青岛杰生电气深紫外LED抑制细菌生长效果超出想象— DUV LED抑菌在家用净水器中
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青岛杰生电气有限公司是目前世界上领先的深紫外LED研发制造商，也是中国唯一研发生产深紫外LED芯片的专业公司，使用自主研发制造的GaN-MOCVD高端专用设备在蓝宝石衬底上生产深紫外LED产品，同时采用国际高端芯片制造设备、LED封装设备生产出波长范围260nm~320nm紫外LED，相关技术国内领先，且在世界半导体LED产业链中处于优势地位。公司研发生产的“280nm DUV LED抑菌模块”抑菌效果超出想象，助力水行业更好的解决了净化水二次污染的难题，在家用净水机和类似用途的饮水机储水装置中得到了高度认可并广泛应用。 引言 随着现代社会与经济的快速发展，水污染日益严重，人们对于用水安全的担忧也与日俱增。因此，现在越来越多的家庭选择在家中安装净水器，来保证家人的饮用水安全。(从喝天然水到喝自来水被俗称之为“第一次饮水革命”;再从喝自来水到喝净化水被俗称之为“第二次饮水革命”，人们对安全饮水的需求和重视已成为历史发展的趋势)。但是，最令净水行业人士头痛的是净水机很难完全做到安全的即滤即喝及“免储存”的状态，净化水(也可称为是“无抵抗力水”)的环境条件极有利于细菌的繁殖生长。 通常来说，经过多级滤膜过滤净化后的净化水可以保障人们日常的安全饮用，但是问题出在，如果净化后的水不能及时被饮用，净化水在停滞或储存中会更容易被细菌侵入。净化水使用时，空气会进入储水箱，空气中携带的细菌自然也会随之进入水中，细菌会在滤膜下游管道与储水箱中开始繁殖生长造成净化水的二次污染，当细菌菌落总数达到相当量后，会导致净化水出现异味和较差的口感，出水的菌落总数超标自然会影响到饮用者的人身健康。 为了更好的解决家用净化水的二次污染问题，青岛杰生携手净水行业在国内首先推出深紫外LED抑菌技术和净水处理的抑菌理念，与行业人士一同努力提高净水机直饮水的安全性能。公司通过长期产品技术研发、实验、应用及终端市场反馈，充分证明了“280nm深紫外LED”的应用可以完全抑制净化水在净水器后程中细菌的繁殖生长，更加令人振奋的是抑制细菌生长所需的紫外照射剂量仅仅是正常杀菌剂量的1/40左右，如在纯水箱内仅仅使用一颗1mW波长280nm DUV-LED，每小时工作1-2分钟，就可以达到抑制细菌生长的满意效果。如此高的性价比，将带来深紫外LED在水领域的广泛应用，净化水抑制细菌生长是水质净化设备的重要功能之一，也是净水行业获得更进一步发展的必然趋势，将助力净水行业实现真正意义上的全程抑菌。 认识紫外线及深紫外LED抑菌及杀菌 紫外线 UV(Ultra Violet) 紫外线是一种波长位于可见光和X射线之间，100～400nm之间的电磁波。根据作用效果的不同，紫外线按照波长大致可以分为: UV-A(近紫外)波段、UV-B(中波紫外)波段、UV-C(深紫外)波段、UV-V(真空紫外)波段，见图1。 图1 UVA波段，波长315～400nm，又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃及塑料。UVA可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将皮肤晒黑，对人体皮肤有一定伤害。UVA 抑菌杀菌能力较差，主要应用于光固化、光化学作用等领域。 UVB波段，波长280～315nm，又称为中波红斑效应紫外线 。UVB紫外线对人体具有红斑作用，少剂量短时间的照射能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，UVB具有一定的杀菌能力。 UVC波段，波长100～280nm，又称为短波灭菌紫外线，可高效杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次氏和支原体等，凡被上述微生物污染的表面、水和空气均可采用UVC波段紫外线杀菌，其杀菌效率可高达99%以上，也因为其高效杀菌的特性，UVC被广泛应用于医疗、卫生、民用等领域。 