стерилизации.

Прежде чем мы приступим к сборке Nuke Box, сделаем два заявления о:

  • Сотрудничестве: было бы здорово поработать с лабораторией, которая может помочь экспериментально определить результат работы этой конструкции, особенно для Covid-19. Если вы можете помочь нам проверить полученные показатели стерилизации, особенно для коронавируса Covid-19, сообщите нам об этом. Мы хотели бы сотрудничать, чтобы подтвердить работоспособность этой конструкции, а также внести в неё улучшения.
  • Ответственности: этот дизайн подпадает под действие закона доброго самаритянина (https://definitions.uslegal.com/g/good-samaritans/). Мы не можем взять на себя ответственность, если что-то пойдет не так с этой конструкцией. Это странные времена, и мы стараемся как можно быстрее освоить новые знания.

Сборка Nuke Box


Ниже будет пошагово описано как я построю стерилизационную коробку, в которой маски будут расположены на расстоянии не более 7 см от верхнего и нижнего источников ультрафиолетового излучения.

Прежде всего — это БЕЗОПАСНОСТЬ! Пожалуйста, закройте плотной одеждой открытые участки кожи вашего тела, любые имеющиеся повреждения вашей кожи и наденьте защитные очки от ультрафиолета. Также старайтесь не проводить слишком много времени в непосредственной близости от источников излучения, пока они включены.

В данной инструкции я буду использовать заводские ультрафиолетовые светильники (электронные пуско-регулирующие аппараты для розжига бактерицидных ламп могут отличаться большим током от светильников для стандартных ламп). Светильники могут быть легко приобретены и поставляются с необходимыми компонентами (балласт, стартер, размер лампы T8) и проводами. Я также буду использовать ультрафиолетовые бактерицидные лампы. В произведенных в Японии лампах это будет серия GL (в данном случае Toshiba GL-10), которая обозначает бактерицидную лампу и производится Panasonic, NEC и Toshiba. Они поставляются в номинальной мощности от 10 Вт до 40 Вт и в разных размерах. В США это будет серия TUV (Tubular UltraViolet) от Philips Lighting.

Это специальные ртутные люминесцентные лампы низкого давления. Подогреваемый катод за счёт термоэлектронной эмиссии электронов ионизирует атомы ртути, заставляя их испускать свет с различными частотами, одна из которых имеет длину 254 нм. Это очень близко к пику поглощения ДНК на длине волны 260 нм и энергии фотонов, которые сталкиваются с ДНК, повреждая ее и лишают болезнетворные микроорганизмы возможности размножаться.

Лампы также выделяют некоторое количество видимого света и тепла. Вот что придает им прохладное, кибер-панковское свечение…

Сборка стерилизационной коробки на самом деле будет довольно простой. Я возьму два сплошных пластиковых ящика и положу их друг на друга. Также я закреплю внутри проволочный корд и буду использовать канцелярские зажимы для бумаг из пружинной стали для фиксации масок на шнуре.

Я начинаю работу со сверления отверстий в одном из двух пластиковых ящиков с интервалом, который соответствует ширине маски N95, и которая составляет около 15 см.

Далее следует установить люминесцентные светильники внутри пластиковых ящиков. Я решил просверлить отверстие и отрезать кабель, чтобы я мог установить светильники внутри и оставить их выключатель снаружи. Я делал это в основном для собственного удобства и потому, что умею работать с электричеством и пайкой. По правде говоря, вам не нужно выполнять эту часть инструкции, и вы можете просто оставить кабели нетронутыми и вытащить их наружу через стык ящиков, чтобы вам не пришлось делать какие-либо обрезки или пайки проводов.

Я просверлил несколько отверстий в пластиковых ящиках и зафиксировал на месте флуоресцентные лампы гайками и болтами.

Затем протяните корд через просверленные отверстия, чтобы сделать своеобразные бельевые веревки для крепления внутри коробки стерилизуемых масок. Я сделал двойную бельевую веревку, потому что важно, чтобы маска была ориентирована так, чтобы лампы светили на неё сверху и снизу.

Второй светильник я прикрепил ко дну второго пластикового ящика. Здесь нет необходимости монтировать корд.

Теперь мы можем соединить два ящика, добавьте кухонный таймер и мы получили Nuke Box.

Я надеюсь, что это полезная инструкция. Я лично заинтересован в стерилизации масок для повторного использования. Мать и сестра моей жены — медсестры, работающие в больницах и клиниках в Мельбурне и Лондоне. В клинике моей свекрови нет достаточного количества масок, и, вероятно, то же самое происходит в Великобритании. Я надеюсь, что, если им в конечном итоге придется использовать повторно свои маски, то есть способ сделать это безопасным для них и их пациентов.

Улучшения


Вот некоторые из улучшений, которые я бы сделал:

Большей мощности лампы: это всего лишь прототип. Если бы мы хотели массово стерилизовать маски, мы бы использовали лампы мощностью 40 Вт. Стерилизатор сможет размещать больше масок и стерилизовать их быстрее.

Больше мощности излучения: мы также можем разместить несколько источников излучения сверху и снизу. Установив два источника излучения и один ряд масок, можно удвоить интенсивность облучения каждой маски. Это сократит время стерилизации вдвое.

Большая коробка: Я бы также попытался разместить как можно больше масок, не затеняя друг друга. Вот примерная схема с двумя рядами масок. Если что-то подобное будет применяться для массовой стерилизации, вам необходимо оптимизировать время и количество масок, которые можно стерилизовать в каждом цикле. Вот грубый пример того, как я тестировал вставку двух рядов масок в прототип Nuke Box. Вы можете поместить 6 масок в этот прототип.

Если вы сделали стерилизатор с полноразмерной люминесцентной лампой мощностью 40 Вт с несколькими лампами сверху и снизу, то вы могли обработать намного больше масок при каждом запуске цикла стерилизации.



Комментарий к статье от себя: я два года назад приобрел на Aliexpress такую УФ лампу

Она аналогична применяемым в этой конструкции, но в комплекте есть удобный таймер на 5,15,30, 60 минут с отложенным запуском. И светильник имеет возможность последовательно нарастить цепочку из нескольких таких ламп.

Также рекомендую недавнюю статью на Хабре Коронавирус 2019-nCoV. FAQ по защите органов дыхания и дезинфекции.

