Công nghệ diệt khuẩn UV là gì? Tìm hiểu nguyên lý dùng tia UV-C bất hoạt vi sinh vật

Tia UV từ lâu đã được ứng dụng trong xử lý nước, không khí và bề mặt. Hiện nay, công nghệ này được thu nhỏ và tích hợp vào nhiều thiết bị gia dụng nhằm bổ sung khả năng kiểm soát vi sinh vật bên cạnh chức năng chính. Tuy nhiên, không phải cứ có đèn UV là sản phẩm sẽ đạt hiệu quả giống nhau. Để đánh giá đúng, người dùng cần hiểu loại tia nào thực sự có tác dụng diệt khuẩn, cách nó tác động lên vi sinh vật và những lưu ý an toàn khi sử dụng.

Công nghệ diệt khuẩn UV là gì?

Công nghệ diệt khuẩn UV là phương pháp sử dụng năng lượng tia cực tím để bất hoạt vi sinh vật như vi khuẩn, virus và nấm bằng cách tác động lên vật liệu di truyền của chúng. Trong các hệ thống chuyên dụng, công nghệ này còn được gọi là UVGI (Ultraviolet Germicidal Irradiation) hoặc GUV (Germicidal Ultraviolet). CDC mô tả GUV là việc sử dụng năng lượng UV để bất hoạt các vi sinh vật và có thể áp dụng trong môi trường dân dụng, thương mại, giáo dục hoặc y tế.

Tia cực tím nằm trong phổ bức xạ điện từ giữa ánh sáng nhìn thấy và tia X. UV thường được chia thành ba nhóm chính:

FDA cho biết UVC là phần có năng lượng cao nhất của phổ UV. UVC từ Mặt Trời không đến được bề mặt Trái Đất do bị tầng ozone hấp thụ, vì vậy nguồn UVC mà con người có thể tiếp xúc chủ yếu đến từ thiết bị nhân tạo như đèn hoặc laser.

Nếu muốn tìm hiểu riêng về thiết bị phát tia UV, bạn có thể xem thêm bài đèn UV diệt khuẩn là gì.

Công nghệ diệt khuẩn UV hoạt động như thế nào?

Phát ra tia UV-C

Các hệ thống diệt khuẩn thường sử dụng nguồn phát UV-C. Một bước sóng rất phổ biến ở các đèn thủy ngân áp suất thấp là khoảng 254nm, nằm trong vùng có khả năng tác động mạnh lên vật liệu di truyền của vi sinh vật.

Tùy thiết bị, nguồn UV có thể là bóng đèn truyền thống hoặc LED UV-C. Thiết kế nguồn sáng, công suất, khoảng cách và cách bố trí vùng chiếu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý.

Tác động lên DNA hoặc RNA của vi sinh vật

Khi vi khuẩn, virus hoặc vi sinh vật khác nhận đủ năng lượng UV, vật liệu di truyền của chúng có thể bị tổn thương. Điều này làm giảm hoặc mất khả năng nhân lên và tiếp tục gây nhiễm. Vì vậy, thuật ngữ chính xác hơn trong nhiều trường hợp là “bất hoạt vi sinh vật”, thay vì hiểu rằng tia UV lập tức tiêu hủy hoàn toàn mọi vi khuẩn hoặc virus.

Trong hệ thống xử lý không khí, CDC cho biết các hạt virus sau khi nhận đủ năng lượng UV có thể vẫn tồn tại trong không khí nhưng không còn khả năng gây nhiễm như trước.

Hiệu quả phụ thuộc vào liều UV

Khả năng diệt khuẩn không chỉ phụ thuộc vào việc thiết bị "có tia UV" hay không. Hiệu quả thực tế chịu tác động bởi:

• Bước sóng của nguồn UV.
• Cường độ tia.
• Thời gian tiếp xúc.
• Khoảng cách từ nguồn UV đến bề mặt.
• Loại vi sinh vật cần xử lý.
• Độ trong của nước nếu dùng trong máy lọc nước.
• Bụi bẩn hoặc vật cản che khuất bề mặt.
• Vị trí và cấu tạo của nguồn phát UV.

Một vùng bị che khuất có thể nhận ít năng lượng hơn vùng được chiếu trực tiếp. Vì vậy, con số như “diệt 99,9%” chỉ nên được hiểu trong điều kiện thử nghiệm mà nhà sản xuất công bố, không nên mặc định áp dụng cho mọi tình huống sử dụng.

Công nghệ diệt khuẩn UV được ứng dụng ở đâu?

Máy lọc nước

Đây là một trong những ứng dụng quen thuộc nhất. Nước sau khi đi qua các tầng lọc có thể tiếp tục được đưa qua buồng UV để giảm vi sinh vật trước khi sử dụng.

UV có lợi thế là không cần bổ sung hóa chất trực tiếp vào nước. Tuy nhiên, tia UV không thay thế màng lọc vì không có nhiệm vụ loại bