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살균소독용 UV LED의 응용연구 - 수질정화

2022-11-24

살균소독용 UV LED의 응용연구 - 수질정화 1

UV-LED 또는 자외선 발광 다이오드는 지난 10년 동안 물을 소독하는 실용적인 기술이 되었습니다. 기존 수은 UV 램프의 장점 UV 물 소독   기술은 여전히 ​​UV-LED와 함께 존재하지만 몇 가지 단점도 제거합니다.

살균 기술

수많은 응용 프로그램 UV LED 살균 기술은 일상에서 찾을 수 있습니다. 예를 들어 식품, 의약품, 상하수도 시스템에 사용됩니다. 화학 물질, 열, 자외선 및 오존이 모두 자주 사용됩니다. UV LED 살균   기법.

단순성으로 인해 화학 물질(예: 염소, 과산화 효소 등)이 다음을 위해 자주 사용됩니다. UV LED 살균 ; 그러나 대상의 품질을 변경하는 등 불리한 영향을 미칠 수 있습니다. 염소 사용의 단점 UV LED 살균 악취가 나고 생물학적으로 유해한 화학 물질의 생산입니다.

물은 자외선을 보유할 수 없으며 생태계에 거의 영향을 미치지 않습니다. 또한 박테리아의 항생제 내성을 유발하지 않습니다. 따라서, UV LED 살균 최근 염소화 대안으로 각광받고 있는 는 화학성분 없이 효과적으로 세정한다.

상대적으로 낮거나 보통인 수은 증기 램프와 같은 UV 램프는 전통적인 UV 살균 기술에 사용됩니다. 이들은 생물학 실험실 및 의료 시설에서 작업 환경 및 장비를 소독하는 데 사용됩니다. DNA에 의한 UV 흡수 효율과 관련하여 UV 광선은 특정 파장에서 UV를 방출하며 이는 항균 효능 곡선의 피크와 매우 밀접하게 일치합니다.

살균소독용 UV LED의 응용연구 - 수질정화 2

주파수가 365nm인 UV 방사선은 UV-A(320-400nm)로 분류되며 UV-A는 UV-C(100-280nm)보다 손상 가능성이 적습니다. UV-LED는 365나노미터 파장의 빛을 발산해 254나노미터 파장의 램프보다 사람의 눈과 피부에 덜 해롭다.

또한 UV-LED는 수은이 없기 때문에 환경이나 사람에게 부정적인 영향을 미치지 않습니다. 환경을 생각하는 살균기는 UV-LED입니다. 환경과 인간의 건강에 해로운 수은은 수은 증기 램프에 존재합니다.

UV 살균기는 램프의 모양에 맞게 제작해야 하는데 램프는 크기가 커서 공간을 많이 차지하는 경우가 많습니다. 따라서 유해물질을 사용하지 않고 새로운 UV LED 살균   에너지 소비가 적은 장비를 다양한 모양과 크기로 만들 수 있습니다.

기존 LED와 UV LED 비교; 에스

UV-LED는 기존 제품보다 더 탄력 있고 더 작으며 수은이 없습니다. 그들은 또한 더 오래 지속되고 더 빨리 최대 전력을 달성합니다. 거의 즉각적인 시작 시간과 사용자 정의 가능한 파장과 함께 이러한 이점은 뛰어난 설계 유연성을 갖춘 UV-LED 반응기 설계를 제공합니다.

이러한 이점에도 불구하고 기존의 UV-LED 반응기 응용 프로그램은 소규모 네트워크에 집중되어 있어 도시 수처리에 비효율적입니다. 1~4mm 범위의 적당한 크기로 인해 UV-LED는 다양한 방향으로 방사선을 방출하도록 배치할 수 있습니다.

기존의 UV 램프와 비교할 때 이러한 고도로 집중된 방사 패턴은 더 많은 방향 옵션을 허용하므로 고유한 핵분열 원자로가 가능합니다. 를 위해 UV 물 소독 , UV-LED는 광범위한 항균 주파수(예: 250 –285nm).

이러한 변수는 해마다 개선되고 있습니다. UV-LED 적절한 위생 기술의 광범위한 채택은 높은 초기 비용, 낮은 출력 전력 및 낮은 외관 효율성으로 인해 제약을 받았습니다.

그 결과, 이 기술의 사용은 주로 사용 지점의 소규모 배치 응용 분야로 제한되었으며, 이 기술의 단점은 필요한 UV 선량을 달성하기 위해 장기간 노출을 통해 극복되었습니다.

그럼에도 불구하고 UV-LED 기술의 급속한 발전과 원자로의 설계 및 성능 최적화 덕분에 도시 상수도(WTW)에서 사용할 수 있는 최초의 본격적인 UV-LED 반응기의 생성이 가능해졌습니다.

이러한 반응기는 원통 가장자리를 따라 일련으로 배열된 UV-LED가 있는 수정 유리관으로 만들어져 UV 광이 반응기를 통해 흐르는 물에 들어갈 수 있습니다. 열 제어는 원자로 용기를 둘러싸는 유체 순환 시스템을 사용하여 작동 LED에서 생성된 열을 분산시킴으로써 달성됩니다.

생체 선량 측정법

UV-LED를 대규모로 사용할 수 있는지 확인하려면 UV 물 소독,   에 대한 정확한 평가 UV 물 소독   본격적인 원자로의 효율성이 필요합니다. Biodosimetry는 기존 UV 반응기(수은 램프 사용)에 대한 현재 검증 방법입니다.

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이러한 맥락에서 보정된 활성화 동역학을 사용하여 다양한 투여량에 걸쳐 UV 노출에 대한 대리 시험 미생물의 민감도를 평가하는 것을 생물 선량계측법이라고 합니다. UV 반응기의 선량-반응 곡선은 일반적으로 테스트 용수의 미생물을 사용하여 시준된 빔 테스트를 통해 결정됩니다.

감소된 상대 선량(RED)(mJ/cm2)은 보정된 곡선과 생체 선량계의 측정된 비활성화를 사용하여 계산됩니다.

반응기의 UV 선량-반응 곡선

챌린지된 유기체는 동일한 미생물군에서 유사하게 성장해야 합니다. 반응기의 UV 선량-반응 곡선은 작동 결과로 생성되며 전체 규모에서 달성된 각 로그 불활성화에 대한 감소 선량을 보여줍니다.

또한 이 접근 방식에는 UV 선량 계산에 UV 투과율(UVT)이 포함되어 반응기의 UV 선량-반응 곡선을 순전히 UVT에 기반한 다양한 지표 수질 수준으로 표준화합니다.

따라서 이 작업의 주요 목표는 대체 테스트 미생물을 활용하고 이를 기존 UV 램프의 성능과 비교하여 UV-LED 시스템의 성능을 결정하는 것이었습니다.

크립토스포리디움 종

Cryptosporidium spp.를 선택했습니다. UV는 크립토스포리디움 발병 가능성이 더 높은 상황에서 자주 적용되기 때문에 우리의 표적 유기체로. 크립토스포리디움의 위험 요인에는 원수에 존재, 염소에 대한 저항성(보고된 염소 접촉 기간의 1000 –10,000 mg min/L), 작은 크기 때문에 여과수 음용을 기피하는 경향(4 –6m).

크립토스포리디움 파르붐에 대한 불활성화 UV 처리는 0.16cm2/MJ이며, 이는 유리 염소에 대한 해당 상수보다 상당히 적습니다.

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