Примечательно, что для всех четырех протестированных классов вирусов для 99% инактивации потребовалась в 2 раза большая доза ультрафиолета, чем нужна была для достижения 90% инактивации. Кроме того установили, что воздушно-капельные вирусы с одноцепочечной нуклеиновой кислотой (РНК и ДНК) были более восприимчивы к инактивации ультрафиолетом, чем с двухцепочечными РНК и ДНК. Для всех протестированных вирусов при одинаковой степени инактивации доза ультрафиолета при относительной влажности 85% была выше, чем при относительной влажности 55%. Возможно это связано с тем, что сорбция воды на поверхности вируса обеспечивает защиту от вызываемого ультрафиолетом повреждения ДНК или РНК. Таким образом, данная статья — исчерпывающее руководство по подбору мощности домашнего ультрафиолета.
Руководство по дезинфекции и стерилизации | Руководство Библиотека | Инфекционный контроль
7.a. Чтобы обнаружить поврежденные эндоскопы, проверьте каждый гибкий эндоскоп на утечки в рамках каждого цикла переработки. Извлеките из клинического использования любой инструмент, не прошедший проверку на герметичность, и отремонтируйте этот инструмент II
7.б. Сразу после использования тщательно очистите эндоскоп ферментативным очистителем, совместимым с эндоскопом.Очистка необходима перед автоматической и ручной дезинфекцией. IA
7.c. Отсоедините и разберите эндоскопические компоненты (например, всасывающие клапаны) настолько полно, насколько это возможно, и полностью погрузите все компоненты в ферментный очиститель. Стерилизуйте эти компоненты паром, если они термостабильны. IB
7.d. Промойте и почистите все доступные каналы, чтобы удалить все органические вещества (например, кровь, ткани) и другие остатки.Очистите внешние поверхности и принадлежности устройств с помощью мягкой ткани, губки или щеток. Продолжайте чистить, пока на щетке не появится мусор. IA
7.е. Используйте чистящие щетки, соответствующие размеру канала или порта эндоскопа (например, щетинки должны контактировать с поверхностями). Чистящие средства (например, щетки, ткань) должны быть одноразовыми или, если они не одноразовыми, их следует тщательно чистить и дезинфицировать или стерилизовать с высоким уровнем после каждого использования. II
7.f. Отбрасывайте ферментные чистящие средства (или моющие средства) после каждого использования, поскольку они не обладают бактерицидным действием и, следовательно, не замедляют рост микроорганизмов. IB
7.г. Технологические эндоскопы (например, артроскопы, цистоскопы, лапароскопы), которые проходят через обычно стерильные ткани с использованием процедуры стерилизации перед каждым использованием; если это невозможно, обеспечьте дезинфекцию хотя бы на высоком уровне. Дезинфекция артроскопов, лапароскопов и цистоскопов высокого уровня должна сопровождаться стерильным промыванием водой. IB
7.ч. Исключить эндоскопы, которые являются критически важными предметами (например, артроскопы, лапароскопы), но которые нельзя стерилизовать паром. Замените эти эндоскопы стерилизуемыми паром инструментами, если это возможно. II
7.i. Механически чистые многоразовые принадлежности, вставленные в эндоскопы (например, щипцы для биопсии или другие режущие инструменты), которые разрушают барьер слизистой оболочки (например, щипцы для ультразвуковой чистки биопсии), а затем стерилизуют эти предметы между каждым пациентом. IA
7.j. Используйте ультразвуковую чистку многоразовых эндоскопических принадлежностей для удаления загрязнений и органических веществ из труднодоступных мест. II
7.k. Обрабатывать эндоскопы и принадлежности, которые соприкасаются со слизистыми оболочками как полукритические элементы, и применять дезинфекцию по крайней мере высокого уровня после использования на каждом пациенте. IA
7.л. Используйте FDA-очищенный стерилизующий агент или дезинфицирующее средство высокого уровня для стерилизации или дезинфекции высокого уровня (Таблица 1). IA
7.м. После очистки используйте составы, содержащие глутаральдегид, глутаральдегид с фенолом / фенатом, орто-фталевый альдегид, перекись водорода, а также перекись водорода и перуксусную кислоту для достижения высокого уровня дезинфекции с последующим ополаскиванием и сушкой (см. Рекомендуемые концентрации в таблице 1). IB
7.н. Увеличьте время воздействия сверх минимального эффективного времени для дезинфекции полукритического оборудования для ухода за пациентами осторожно и консервативно, поскольку длительное воздействие дезинфицирующего средства высокого уровня с большей вероятностью повредит чувствительные и сложные инструменты, такие как гибкие эндоскопы.Время воздействия варьируется среди дезинфицирующих средств высокого уровня, очищенных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) (Таблица 2). IB
7.о. Федеральные правила должны соответствовать требованиям FDA-cleared label для дезинфицирующих средств высокого уровня. FDA-очищенные этикетки для дезинфекции высокого уровня с> 2% глутаровым альдегидом при температуре 25ºC варьируются от 20 до 90 минут, в зависимости от продукта, основанного на трехуровневом тестировании, включающем спорицидные тесты AOAC, имитируемое тестирование с использованием микобактерий и тестирование в процессе эксплуатации. IC
7.p. Несколько научных исследований и профессиональных организаций поддерживают эффективность> 2% глутаральдегида в течение 20 минут при 20ºC; эта эффективность предполагает адекватную очистку перед дезинфекцией, в то время как в утвержденной FDA заявке на этикетке содержится дополнительный запас безопасности, чтобы учесть возможные ошибки в методах очистки. Учреждения, которые решили применить 20-минутную продолжительность при 20ºC, сделали это на основе рекомендации IA в позиционном документе SHEA от июля 2003 года, «Руководство для различных обществ по переработке гибких желудочно-кишечных эндоскопов»

Гибкая эндоскопическая обработка эндоскопов [июнь 2011]

7.кв. При использовании дезинфицирующих средств высокого уровня, очищенных FDA, используйте рекомендованные производителем условия воздействия. Некоторым продуктам может потребоваться более короткое время воздействия (например, 0,55% орто-фталевого альдегида в течение 12 минут при 20ºC, 7,35% пероксида водорода и 0,23% перуксусной кислоты в течение 15 минут при 20ºC), чем у глутаральдегида при комнатной температуре из-за их быстрой инактивации микобактерий или уменьшенное время воздействия из-за повышенной микобактерицидной активности при повышенной температуре (например, 2,5% глутаральдегида при 5 минутах при 35ºC). IB
7.р. Выберите дезинфицирующее или химическое стерилизующее средство, совместимое с устройством, которое подвергается повторной обработке. Избегайте использования химикатов для повторной обработки на эндоскопе, если производитель эндоскопа предостерегает от использования этих химикатов из-за функционального повреждения (с косметическим повреждением или без него). IB
7.с. Полностью погрузите эндоскоп в дезинфицирующее средство высокого уровня и убедитесь, что все каналы перфузированы.Как только это станет возможным, прекратите использование неиммерзирующих эндоскопов. IB
7.т. После дезинфекции высокого уровня промойте эндоскопы и промойте каналы стерильной водой, фильтрованной водой или водопроводной водой, чтобы предотвратить неблагоприятное воздействие на пациентов, связанных с дезинфицирующим средством, которое остается в эндоскопе (например, вызванный дезинфицирующим средством колит). После этого промыть водой с 70% — 90% этилового или изопропилового спирта. IB
7.и. После промывки всех каналов спиртом, продуйте каналы с помощью нагнетаемого воздуха, чтобы уменьшить вероятность загрязнения эндоскопа водными болезнетворными микроорганизмами и облегчить сушку. IB
7.v. Повесьте эндоскопы в вертикальном положении для облегчения сушки. II
7.w. Храните эндоскопы таким образом, чтобы защитить их от повреждений или загрязнения. II
7.Икс. Стерилизуйте или дезинфицируйте с высоким уровнем как бутылку с водой, используемой для подачи раствора для промывки внутрипроцедурного, так и ее соединительную трубку, по крайней мере, один раз в день После стерилизации или дезинфекции воды на высоком уровне наполните ее стерильной водой. IB
7.й. Вести журнал для каждой процедуры и записать следующее: имя пациента и номер медицинской карты (если имеется), процедура, дата, эндоскопист, система, используемая для повторной обработки эндоскопа (если в зоне обработки может использоваться более одной системы), и серийный номер или другой идентификатор используемого эндоскопа. II

Методы дезинфекции | IntechOpen

Abstract

Вода должна быть безопасной для питья, и важным шагом в обеспечении ее безопасности является дезинфекция. Дезинфицирующие средства добавляются в воду для уничтожения болезнетворных микроорганизмов. Источники грунтовых вод могут быть продезинфицированы «Правилом очистки воды», которое требует общественных систем водоснабжения для дезинфекции. Хлорирование, озон, ультрафиолетовое излучение и хлорамины являются основными методами дезинфекции. Однако также можно использовать перманганат калия, фотокаталитическую дезинфекцию, нанофильтрацию и диоксид хлора.Органический материал естественно присутствует в воде. Определенные формы хлора могут вступать в реакцию с этими органическими материалами и приводить к образованию вредных побочных продуктов; Агентство по охране окружающей среды США прогнозировало максимальные уровни этих загрязнителей.

1. Введение

Уничтожение, удаление или дезактивацию вредных микроорганизмов можно назвать дезинфекцией. Уничтожение или дезактивация патогенных микроорганизмов приводит к остановке их размножения и роста.Люди могут заболеть, употребляя загрязненную воду, содержащую патогенные микроорганизмы. Дезинфекция и стерилизация являются взаимосвязанными процессами, но стерилизация убивает все вредные и безвредные микроорганизмы. Следовательно, дезинфекция является более подходящим процессом.

2. Методы дезинфекции

2.1. Газообразный хлор

Хлор — зеленовато-желтый газ. При обеспечении высокого давления газ становится жидким. Это токсично. Газообразный хлор в основном используется в качестве дезинфицирующего средства для воды.Введение хлора в воду играет очень эффективную роль для удаления почти всех патогенных микроорганизмов. Может использоваться как в качестве основного, так и вторичного дезинфицирующего средства. Газ не применяется для использования в бытовой системе, так как он очень опасен. Он смертелен при концентрациях всего 0,1% воздуха по объему [1].

2.1.1. Преимущества
  • Хлорирование является более дешевым источником, чем методы обеззараживания ультрафиолетом или озоном, используемые для очистки воды.

  • Очень эффективен против широкого спектра патогенных микроорганизмов.

  • Дозировки легко контролируются, поскольку они гибкие.

  • Остатки хлора, оставшиеся в сточных водах, могут продлить процесс дезинфекции даже после первоначальной очистки. Они могут в дальнейшем использоваться для оценки эффективности [2].

2.1.2. Ограничения

Несмотря на то, что газообразный хлор используется в крупных очистных сооружениях и сетях для распределения воды в качестве наилучшего метода очистки воды, он все же имеет различные ограничения.Эти ограничения могут повлиять на применимость к системе лечения (POU). Возражения против хлорирования возникают из-за эстетических, материально-технических и медицинских проблем.

Что касается эстетического уровня, хлорирование может быть отклонено, так как это придает воде неприятные вкусы и запахи. Развитые страны могут рассказать своим людям о хороших последствиях хлорирования; однако менее развитые страны не имеют такой возможности.

Ограничения использования газообразного хлора в бытовом контексте могут включать распределение, заготовку / производство, дозирование хлора и точное обращение.Опасности для здоровья, вызываемые хлором, не ограничиваются только его летучей природой. Большую обеспокоенность могут вызывать побочные продукты и не полностью окисленные соединения, присутствующие в хлорированной воде, что повышает ее токсичность. Наиболее известными побочными продуктами хлорирования являются хлорорганика и тригалогенметан (ТГМ). Гуминовые и фульвокислоты присутствуют в воде. Когда хлор вступает в реакцию с этими кислотами, образуется тригалогенметан. Во многих исследованиях было установлено, что некоторые из этих хлорорганических соединений являются мутагенами, токсинами или канцерогенами.Хорошо известный THM хлороформ является канцерогеном для животных. USEPA (Агентство по охране окружающей среды США) определило некоторые руководящие принципы, согласно которым содержание ТГМ не должно превышать 0,10 мг / л. Высокие концентрации THMs приведут к осложнениям здоровья [1].

2.1.3. Процесс

Хлор легко сочетается со всеми водными компонентами, то есть с химическими веществами, мелкими животными, микроорганизмами, растительным материалом, запахами, цветами и вкусами. Достаточное количество хлора необходимо для удовлетворения потребности хлора в воде и обеспечения остаточной дезинфекции.

Остаточный (свободный) хлор называется тем, который не соединяется с другими компонентами воды. Точка, в которой свободный хлор доступен для непрерывной дезинфекции, называется точкой останова. Система, в которой свободный хлор подается в концентрации 0,3–0,5 мг / л, является идеальной системой. Простые тест-наборы, чаще всего колориметрические тест-наборы DPD (N, N-диэтил-п-фенилендиамин), доступны для тестирования точки останова и остаточного хлора в частных системах. Набор должен проверять количество свободного хлора, а не общего хлора [3].

2.1.4. Оборудование

Состоит из контейнеров весом 908 кг (2000 фунтов) или 68 кг (150 фунтов), весов, хлоратора, инжекторов, модулей переключения, вакуумных линий, бустерных насосов, линий раствора, диффузоров и расходомера. Требования безопасности: пассивная вентиляция, механическая вентиляция, сигнализация и устройства, душевые кабины, паника для дверей и промывка глаз. Отдельная герметичная комната для оборудования для хлорирования является обязательной. Для процесса дезинфекции доступно 100% газообразного хлора [4].

2.1.5. Химикаты

Хлор можно использовать в виде жидкости или газа. Это очень сильный окислитель. Обе формы (жидкость и газ) могут храниться и использоваться из газовых баллонов под давлением. Баллоны с хлором могут составлять 150 фунтов. Небольшие системы питьевой воды обычно используют баллоны по 150 фунтов.

Ионы хлорноватистой и гипохлоритной кислот образуются при смешивании хлора с водой. Хлорноватистый ион является лучшим дезинфицирующим средством, которое образуется в больших концентрациях при низких концентрациях рН.Гипохлорит и хлорноватистые ионы будут присутствовать в равных концентрациях при pH 7,3. При рН выше 8,3 преобладает гипохлорит-ион, который не является лучшим дезинфицирующим средством. Таким образом, лучшая дезинфекция достигается при низком pH. Чтобы избежать образования тригалометанов и галогенуксусных кислот, после обработки следует применять хлорирование [5] (рис. 1).

Рисунок 1.

Хлорирование газовым методом.

2.2. Хлорирование (раствор гипохлорита натрия)

Гипохлорит натрия используется в качестве отбеливателя, главным образом для отбеливания бумаги или текстиля, а также в качестве дезинфицирующего средства в растворе.Раствор обычно содержит 10–15% доступного хлора, но быстро теряет силу при хранении. Необходима регулярная контролируемая среда, поскольку на раствор сильно влияют pH, свет, тепло и тяжелые металлы [6].

2.2.1. Преимущества
  • Гипохлорит натрия также можно использовать в качестве дезинфицирующего средства.

  • Гипохлорит натрия и газообразный хлор имеют одинаковую эффективность дезинфекции.

  • По сравнению с газообразным хлором дезинфекция гипохлоритом натрия снижает риски при хранении и обращении.

  • При производстве на месте не используются опасные химические вещества. Используется только смягченная вода и соль высокого качества (NaCl).

  • По сравнению со стандартным поставляемым раствором (концентрация 14%) растворы гипохлорида натрия (NaOCl) менее опасны (концентрация 1%) и менее концентрированы при производстве на месте [7]

2.2.2. Ограничения

NaOCl могут поставляться на коммерческой основе или генерироваться на месте, причем последний является более безопасным из двух способов обработки.При генерировании на месте соль растворяют в умягченной воде с образованием концентрированного солевого раствора, который затем разбавляют и пропускают через электролизер для образования гипохлорита натрия. Водород также образуется во время электролиза, и его необходимо выпускать из-за его взрывной природы [7].

2.2.3. Процесс

Эти дозирующие системы в основном просты, но может возникнуть проблема с дизайном. Конструкция может влиять на контроль выделения газа из объемного гипохлорита в дозирующих насосах, а также в трубопроводе и образовании накипи.Газификация (в основном производит кислород) может привести к образованию паровых или газовых пузырьков, особенно если гипохлорит натрия находится ниже атмосферного давления, что приводит к газовой блокировке линии всасывания в диафрагме. Поэтому насосы должны быть снабжены затопленным отсосом. Резервуары должны быть должным образом выпущены из всех структур в атмосферу.

В наиболее распространенных дозирующих системах используются мембранные дозирующие насосы. Действие насоса может привести к развитию вакуума. Вакуум вызывает испарение растворенных газов в гипохлорите натрия, в результате чего насос теряет свою первичную массу и снижает дозу применяемого хлора.

Следовательно, для предотвращения газификации дозирующие устройства должны иметь положительный напор на всасывании насоса (впуск насоса всегда ниже минимального уровня жидкости в баке). Кроме того, следует избегать конфигураций системы трубопроводов, которые будут удерживать NaOCl натрия между двумя закрытыми запорными клапанами или обратными клапанами.

