Luận Văn Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng LED cực tím

Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng LED cực tím
Ngày nay, nhân loại đang phải đương đầu với 3 vấn nạn toàn cầu trong sự phát triển. Thứ nhất, ô nhiễm không khí mà nhiều chất bẩn là hạt rắn, chất lỏng, hay gas trong không khí. Chúng làm hại con người và môi trường sống. Nó là sản phẩm của sự không cân bằng trong phát triển kinh tế nhanh mà không chú trọng môi trường. Vấn đề thứ 2, nguồn nước bị bẩn cùng là vấn nạn cho các quốc gia. Người ta tuyên doán rằng nó dẫn đến nguyên nhân chết và bệnh trên toàn thế giới của hơn 14 ngàn người mỗi ngày. Mặc khác, chúng ta sẽ cạn nguồn nước sạch trong vài thế kỷ tới nếu không có những giải pháp kịp thời. Ngộ đọc thực phẩm được xem là vấn nạn thứ 3. Chúng đến từ 2 nguyên nhân: lây nhiễu hay ngộ độc. Sự tồn tại của khuẩn va vi khuẩn trong thực phẩm hay bao gồm vi khuẩn tạo ra độc tố tất cả đều dẫn đến lây nhiễm.

Các công nghệ xử lý nước và khử vi khuẩn trong nước đã có nhiều cải tiến tuy nhiên chúng vẫn có những hạn chế như: dùng hoá chất thì làm thay đổi mùi vị và để lại dư lượng hoá chất; dùng nhiệt thì làm thay đổi tính chất của vật khử; dùng ozone hiệu quả khử không cao, giá thành cao; dùng bức xạ cực tím với đèn thuỷ ngân áp suất thấp thì nguy hại cho người khi bị tia UV chiếu vào và phải xử lý thuỷ ngân khi đèn hỏng, .
Nhằm góp phần đưa ra những giải pháp kỹ thuật ban đầu, tác giả đã thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG LED CỰC TÍM”. Dựa trên những đặc tính nổi trội của của loại linh kiện UVLED so với đèn thuỷ ngân như: tuổi thọ cao; tiêu thụ công suất thấp, không gây nguy hiểm cho người, không chứa các chất thuỷ ngân, hay chì .

Với thời gian từ tháng 2/2010 đến tháng 8/2010, tác giả đã nghiên cứu mạch điều khiển dòng điện cho UVLED phát xạ tia tử ngoại với cường độ khác nhau. Mạch điều khiển trung tâm với nhiều tính năng nổi bật như: cho phép lựa chọn nhiều chế độ điều khiển: Auto hay Manual, Thiết bị cho phép giao giao tiếp với máy tính, điều khiển trực tiếp từ máy tính, cho phép cập nhật lịch sử chiếu xạ từ thiết bị lên máy tính xuất ra file Excel để người dùng thuận tiện cho việc thống kê. Việc điều khiển dòng qua UVLED được thực hiện bằng phương pháp điều rộng xung PWM. Phương pháp này giúp giảm nhiệt độ cho LED và Mosfet do chúng sẽ có thời gian nghỉ là Toff đồng thời khi xét tại một thời điểm tức thì thì cường độ dòng qua UVLED là cao nhất nên cường độ bức xạ cũng là cao nhất nên khả năng đâm xuyên qua môi trường chiếu là tối ưu nhất.

Việc bố trí UVLED cũng là một yếu tố khá quan trọng quyết định khả năng khử vi khuẩn của thiết bị. Trong đề tài này, chúng tôi đã nghiên cứu các cơ sở lý thuyết, thông số kỹ thuật của UVLED và một số thực nghiệm của một số tác giả thực hiện trên LED ánh sáng trắng để đưa ra phương pháp tối ưu nhất sắp xếp UVLED để cường độ chiếu xạ đồng đều trên bề mặt phơi nhiễm.

Sau cùng để chứng minh những nghiên cứu và các cơ sở lý thuyết đã đưa ra, chúng tôi đã thực hiện kiểm nghiệm khả năng khử vi khuẩn của thiết bị đã chế tạo. Từ các mẫu nước sinh hoạt lấy từ các địa điểm khác nhau, tác giả đã kiểm nghiệm khả năng diệt khuẩn của thiết bị khi thay đổi các thông số như: Thời gian chiếu; công suất chiếu; mật độ vi khuẩn; các nguồn nước khác nhau, Các thí nghiệm này đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ Môi trường,Trung tâm Kỹ thuật và CNMT của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Phương pháp thí nghiệm là kiểm tra số khuẩn lạc trước và sau chiếu xạ. Chúng được nuôi cấy trên đĩa petrifilm của hãng 3M và ủ trong điều kiện nhiệt độ 370C trong 18-24 giờ.

Các kết quả thống kê được đã chứng minh khả năng khử vi khuẩn của thiết bị ở mức độ khác nhau ứng với thời gian chiếu, cường độ chiếu, mật độ vi khuẩn khác nhau. Với kết quả ban đầu này, nhóm tác giả có thể phát triển tiếp khi tăng số bóng UVLED, thực hiện các mạch công suất lớn để có dòng lớn, cải thiết hình thức khu vực gắn UVLED, thì sản phẩm sẽ hoàn thiện. Nhóm tác rất mong được sự cộng tác nghiên cứu và bổ sung kinh nghiệm từ các nhà khoa học nhằm sớm đưa sản phẩm ra thị trường.

Nội dung bao gồm:

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 2. GIỚI THIỆU VỀ UVLED VÀ KHỬ TRÙNG
Chương 3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG UVLED
Chương 4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHỬ VI KHUẨN CỦA THIẾT BỊ CHẾ TẠO
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN