??       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(guó)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(shí)采用國(guó)際高端芯片制造設(shè)備、LED封裝設(shè)備生產(chǎn)出波長(zhǎng)范圍260nm~320nm紫外LED，相關(guān)技術(shù)國(guó)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(shì)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(chǔ)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(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水污染日益嚴(yán)重，人們對(duì)于用水安全的擔(dān)憂也與日俱增。因此，現(xiàn)在越來(lái)越多的家庭選擇在家中安裝凈水器，來(lái)保證家人的飲用水安全。(從喝天然水到喝自來(lái)水被俗稱之為“第一次飲水革命”;再?gòu)暮茸詠?lái)水到喝凈化水被俗稱之為“第二次飲水革命”，人們對(duì)安全飲水的需求和重視已成為歷史發(fā)展的趨勢(shì))。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(chǔ)存”的狀態(tài)，凈化水(也可稱為是“無(wú)抵抗力水”)的環(huán)境條件極有利于細(xì)菌的繁殖生長(zhǎng)。

       通常來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)多級(jí)濾膜過(guò)濾凈化后的凈化水可以保障人們?nèi)粘５陌踩嬘茫菃?wèn)題出在，如果凈化后的水不能及時(shí)被飲用，凈化水在停滯或儲(chǔ)存中會(huì)更容易被細(xì)菌侵入。凈化水使用時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)水箱，空氣中攜帶的細(xì)菌自然也會(huì)隨之進(jìn)入水中，細(xì)菌會(huì)在濾膜下游管道與儲(chǔ)水箱中開(kāi)始繁殖生長(zhǎng)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(huì)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(huì)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(wèn)題，青島杰生攜手凈水行業(yè)在國(guó)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(guò)長(zhǎng)期產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用及終端市場(chǎng)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(zhǎng)，更加令人振奮的是抑制細(xì)菌生長(zhǎng)所需的紫外照射劑量?jī)H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(zhǎng)280nm DUV-LED，每小時(shí)工作1-2分鐘，就可以達(dá)到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的滿意效果。如此高的性價(jià)比，將帶來(lái)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(zhǎng)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(shì)，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(shí)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(zhǎng)位于可見(jiàn)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(zhǎng)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(jiàn)圖1。

       圖1

       UVA波段，波長(zhǎng)315～400nm，又稱為長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)280～315nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。UVB紫外線對(duì)人體具有紅斑作用，少劑量短時(shí)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(zhǎng)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奶匦裕琔VC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(guò)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(jiàn)圖2。

       圖2

       深紫外LED代表性系列產(chǎn)品見(jiàn)圖3。

       圖3

深紫外LED抑菌解決方案與優(yōu)勢(shì)

       凈化水二次污染一直是困擾凈水行業(yè)的一個(gè)難題，同時(shí)凈水行業(yè)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，消費(fèi)者及凈水機(jī)廠家對(duì)產(chǎn)品性價(jià)比高度關(guān)注，針對(duì)此課題，青島杰生利用自主研發(fā)生產(chǎn)的“280nm深紫外LED”，開(kāi)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(chǔ)水箱、凈水管道、凈水籠頭等位置的抑菌，通過(guò)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(zhǎng)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(kāi)關(guān)特性，可頻繁開(kāi)關(guān)，瞬間啟停，即殺即用，根據(jù)設(shè)定隨時(shí)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(wú)毒、無(wú)殘留、無(wú)二次污染;

       固態(tài)半導(dǎo)體冷光源，單一紫外線波長(zhǎng)，對(duì)水無(wú)加熱，無(wú)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(guó)海洋大學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展，選用體積為1L的容器，共分2個(gè)實(shí)驗(yàn)組：①照射(抑菌)組，3個(gè)，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(zhǎng)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(duì)照組，3個(gè)，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(shí)間為：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的第1~2天每24小時(shí)取樣一次，第3天以后每12小時(shí)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(gè)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(shí)進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境條件記錄。

       實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)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(guò)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(shí))：

       取樣點(diǎn)2結(jié)果照片(46時(shí))：

       取樣點(diǎn)12結(jié)果照片(154時(shí))：

       圖9 深紫外LED抑菌模塊抑菌結(jié)果對(duì)比圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

       通過(guò)以上照射(抑菌)組和對(duì)照組對(duì)比實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以明確看出，未加抑菌模塊的對(duì)照組細(xì)菌總數(shù)在第3天已達(dá)到28800cfu/ml，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)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(shí)間內(nèi)細(xì)菌總數(shù)一直保持為0cfu/ml，完全符合國(guó)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(shuō)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(zhǎng)、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(zhǎng)，同時(shí)抑菌模塊本身不會(huì)對(duì)凈化水產(chǎn)生任何影響。在客戶長(zhǎng)期的使用及檢測(cè)過(guò)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(wàn)戶，造福人類。