Калибровочный цилиндр, демпфер пульсаций, предохранительный клапан и загрузочный клапан являются основными компонентами системы дозирования. Автоматические клапаны для автоматической дегазации также поставляются некоторыми поставщиками дозирующих насосов.NaOCl дозируется либо через распределительную штангу, погруженную в открытый канал, либо через впрыскивающий фитинг (трубки под давлением). Демпфер пульсации и дозирующий насос должны быть расположены близко друг к другу. Амортизация пульсации также помогает в улучшении рассеивания. Загрузочный клапан также должен быть предусмотрен в системах, где обратное давление на стороне нагнетания насоса недостаточно (<0,7–1,0 бар), пока клапан всасывания не будет установлен на стороне всасывания.

Для защиты диафрагмы от разрыва, PRV (предохранительный клапан) также должен быть предусмотрен на стороне нагнетания насоса.Работа PRV должна быть обнаружена и предупреждена: например, выход клапана может быть направлен на небольшой «уловитель», оборудованный поплавковым выключателем. Все отключенные системы или насосы должны содержать методы для снятия любого повышения давления.

Поскольку гидроксид натрия (NaOH) используется в его производстве, pH NaOCl является высоким. При использовании жестких вод (или вод с присутствием CO 2 ) требуется особая осторожность, поскольку сильнощелочный продукт может привести к снижению расхода, уменьшению диаметра трубы, снижению производительности насоса и образованию накипи в точках дозирования [8].

2.2.4. Оборудование

Раствор NaOCl представляет собой коррозийную жидкость с высоким pH, т. Е. 12. Поэтому следует применять общие меры предосторожности при работе с коррозийными материалами, например избегать контакта с металлом, в том числе с нержавеющей сталью. Эти решения могут содержать хлорат. Из-за деградации продукта хлорат может образовываться в процессе производства и хранения гипохлорита натрия. Образование хлората и деградация NaOCl напрямую связаны друг с другом.Уменьшая разложение NaOCl, образование хлората можно свести к минимуму, избегая высоких температур, уменьшая воздействие света и ограничивая время хранения. Для резервуаров-хранилищ NaOCl должна быть предусмотрена защита от разливов. Типичные структуры локализации разливов включают в себя отсутствие неконтролируемых сливов с пола, защитную оболочку для всего содержимого самого большого резервуара (вместе с надводным бортом для дождевых / пожарных разбрызгивателей) и отдельные зоны локализации для каждого несовместимого химического вещества [9].

2.2.5. Химические вещества

Раствор NaOCl (или жидкий отбеливатель) представляет собой раствор с концентрацией хлора 5–15%. Используется в качестве отбеливающего и моющего средства. Он также широко используется в качестве дезинфицирующего средства для воды, но это может быть не самым экономичным решением, поскольку он дороже, чем газ. Будучи жидким, с ним можно легко обращаться, чем с газом или гипохлоритом кальция, но это ограничено из-за его недостаточной стабильности и коррозионной природы. Это может быть произведено легко. Непрерывная подача соли и электроэнергии необходима для выработки жидкого отбеливателя на месте.Жидкий отбеливатель имеет лучшее применение POU из-за его доступности и относительной управляемости [1] (Рисунок 2).

Рисунок 2.

Хлорирование жидким хлором.

2.3. Хлорирование (твердый гипохлорит кальция)

Ca (OCl) 2 (гипохлорит кальция) является важным твердым веществом, которое можно использовать вместо NaOCl (жидкого). Как дезинфицирующее средство, оно имеет сходство с NaOCl, но с ним гораздо безопаснее обращаться. Почти 70% хлора доступно в коммерческих марках Ca (OCl) 2 .Он применяется как в сточных водах, так и в питьевой воде [7].

2.3.1. Преимущества
  • Ca (OCl) 2 , будучи твердым, безопаснее, чем газообразный хлор и NaOCl.

  • Он даже обладает превосходной стабильностью при хранении в сухом месте, хорошо сохраняя свою эффективность с течением времени [7].

2.3.2. Ограничение

Загрязнение или ненадлежащее использование Ca (OCl) 2 может привести к взрыву, пожару или выделению газов (токсичных газов).Нельзя допускать контакта гипохлорита кальция с какими-либо посторонними веществами (включая другие продукты для очистки воды). Если Ca (OCl) 2 подвергается воздействию даже очень небольшого количества воды, он может бурно реагировать с образованием токсичных газов, тепла и брызг. Продукт следует добавлять в воду вместо добавления воды в продукт. Воздействие тепла может привести к быстрому разложению Ca (OCl) 2, что может привести к взрыву, интенсивному пожару и выделению токсичных газов. Для хранения продукта необходима сухая, прохладная, хорошо проветриваемая область.Ca (OCl) 2 используется в качестве сильного окислителя. Увеличивает интенсивность огня. Ca (OCl) 2 должен быть защищен от тепла, то есть от пламени, тепла и любых горящих материалов [7].

2.3.3. Процесс

Хлоратор гипохлорита кальция содержит цилиндрический резервуар из поливинилхлорида (ПВХ) высотой 0,6–1,2 м и диаметром 230–610 мм. Присутствует ситчатая пластина, содержащая отверстия, которые поддерживают таблетки Ca (OCl) диаметром 80 мм 2 . Системы таблетирования хлоратора обычно могут обеспечить от 1 до 295 кг хлора в день.Внизу боковой поток подается в хлоратор. Поток возникает из отверстий в ситчатой ​​пластине, что приводит к разрушению последнего слоя таблеток. Количество воды, поступающей в хлоратор, пропорционально скорости разрушения таблеток. Скорость дозирования хлора можно рассчитать, контролируя поток воды через хлоратор. Для удовлетворения эксплуатационных требований стоки хлоратора возвращаются в основной поток, обеспечивая требуемый уровень доступного хлора.

Изменение дозы и времени контакта может быть сделано для расчета необходимой дезинфекции. На дозировку хлора влияют различные факторы, то есть характеристики сточных вод, потребность в хлоре и требования к сбросу. Преимущественно доза колеблется от 5 до 20 мг / л. Различные факторы определяют оптимальную дезинфекцию, которая может включать температуру, щелочность и содержание азота. PH сточных вод может повлиять на распределение хлора между хлорноватистой кислотой и гипохлоритом.Более низкий уровень pH благоприятствует образованию хлорноватистой кислоты: лучшего дезинфицирующего средства. Более высокие концентрации хлорноватистой кислоты приведут к образованию опасного газообразного хлора [2].

2.3.4. Оборудование

Ca (OCl) 2 можно добавлять в сточные воды двумя способами, то есть

  1. , либо смешивая порошок гипохлорита кальция в смесительном устройстве, а затем впрыскивая его в поток сточных вод;

  2. Путем погружения таблеток хлора в сточные воды с использованием таблеточного хлоратора [2] (рис. 3).

Рисунок 3.

Хлорирование методом гипохлорита кальция.

2.4. Хлорамины

Хлорамины образуются путем взаимодействия аммиака со свободным хлором. Они играют важную роль в обеспечении остаточной защиты в системе распределения. Они очень стабильны. По сравнению с хлором образуется меньше галогенированных побочных продуктов [10].

2.4.1. Преимущества
  • Хлорамин более стабилен, но не является сильным дезинфицирующим средством, как хлор, обеспечивая длительное остаточное дезинфицирующее средство.

  • Побочные продукты не образуются при хлораминировании.

  • Однако Агентство по охране окружающей среды (EPA) стремится узнать о типе и количестве побочных продуктов дезинфекции, образующихся при взаимодействии хлораминов, бромида, бромированных органических веществ и при хлорировании озонированных вод. Результаты EPA могут повлиять на будущее использование хлорамина [7].

2.4.2. Оборудование для хлораминации

Оборудование для производства хлораминов и систем хлорирования одинаково.И хлор, и аммиак могут быть введены в виде жидкости или газа. Кроме того, хлор и аммиак доступны в жидкой или гранулированной форме. Необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы концентрированный хлор и аммиак никогда не смешивались, так как они образуют трихлорид азота, потенциально взрывоопасное соединение [11].

2.5. Озонирование

Озон — это аллотропная (нестабильная) формула кислорода, в которой три молекулы объединяются для получения новой молекулы. Это быстро разлагается, чтобы произвести очень реактивные свободные радикалы.Окислительный потенциал озона (-2,7 В) больше, чем у хлора (-1,36 В) или иона гипохлорита (-1,49 В), веществ, широко используемых при очистке сточных вод, таких как окислители. Озон превосходит только по гидроксильному радикалу (• ОН) и фториду по своей окислительной способности [7, 12].

2.5.1. Преимущества

Ниже приведены преимущества использования озона для очистки воды:

  • Озон обладает сильной окислительной способностью

  • Требуется короткое время реакции, чтобы микробы (включая вирусы) были убиты за несколько секунд

  • Нет происходит изменение цвета и вкуса.

  • Не требует химических веществ

  • Кислород поступает в воду после дезинфекции

  • Уничтожает и удаляет водоросли

  • Окисляет железо и марганец

  • Реагирует и удаляет все органические вещества [13].

2.5.2. Ограничение

Образование на месте необходимо, поскольку озон нестабилен при атмосферном давлении. В высоких концентрациях он токсичен, так как является парниковым газом.Три модуля озонатора — это разрушитель озона, камера контакта с озоном и генератор. Ультрафиолетовый свет или процесс коронного разряда используется для генерации озона. В контактной камере озон добавляется в воду. Основная цель деструктора заключается в ограничении количества озона, который будет выбрасываться в воздух. Три основных процесса влияют на высвобождение озона после введения озона в воду: разложение, реакция с примесями воды и удаление в атмосферу [14].

2.5.3. Процесс

Озон производится из газа, содержащего кислород (обычно окружающий воздух или чистый кислород). Затем газ пропускается через электрическое поле. Воздух очищают, чтобы он был сухим и не содержал пыли. Кислород превращается в озон в электрическом поле. Затем озон подается в контактный резервуар, так что озон растворяется водой, чтобы продолжить процесс дезинфекции [14].

2.5.4. Оборудование

Система состоит из комбинации систем подачи кислорода и электропитания большой мощности: между электродами подается электрический ток высокого напряжения, а между электродами подается кислород.Электроды разделены с помощью диэлектрического зазора, который содержит разрядную камеру для потока кислорода. Электрическое поле вызывает разрушение молекул кислорода и образование озона. После генерации озон направляется в соединительную камеру, где очищенная вода подлежит дезинфекции. Образующийся озон немедленно диссоциирует, поэтому необходимо производить озон на месте.

Одной из важных особенностей является также время контакта. Таким образом, режимы балластировки и дебалластировки очень больших балластных количеств воды будут очень дорогими в полномасштабных применениях.Одна или несколько балластных вод оснащены оборудованием для впрыска озона, которое действует как контактные камеры. Для достижения длительного времени контакта эту балластную воду следует закачать в эти контактные емкости. Чтобы уменьшить образование осадка и попадание мелких частиц в процесс очистки, обработка озоном должна проходить предварительную обработку (фильтр или циклон).

Балластная обработка гарантирует, что вся вода, присутствующая в балластных танках, подвергается воздействию озона в начале рейса.Время контакта играет важную роль в процессе дезинфекции. Дезинфекция обеспечивается, если длительный контакт с конкретным микроорганизмом не требуется. Если требуется длительное время контакта с конкретными микроорганизмами, следует проводить обработку во время рейса, чтобы обеспечить более длительное время контакта.

Органические угли связаны с образованием отложений. Эти отложения оседают на дне балластных танков во время рейса. Отложения содержат микробы, которые трудно лечить, как бактериальные колонии или вирусные скопления.Обработка озоном может быть неэффективной в осадке. Аммиак может быть получен в результате биологической активности во время рейса. Бромы получают по реакции аммиака и дезинфицирующего остатка. Бромы являются более слабыми дезинфицирующими средствами, поэтому их эффективность снижается [14].

2.5.5. Химическое вещество

Озон производится путем подачи электричества высокого напряжения в зазор (трубу), содержащий чистый кислород или отфильтрованный сухой воздух (метод коронного разряда).

Высоковольтное электричество приводит к образованию озона путем рекомбинации кислорода.Реакция следующая:

3O2 → 2O3

Озон дезинфицирует путем окисления клеточных стенок микроорганизмов, которые затем распадаются (лизируются), уничтожая микроорганизм. Это совершенно другой механизм, чем у хлора, который диффундирует через клеточную стенку, что делает клетку подверженной ферментативной атаке [7] (рис. 4).

Рисунок 4.

Контактирование озона.

2.6. Ультрафиолетовое излучение (УФ)

Ультрафиолетовая обработка может использоваться для очистки сточных вод, питьевой воды и аквакультуры.Ультрафиолетовый свет вызывает дезинфекцию, изменяя биологические компоненты микроорганизмов, в частности разрушая химические связи в ДНК, РНК и белках [14].

2.6.1. Преимущества
  • Ограничивает потенциал отрастания в распределительной системе, поэтому не происходит увеличения концентрации биоразлагаемого или усваиваемого органического углерода (AOC).

  • Относительно взаимодействия с материалом трубы проблем не возникает.

  • Побочные продукты не образуются (например,например, связанные с гемоглобином ацетальдегиды (HAA), тригалометаны (THM), альдегиды, кетоацидоз и бромат).

  • Используя ультрафиолетовое излучение, мы можем добиться такой же логинактивации Giardia и Cryptosporidium, что дешевле, чем методы с использованием диоксида хлора и озона.

  • При использовании в отношении хлораминов образование хлорированного побочного продукта дезинфекции (ДАД) не наблюдается [14].

2.6.2. Ограничения

В слаборазвитых странах существует несколько ограничений для УФ-дезинфекции.Основным ограничением является потребность в энергии. Во многих системах электроснабжение не может быть гарантировано.

Ограничение может состоять в том, что нет ни одного доступного теста для проверки правильной дезинфекции лучей. Он эффективен только в качестве основного дезинфицирующего средства, так как не оставляет следов. Это не действует как вторичное дезинфицирующее средство, поскольку это не работает против повторного заражения в воде.

Обеспокоенность в отношении дезинфекции ультрафиолетом — это химический состав и качество микроорганизмов, присутствующих во входящей воде.Мутная, мутная или вода, содержащая большое количество бактерий, может быть использована для защиты бактерий. Химический состав является основной проблемой, так как вода, содержащая большое количество минералов, может нанести покрытие на гильзу лампы, что снижает эффективность обработки. Фосфатные инжекторы или умягчители воды могут быть использованы для предотвращения покрытия лампы. Ультрафиолетовая обработка более эффективна для воды с низкой мутностью или частично очищенной воды, которая может быть недоступна в полевых условиях [15].

2.6.3. Процесс

УФ-дезинфекционные установки используются в настоящее время в качестве методов обеззараживания воды.Конструкция довольно проста, состоит из источника ультрафиолетового света, который заключен в прозрачный защитный чехол. Источник света установлен так, что вода может проходить через проточную камеру, так что ультрафиолетовые лучи могут и впускаться, и поглощаться в потоке. Никаких изменений вкуса и цвета не происходит, что является преимуществом этого метода. Время контакта также очень мало, поскольку эти лучи быстро убивают патогенные бактерии [1].

2.6.4. Оборудование

Системы УФ-дезинфекции должны быть надлежащим образом отключены, если лечение не требуется в течение нескольких дней.Лампа должна быть прогрета в течение нескольких минут перед включением. Кроме того, сантехническая система должна быть надлежащим образом промыта, когда она не используется. Вся сантехническая система должна быть продезинфицирована химическим веществом (предпочтительно хлором), прежде чем полагаться на процесс.