深紫外(UVC) LED杀菌 紫外线杀菌是通过紫外线的照射，破坏微生物的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)分子结构，使细菌死亡或不能繁殖，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以265 ~ 280nm左右的紫外线最佳，见图2。 图2 深紫外LED代表性系列产品见图3。 图3 深紫外LED抑菌解决方案与优势 净化水二次污染一直是困扰净水行业的一个难题，同时净水行业价格竞争日益激烈，消费者及净水机厂家对产品性价比高度关注，针对此课题，青岛杰生利用自主研发生产的“280nm深紫外LED”，开发了高性价比的“深紫外LED抑菌模块”，该模块可应用于净水储水箱、净水管道、净水笼头等位置的抑菌，通过实验验证及应用，可实现便捷的安装集成，合理的成本投入，超长的产品寿命，较低的深紫外线辐照剂量，高效安全的抑菌效果，有效的解决困扰净水行业的净化水二次污染难题。 深紫外LED抑菌杀菌模块较传统抑菌杀菌方法具有： 体积小，可以与净水器便捷的安装集成; 开关特性，可频繁开关，瞬间启停，即杀即用，根据设定随时进行抑菌、杀菌; 环保特性，不含有任何有害物质，纯物理杀菌，无毒、无残留、无二次污染; 固态半导体冷光源，单一紫外线波长，对水无加热，无臭氧，不影响水质及口感; 高效、节能特性，单位面积光强是传统紫外光源的千倍，而相同光输出功率的能耗仅为传统紫外光源的1/10。 实验细节 实验在中国海洋大学微生物学实验室开展，选用体积为1L的容器，共分2个实验组：①照射(抑菌)组，3个，容器的上方安装深紫外LED抑菌模块(模块用深紫外LED为1颗、波长为280nm、光功率为1mW)，模块距离水面约有3cm，深紫外LED距离石英玻璃片约为5mm;②对照组，3个，未装深紫外LED抑菌模块，其余条件同照射(抑菌)组。 实验模型结构图如下： 实验方法： 实验共进行7天，取样时间为：实验开始后的第1~2天每24小时取样一次，第3天以后每12小时取样1次，即每天取样2次。取样方法为：每瓶取0.1ml水样，共取3个平行样，水样经涂布均匀后进行37℃恒温培养48h，最后进行计数统计。取样时进行详细的环境条件记录。 实验过程中，照射(抑菌)组的深紫外LED抑菌模块工作程序设定为1小时工作1次，每次工作2分钟，7天后实验结束。 实验记录： 根据实验要求，将实验过程各项数据记录如下表： 取样点0结果照片(0时)： 取样点2结果照片(46时)： 取样点12结果照片(154时)： 图9 深紫外LED抑菌模块抑菌结果对比图 实验结果： 通过以上照射(抑菌)组和对照组对比实验的数据可以明确看出，未加抑菌模块的对照组细菌总数在第3天已达到28800cfu/ml，远超过国家生活饮用水卫生标准中的细菌限值，而增加抑菌模块的照射(抑菌)组在实验时间内细菌总数一直保持为0cfu/ml，完全符合国家生活饮用水卫生标准中的细菌限值。该实验充分说明“280nm深紫外LED抑菌模块”可使用较小剂量的紫外线达到高效的抑菌效果。 总结 青岛杰生自主研发的“280nm深紫外LED抑菌模块”高效、环保、安全、体积小、功耗低、寿命长、易集成，模块可以成功地抑制净化水中细菌的二次繁殖生长，同时抑菌模块本身不会对净化水产生任何影响。在客户长期的使用及检测过程中发现，安装有1颗280nm深紫外LED的抑菌模块，使用少量紫外辐照剂量就可以使净水器出水口的菌落数完全符合“饮用净水水质标准CJ94-2005”，“生活饮用水卫生标准GB5749-2006”，可以看出“280nm深紫外LED抑菌模块”是一种抑制净化水二次污染有效的解决方案，可以助力水行业实现真正的全程抑菌，使更加完美的净水产品走向千家万户，造福人类。
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