??       青島杰生電氣有限公司是目前世界上領(lǐng)先的深紫外LED研發(fā)制造商，也是中國唯一研發(fā)生產(chǎn)深紫外LED芯片的專業(yè)公司，使用自主研發(fā)制造的GaN-MOCVD高端專用設(shè)備在藍(lán)寶石襯底上生產(chǎn)深紫外LED產(chǎn)品，同時采用國際高端芯片制造設(shè)備、LED封裝設(shè)備生產(chǎn)出波長范圍260nm~320nm紫外LED，相關(guān)技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，且在世界半導(dǎo)體LED產(chǎn)業(yè)鏈中處于優(yōu)勢地位。公司研發(fā)生產(chǎn)的“280nm DUV LED抑菌模塊”抑菌效果超出想象，助力水行業(yè)更好的解決了凈化水二次污染的難題，在家用凈水機(jī)和類似用途的飲水機(jī)儲水裝置中得到了高度認(rèn)可并廣泛應(yīng)用。

引言

       隨著現(xiàn)代社會與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水污染日益嚴(yán)重，人們對于用水安全的擔(dān)憂也與日俱增。因此，現(xiàn)在越來越多的家庭選擇在家中安裝凈水器，來保證家人的飲用水安全。(從喝天然水到喝自來水被俗稱之為“第一次飲水革命”;再從喝自來水到喝凈化水被俗稱之為“第二次飲水革命”，人們對安全飲水的需求和重視已成為歷史發(fā)展的趨勢)。但是，最令凈水行業(yè)人士頭痛的是凈水機(jī)很難完全做到安全的即濾即喝及“免儲存”的狀態(tài)，凈化水(也可稱為是“無抵抗力水”)的環(huán)境條件極有利于細(xì)菌的繁殖生長。

       通常來說，經(jīng)過多級濾膜過濾凈化后的凈化水可以保障人們?nèi)粘５陌踩嬘茫菃栴}出在，如果凈化后的水不能及時被飲用，凈化水在停滯或儲存中會更容易被細(xì)菌侵入。凈化水使用時，空氣會進(jìn)入儲水箱，空氣中攜帶的細(xì)菌自然也會隨之進(jìn)入水中，細(xì)菌會在濾膜下游管道與儲水箱中開始繁殖生長造成凈化水的二次污染，當(dāng)細(xì)菌菌落總數(shù)達(dá)到相當(dāng)量后，會導(dǎo)致凈化水出現(xiàn)異味和較差的口感，出水的菌落總數(shù)超標(biāo)自然會影響到飲用者的人身健康。

       為了更好的解決家用凈化水的二次污染問題，青島杰生攜手凈水行業(yè)在國內(nèi)首先推出深紫外LED抑菌技術(shù)和凈水處理的抑菌理念，與行業(yè)人士一同努力提高凈水機(jī)直飲水的安全性能。公司通過長期產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用及終端市場反饋，充分證明了“280nm深紫外LED”的應(yīng)用可以完全抑制凈化水在凈水器后程中細(xì)菌的繁殖生長，更加令人振奮的是抑制細(xì)菌生長所需的紫外照射劑量僅僅是正常殺菌劑量的1/40左右，如在純水箱內(nèi)僅僅使用一顆1mW波長280nm DUV-LED，每小時工作1-2分鐘，就可以達(dá)到抑制細(xì)菌生長的滿意效果。如此高的性價(jià)比，將帶來深紫外LED在水領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，凈化水抑制細(xì)菌生長是水質(zhì)凈化設(shè)備的重要功能之一，也是凈水行業(yè)獲得更進(jìn)一步發(fā)展的必然趨勢，將助力凈水行業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的全程抑菌。

認(rèn)識紫外線及深紫外LED抑菌及殺菌

紫外線 UV(Ultra Violet)

       紫外線是一種波長位于可見光和X射線之間，100～400nm之間的電磁波。根據(jù)作用效果的不同，紫外線按照波長大致可以分為: 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，見圖1。

       圖1

       UVA波段，波長315～400nm，又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線 。它有很強(qiáng)的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃及塑料。UVA可以直達(dá)肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將皮膚曬黑，對人體皮膚有一定傷害。UVA 抑菌殺菌能力較差，主要應(yīng)用于光固化、光化學(xué)作用等領(lǐng)域。

       UVB波段，波長280～315nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。UVB紫外線對人體具有紅斑作用，少劑量短時間的照射能促進(jìn)體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，UVB具有一定的殺菌能力。

       UVC波段，波長100～280nm，又稱為短波滅菌紫外線，可高效殺滅各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌、立克次氏和支原體等，凡被上述微生物污染的表面、水和空氣均可采用UVC波段紫外線殺菌，其殺菌效率可高達(dá)99%以上，也因?yàn)槠涓咝⒕奶匦?，UVC被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、衛(wèi)生、民用等領(lǐng)域。

深紫外(UVC) LED殺菌

       紫外線殺菌是通過紫外線的照射，破壞微生物的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)分子結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌死亡或不能繁殖，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)镃波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以265 ~ 280nm左右的紫外線最佳，見圖2。

       圖2

       深紫外LED代表性系列產(chǎn)品見圖3。

       圖3

深紫外LED抑菌解決方案與優(yōu)勢

       凈化水二次污染一直是困擾凈水行業(yè)的一個難題，同時凈水行業(yè)價(jià)格競爭日益激烈，消費(fèi)者及凈水機(jī)廠家對產(chǎn)品性價(jià)比高度關(guān)注，針對此課題，青島杰生利用自主研發(fā)生產(chǎn)的“280nm深紫外LED”，開發(fā)了高性價(jià)比的“深紫外LED抑菌模塊”，該模塊可應(yīng)用于凈水儲水箱、凈水管道、凈水籠頭等位置的抑菌，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)便捷的安裝集成，合理的成本投入，超長的產(chǎn)品壽命，較低的深紫外線輻照劑量，高效安全的抑菌效果，有效的解決困擾凈水行業(yè)的凈化水二次污染難題。

深紫外LED抑菌殺菌模塊較傳統(tǒng)抑菌殺菌方法具有：

       體積小，可以與凈水器便捷的安裝集成;

       開關(guān)特性，可頻繁開關(guān)，瞬間啟停，即殺即用，根據(jù)設(shè)定隨時進(jìn)行抑菌、殺菌;

       環(huán)保特性，不含有任何有害物質(zhì)，純物理殺菌，無毒、無殘留、無二次污染;

       固態(tài)半導(dǎo)體冷光源，單一紫外線波長，對水無加熱，無臭氧，不影響水質(zhì)及口感;

       高效、節(jié)能特性，單位面積光強(qiáng)是傳統(tǒng)紫外光源的千倍，而相同光輸出功率的能耗僅為傳統(tǒng)紫外光源的1/10。

實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

       實(shí)驗(yàn)在中國海洋大學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展，選用體積為1L的容器，共分2個實(shí)驗(yàn)組：①照射(抑菌)組，3個，容器的上方安裝深紫外LED抑菌模塊(模塊用深紫外LED為1顆、波長為280nm、光功率為1mW)，模塊距離水面約有3cm，深紫外LED距離石英玻璃片約為5mm;②對照組，3個，未裝深紫外LED抑菌模塊，其余條件同照射(抑菌)組。

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)圖如下：

實(shí)驗(yàn)方法：

       實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行7天，取樣時間為：實(shí)驗(yàn)開始后的第1~2天每24小時取樣一次，第3天以后每12小時取樣1次，即每天取樣2次。取樣方法為：每瓶取0.1ml水樣，共取3個平行樣，水樣經(jīng)涂布均勻后進(jìn)行37℃恒溫培養(yǎng)48h，最后進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。取樣時進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境條件記錄。

       實(shí)驗(yàn)過程中，照射(抑菌)組的深紫外LED抑菌模塊工作程序設(shè)定為1小時工作1次，每次工作2分鐘，7天后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

實(shí)驗(yàn)記錄：

       根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，將實(shí)驗(yàn)過程各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄如下表：

       取樣點(diǎn)0結(jié)果照片(0時)：

       取樣點(diǎn)2結(jié)果照片(46時)：

       取樣點(diǎn)12結(jié)果照片(154時)：

       圖9 深紫外LED抑菌模塊抑菌結(jié)果對比圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

       通過以上照射(抑菌)組和對照組對比實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以明確看出，未加抑菌模塊的對照組細(xì)菌總數(shù)在第3天已達(dá)到28800cfu/ml，遠(yuǎn)超過國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)菌限值，而增加抑菌模塊的照射(抑菌)組在實(shí)驗(yàn)時間內(nèi)細(xì)菌總數(shù)一直保持為0cfu/ml，完全符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)菌限值。該實(shí)驗(yàn)充分說明“280nm深紫外LED抑菌模塊”可使用較小劑量的紫外線達(dá)到高效的抑菌效果。

總結(jié)

       青島杰生自主研發(fā)的“280nm深紫外LED抑菌模塊”高效、環(huán)保、安全、體積小、功耗低、壽命長、易集成，模塊可以成功地抑制凈化水中細(xì)菌的二次繁殖生長，同時抑菌模塊本身不會對凈化水產(chǎn)生任何影響。在客戶長期的使用及檢測過程中發(fā)現(xiàn)，安裝有1顆280nm深紫外LED的抑菌模塊，使用少量紫外輻照劑量就可以使凈水器出水口的菌落數(shù)完全符合“飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ94-2005”，“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006”，可以看出“280nm深紫外LED抑菌模塊”是一種抑制凈化水二次污染有效的解決方案，可以助力水行業(yè)實(shí)現(xiàn)真正的全程抑菌，使更加完美的凈水產(chǎn)品走向千家萬戶，造福人類。