Ультрафиолетовые лампы

теряют свою эффективность при использовании, поэтому их следует регулярно чистить и заменять раз в год. Следует отметить, что новая лампа может потерять свою 20% интенсивность в первые 100 часов работы. Правильно откалиброванные УФ-детекторы помогают владельцу предупреждать, когда интенсивность света падает ниже определенного уровня.

Вода, обработанная ультрафиолетом, должна регулярно проверяться на наличие гетеротрофных бактерий и колиформных бактерий ежемесячно (первые 6 месяцев использования устройства). Интенсивность лампы следует проверять, если замечены такие организмы [16].

2.6.5. Химическая

Ультрафиолетовый свет может обрабатывать воду без каких-либо серьезных химических или физических изменений в воде. При использовании воды, обработанной ультрафиолетом, никаких негативных последствий не наблюдалось. Меньше шансов для формирования ДАД, поскольку в этом процессе не добавляется новое вещество.Никаких изменений во вкусе и цвете не происходит. Дозировка и частота, используемые для дезинфекции, не дают вредных веществ. Даже передозировка ультрафиолета не приводит к образованию вредных продуктов. Во избежание воздействия оператор должен использовать защитную одежду [7] (рис. 5).

Рисунок 5.

Дезинфекция ультрафиолетом.

2.7. Фотокаталитическая дезинфекция

Ускорение фотореакции в присутствии катализатора называется фотокатализом.При каталитическом фотолизе адсорбированный субстрат используется для поглощения света. При фотогенерированном катализе электронно-дырочные пары создаются фотокаталитической активностью (РСА), генерирующей свободные радикалы (например, гидроксильные радикалы: • ОН), которые обладают способностью подвергаться вторичным реакциям. Его практическое применение стало возможным благодаря открытию электролиза воды с использованием диоксида титана.

2.7.1. Преимущества

Ниже приведены преимущества фотокаталитической дезинфекции

  • Фотокатализ использует емкость для возобновляемой и экологически чистой солнечной энергии, таким образом, он является хорошей заменой традиционным энергоемким традиционным методам лечения.

  • По сравнению с обычными методами лечения фотокатализ приводит к образованию безвредных соединений.

  • Сточные воды содержат различные опасные соединения. Фотокаталитический процесс вызывает разрушение широкого спектра этих опасных соединений в различных потоках сточных вод.

  • Эти реакции мягкие. Требуется меньше химических веществ и время реакции скромное.

  • Он может быть применен для генерации водорода, газообразной фазы и водной обработки, а также для обработки твердой (почвенной) фазы [17].

2.7.2. Ограничения

Для эффективного применения TiO 2 в водоподготовке ограничение переноса массы должно быть минимизировано, поскольку фотокаталитическая деградация в основном происходит на поверхности TiO 2 . TiO 2 имеет низкое сродство к органическим загрязнителям (более конкретно, к гидрофобным органическим загрязнителям), поэтому адсорбция органических загрязнителей на поверхности TiO 2 является низкой, что приводит к медленным скоростям фотокаталитической деградации.Следовательно, необходимо учитывать воздействие загрязняющих веществ на наночастицы TiO 2 для повышения фотокаталитической эффективности. Помимо этого, наночастицы TiO 2 могут подвергаться агрегации из-за нестабильности наноразмерной частицы, которая может препятствовать падению света на активные центры и, следовательно, происходит снижение каталитической активности. Однако следует отметить, что вполне может случиться так, что мелкие частицы демонстрируют более высокое рассеяние, что может снизить их фотокаталитическую активность по сравнению с более крупными.Кроме того, для суспензионной системы одной из основных практических задач, которые необходимо преодолеть, является извлечение наноразмерных частиц TiO 2 из очищенной воды с точки зрения как экономической, так и безопасности.

Чтобы преодолеть эти ограничения фотокатализа на основе TiO 2 , в предыдущих исследованиях были приняты следующие контрмеры:

  1. Модификация катализатора TiO 2 для достижения использования видимого света.

  2. Синтез катализатора должен быть оптимизирован для получения катализаторов с определенной кристаллической структурой, высоким сродством к различным органическим загрязнителям и меньшим размером частиц.

  3. Разработка и проектирование катализатора TiO 2 второго поколения с высокой разделительной способностью, который может быть эффективно извлечен и регенерирован.

Целью этих модификаций и разработок является повышение фотокаталитической эффективности, полное разложение органических загрязнителей, улучшение поглощения видимого света, улучшение стабильности и воспроизводимости, а также улучшение способности рециркулировать и повторно использовать TiO 2 [18].

2.7.3. Процесс

Фотокаталитическая реакция зависит главным образом от энергии света (фотона) или длины волны и катализатора. Как правило, полупроводники используются в качестве катализаторов. Эти материалы функционируют как сенсибилизаторы для облучения стимулируемого светом окислительно-восстановительного процесса из-за их электронной структуры. Они имеют заполненную валентную зону и свободную зону проводимости.

Основные этапы процесса фотокатализа полупроводника следующие:

  • Когда световая энергия в виде фотонов падает на поверхность полупроводника и если энергия падающего луча эквивалентна или больше энергии запрещенной зоны В полупроводнике электроны валентной зоны перемещаются в зону проводимости полупроводника.

  • Зона валентности полупроводников оставлена ​​с отверстиями. Эти отверстия могут реагировать с молекулами воды с образованием гидроксильных радикалов путем окисления донорных молекул.

  • Супероксид-ионы образуются в результате реакции электронов зоны проводимости с частицами растворенного кислорода. Эти электроны вызывают окислительно-восстановительные реакции.

Эти электроны и дырки могут подвергаться последовательным окислительно-восстановительным реакциям со многими веществами с образованием необходимых продуктов путем поглощения на поверхности полупроводника [19] (рис. 6).

Рисунок 6.

Схематическое изображение полупроводникового фотокаталитического механизма.

2.7.4. Химическое вещество

TiO 2 представляет собой полупроводниковый материал, который действует в качестве сильного окислителя при освещении за счет снижения энергии активации, необходимой для разложения органических и неорганических соединений. Освещение поверхности TiO 2 вызывает два типа разделения носителей: (1) электрон (e-) и (2) отверстие (h +). Для производства этих двух носителей фотон должен подавать достаточное количество энергии для перемещения электрона (e-) из валентной зоны в зону проводимости, оставляя таким образом дыру (h +) в валентной зоне.По сравнению с проводящими материалами рекомбинация дырок и электронов относительно медленная, в TiO 2 рекомбинация в металлах происходит сразу [20].

TiO2 + hv → h ++ e−

3. Выводы

На воду могут влиять факторы окружающей среды. Учитываются как человеческие, так и экологические риски, которые могут быть материальными и / или нематериальными. Хлорирование может привести к образованию побочных продуктов или токсичных химических веществ, которые опасны для водной жизни. Высокие остатки хлора могут варьироваться от избегания до гибели водных организмов.Порог допуска некоторых водных видов к хлору составляет 0,002 мг / л в пресной воде и 0,01 мг / л в соленой воде. Побочные продукты могут также накапливаться в водной среде. Токсичность хлорированных остатков может быть устранена путем дехлорирования.

Таким образом, выгодное использование защиты водных экосистем может быть поставлено под угрозу, когда хлорированные сточные воды сбрасываются в приемные поверхностные воды.

Хлорирование может не представлять опасности для окружающей среды, если очищенные сточные воды используются повторно, а не сбрасываются в приемные поверхностные воды.Приемлемым методом обеззараживания повторного использования сточных вод является хлорирование. Хлорирование — лучший метод для повторного использования, когда остаточный остаток необходим для повторного роста микробов. Тем не менее, существует ограничение в 1 мг / л хлора в месте применения восстановленной воды. Эти ограничения в основном не наносят вреда жизни растений. Однако некоторые чувствительные культуры могут быть повреждены при уровне хлора ниже 1 мг / л, и пользователи должны учитывать чувствительность любых культур, которые могут быть орошены очищенной от хлора очищенной водой.Тем не менее, непосредственное использование хлора связано с небольшими экологическими рисками. Однако производство, хранение и транспортировка хлорсодержащих продуктов по-прежнему представляют опасность для окружающей среды.

Токсичные побочные продукты образуются в результате окисления озона. Озоновый газ может нанести вред окружающей среде из-за его агрессивной природы.

Микрофильтрация представляет опасность для окружающей среды только в случае разлива чистящих средств или при неправильной утилизации загрязненных отходов обратной промывки.Ультрафиолетовый свет представляет меньший риск по сравнению с другими методами дезинфекции, но он может представлять риск в отношении фотореактивации и мутации микробной популяции, присутствующей в разряде. Опция повторного использования недоступна для УФ-ламп. Управлять природными системами, такими как лагеря содержания под стражей, сложно.

Основным экологическим риском, связанным с дезинфекцией на основе лагуны, является чрезмерный рост нежелательных организмов, таких как сине-зеленые водоросли. Люди подвергаются высокому риску, так как сине-зеленое цветение водорослей производит токсины.Окружающая среда также находится в опасности, так как уровни SS и BOD увеличиваются. С точки зрения возможных экологических издержек, представляется, что ультрафиолетовое излучение, лагуны и микрофильтрация имеют наименьший потенциал неблагоприятного воздействия на окружающую среду, за которым следует озонирование и затем хлорирование. Этот рейтинг основан на образовании побочных продуктов и уровне токсичности сброса для принимающей среды.

Благодарности

Авторы благодарят г-жу Акдас Зорин и Джамшаида Хана (отделение микробиологии и биотехнологии) за искреннюю помощь в написании главы.Авторы также выражают благодарность руководству других преподавателей кафедры за их рекомендации и предложения.

Квантование

— дистиллятор нейронной сети

Квантование относится к процессу уменьшения количества битов, которые представляют число. В контексте глубокого обучения преобладающим числовым форматом, используемым для исследований и для развертывания, является 32-битная с плавающей запятой, или FP32. Однако стремление к уменьшению пропускной способности и вычислительных требований моделей глубокого обучения побудило исследование использовать числовые форматы с более низкой точностью. Было широко продемонстрировано, что веса и активации могут быть представлены с использованием 8-битных целых чисел (или INT8) без значительных потерь в точности.Использование битов меньшей ширины, таких как 4/2/1 бита, является активной областью исследований, которая также показала большой прогресс.

Обратите внимание, что это обсуждение квантования только в контексте более эффективного вывода. Использование чисел с меньшей точностью для более эффективного обучения в настоящее время выходит за рамки.

Мотивация: общая эффективность

Более очевидным преимуществом квантования является , значительно уменьшивший пропускную способность и память . Например, использование INT8 для весов и активаций потребляет в 4 раза меньшую общую пропускную способность по сравнению с FP32.
Кроме того, целочисленные вычисления на быстрее, чем , чем вычисления с плавающей запятой. Это также намного больше площадей и энергоэффективных :

INT8 Эксплуатация Энергосбережение против FP32 Экономия площади против FP32
добавить 30x 116x
Умножить 18,5x 27x

(Dally, 2015)

Обратите внимание, что очень агрессивное квантование может привести к еще большей эффективности.Если веса являются двоичными (-1, 1) или троичными (-1, 0, 1 с использованием 2-битных), то свертка и полностью связанные слои могут быть вычислены только с сложениями и вычитаниями, полностью удаляя умножения. Если активации также являются двоичными, то также могут быть удалены дополнения в пользу побитовых операций (Rastegari et al., 2016).

Integer vs. FP32

При обсуждении числового формата есть два основных атрибута. Первый — это динамический диапазон , который относится к диапазону представимых чисел.Второй — сколько значений может быть представлено в динамическом диапазоне, что, в свою очередь, определяет точность / разрешение формата (расстояние между двумя числами).
Для всех целочисленных форматов динамический диапазон равен числу битов. Таким образом, для INT8 диапазон есть, а для INT4 — это (сейчас мы ограничиваемся целыми числами со знаком). Количество представимых значений равно. Сравните это с FP32, где динамический диапазон и приблизительные значения могут быть представлены.
Мы сразу видим, что FP32 намного более универсален по , поскольку он способен точно представлять широкий диапазон распределений. Это хорошее свойство для моделей глубокого обучения, где распределения весов и активаций обычно очень разные (по крайней мере, в динамическом диапазоне). Кроме того, динамический диапазон может отличаться между слоями в модели.
Чтобы иметь возможность представлять эти различные распределения в целочисленном формате, используется масштабный коэффициент , чтобы отобразить динамический диапазон тензора в диапазон целочисленного формата.Но все же мы остаемся с проблемой значительно меньшего числа представимых значений, то есть с гораздо более низким разрешением.
Обратите внимание, что этот масштабный коэффициент в большинстве случаев является числом с плавающей запятой. Следовательно, даже при использовании целочисленных чисел некоторые вычисления с плавающей точкой остаются. Курбаро и др., Масштаб 2014, используя только смены, исключая операцию с плавающей запятой. В GEMMLWOP масштабный коэффициент FP32 аппроксимируется с использованием умножения целого числа или фиксированной точки с последующей операцией сдвига.Во многих случаях влияние этого приближения на точность пренебрежимо мало.

Предотвращение переполнения

Свертка и полностью связанные слои предполагают хранение промежуточных результатов в аккумуляторах. Из-за ограниченного динамического диапазона целочисленных форматов, если бы мы использовали одинаковую битовую ширину для весов и активации, и для аккумуляторов, мы, вероятно, переполнились бы очень быстро. Поэтому аккумуляторы обычно реализуются с большей битовой шириной.
Результат умножения двухбитных целых чисел, самое большее, -битное число.В слоях свертки такие умножения накапливаются раз, где есть количество входных каналов и ширина ядра (в предположении квадратного ядра). Следовательно, чтобы избежать переполнения, аккумулятор должен иметь ширину -бит, где М не менее. Во многих случаях используются 32-разрядные аккумуляторы, однако для INT4 и ниже может быть возможно использовать менее 32-разрядных в зависимости от ожидаемых вариантов использования и ширины слоев.

«Консервативное» квантование: INT8

Во многих случаях выбор модели, обученной для FP32, и ее непосредственное квантование в INT8 без какой-либо переподготовки может привести к относительно низкой потере точности (что может быть или не быть приемлемым, в зависимости от варианта использования).Некоторая подстройка может еще больше повысить точность (Gysel at al., 2018).
Как упоминалось выше, масштабный коэффициент используется для адаптации динамического диапазона имеющегося тензора к целочисленному формату. Этот масштабный коэффициент необходимо рассчитывать для каждого слоя на тензор. Самый простой способ — отобразить минимальные / максимальные значения тензора с плавающей запятой в минимальные / максимальные значения целочисленного формата. Для весов и смещений это легко, поскольку они устанавливаются после завершения тренировки. Для активаций минимальные / максимальные значения с плавающей запятой могут быть получены «онлайн» во время вывода или «автономно».

  • Офлайн означает сбор статистики активаций перед развертыванием модели, либо во время обучения, либо путем запуска нескольких «калибровочных» партий на обученной модели FP32. На основе этой собранной статистики рассчитываются масштабные коэффициенты, которые фиксируются после развертывания модели. Этот метод имеет риск встретить значения за пределами ранее наблюдаемых диапазонов во время выполнения. Эти значения будут обрезаны, что может привести к снижению точности.
  • Online означает динамическое вычисление минимальных / максимальных значений для каждого тензора во время выполнения.В этом методе отсечение не может происходить, однако добавленные вычислительные ресурсы, необходимые для вычисления минимальных / максимальных значений во время выполнения, могут быть непомерно высокими.

Важно отметить, однако, что полный диапазон значений тензора активаций обычно включает элементы, которые являются статистически выпадающими. Эти значения могут быть отброшены путем использования более узкого минимального / максимального диапазона, что позволяет эффективно выполнять некоторое ограничение в пользу увеличения разрешения, предоставляемого части распределения, содержащей большую часть информации.Простой метод, который может дать хорошие результаты, состоит в том, чтобы просто использовать среднее из наблюдаемых минимальных / максимальных значений вместо фактических значений. В качестве альтернативы можно использовать статистические показатели для интеллектуального выбора места для обрезки исходного диапазона, чтобы сохранить как можно больше информации (Migacz, 2017). Далее, Banner et al., 2018, предложили метод аналитического вычисления значения отсечения при определенных условиях.

Еще одна возможная точка оптимизации — это масштабная шкала .Наиболее распространенным способом является использование одного масштабного коэффициента для каждого слоя, но также возможно рассчитать масштабный коэффициент для каждого канала. Это может быть полезно, если распределение веса сильно различается между каналами.

При использовании для прямого квантования модели без повторного обучения, как описано выше, этот метод обычно называется квантования после обучения . Тем не менее, недавние публикации показали, что есть случаи, когда квантование после обучения до INT8 не сохраняет точности (Benoit et al.2018, Кришнамурти, 2018). А именно, более мелкие модели, такие как MobileNet, по-видимому, также не реагируют на квантование после обучения, предположительно из-за их меньшей репрезентативной способности. В таких случаях используется обучение с учетом квантования.

«Агрессивное» квантование: INT4 и ниже

Наивное квантование модели FP32 до INT4 и ниже обычно приводит к значительному снижению точности. Многие работы пытались смягчить этот эффект. Обычно они используют одну или несколько из следующих концепций для повышения точности модели:

  • Обучение / переподготовка : Для INT4 и ниже требуется обучение для получения разумной точности.Обучающий цикл модифицируется для учета квантования. Подробности смотрите в следующем разделе.
    Zhou S et al., 2016 показали, что начальная загрузка квантованной модели с обученными весами FP32 приводит к более высокой точности, в отличие от обучения с нуля. Другие методы требуют обученной модели FP32, либо в качестве отправной точки (Zhou A et al., 2017), либо в качестве сети преподавателей в обучающей установке по дистилляции знаний (см. Здесь).
  • Замена функции активации : Наиболее распространенной функцией активации в моделях зрения является ReLU, который не ограничен.То есть — его динамический диапазон не ограничен для положительных входов. Это очень проблематично для INT4 и ниже из-за очень ограниченного диапазона и разрешения. Поэтому большинство методов заменяют ReLU другой функцией, которая ограничена. В некоторых случаях используется функция отсечения с жестко закодированными значениями (Zhou S et al., 2016, Mishra et al., 2018). Другой метод изучает значение отсечения для слоя с лучшими результатами (Choi et al., 2018). Как только установлено значение отсечения, также устанавливается масштабный коэффициент, используемый для квантования, и никаких дополнительных шагов калибровки не требуется (в отличие от методов INT8, описанных выше).
  • Изменение структуры сети : Мишра и др., 2018 пытаются компенсировать потерю информации из-за квантования, используя более широкие слои (больше каналов). Лин и др., 2017 предложили метод двоичного квантования, в котором одна свертка FP32 заменяется несколькими двоичными свертками, каждая из которых масштабируется, чтобы представлять различную «базу», охватывающую больший динамический диапазон в целом.
  • Первый и последний уровень : Многие методы не проводят квантование первого и последнего уровня модели.Han et al., 2015 заметил, что первый сверточный слой более чувствителен к сокращению веса, и некоторые работы по квантованию приводят ту же причину и показывают ее эмпирически (Zhou S et al., 2016, Choi et al., 2018 ). В некоторых работах также отмечается, что эти уровни обычно составляют очень небольшую часть общих вычислений в модели, что еще больше снижает мотивацию их квантования (Rastegari et al., 2016). Большинство методов сохраняют первый и последний уровни на FP32. Тем не менее, Чой и соавт.2018 показал, что «консервативное» квантование этих слоев, например, до INT8, не снижает точность.

Дезинфекция — WikiLectures

послать

Спасибо за ваши Коментарии.

Спасибо за обзор этой статьи.

Ваш отзыв не был вставлен (разрешен один обзор на статью в день)!

Эта статья забыта

This article is forgotten

Это было отмечено его автором как В процессе строительства , но последнее изменение старше 30 дней.

Если вы хотите отредактировать эту страницу, пожалуйста, сначала свяжитесь с ее автором (вы найдете его в истории).Смотрите также обсуждение.

Если автор не будет продолжать работу, удалите шаблон {{В разработке}} и отредактируйте страницу.

Последнее обновление: вторник, 3 января 2017 года, в 17.44.

• Дезинфекция — это процесс, который включает уничтожение большинства патогенных микроорганизмов (за исключением бактериальных спор) на неодушевленных предметах. • Химические вещества, используемые при дезинфекции, называются дезинфицирующими средствами. Различные дезинфицирующие средства имеют разные целевые диапазоны, не все дезинфицирующие средства могут уничтожить все микроорганизмы.

JJ Минимизировать количество организмов в популяции по всему миру. Метод дезинфекции используется на международном уровне для безопасности людей, для уменьшения масштабов передачи заболеваний. Большое внимание стерилизации и дезинфекции было уделено пищевой промышленности, санитарной обработке воды, медицинскому обслуживанию и больницам. Поскольку они оказались наиболее пострадавшими организациями с микроорганизмами и путями передачи среди населения. Различные дезинфицирующие средства используются в различных отраслях промышленности, которые предназначены для конкретной флоры.

Консистенция

Жидкость (спирты, фенолы)

газообразный (пары формальдегида, этиленоксид)

Спектр активности (Рисунок 2)

Высокий уровень

Средний уровень

Низкий уровень

Механизм действия

Действие на мембрану (спирт, моющее средство)

Денатурация клеточных белков (спирт, фенол)

Окисление незаменимых сульфгидрильных групп ферментов (h3O2, галогены)

Алкилирование амино-, карбоксильной и гидроксильной группы (этиленоксид, формальдегид)

Повреждение нуклеиновых кислот (этиленоксид, формальдегид)


Рисунок 1: Иллюстрация различных методов дезинфекции.

Альдегиды: дезинфекция поверхности, фумигация помещений, камер и операционных залов.

Алкоголь: 70% водный спирт более эффективен при уничтожении микробов. 70% этиловый спирт используется как антисептик для кожи.

Фенол: ‘ впервые использовался Lister для предотвращения инфекции в хирургических ранах. В высоких концентрациях используется в качестве дезинфицирующего средства, а в низких концентрациях в качестве антисептика.

Галогены: Йод (антисептик), Хлор (отбеливатель)

Рисунок 2: Показывает спектр действия различных дезинфицирующих средств на организмы.

Ультразвуковые колебания:

• С частотой> 20000 циклов / секунду убивает бактерии и некоторые вирусы при воздействии в течение часа.

Микроволновые печи:

• Антимикробный эффект, разрушение клеток • Общее использование: дезинфекция инструментов и снижение микробной нагрузки. Этот метод не влияет на многие вирусы.

Фильтрация не убивает микробы, а отделяет их. Различные фильтры используются для разделения различных организмов и частиц.

Различные типы:

• Глиняные фильтры

• Асбестовые фильтры

• Фильтры из спеченного стекла

• Мембранные фильтры

• Воздушные фильтры

Общее использование: Удаление микробов из сыворотки, растворов антибиотиков и сахара, приготовление вирусных суспензий, осветление и очистка жидкостей и т. Д.

Внешние ссылки / Ссылки:

  • Мюррей Р. Патрик, доктор наук, Розенталь Кен С.Phd, Pfaller Micheal A. Методы стерилизации и дезинфекции MD, Медицинская микробиология: с STUDENT CONSULT Online Access, 6ed.Webiste http://www.studentconsult.com/ Последнее обновление 2008
,

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *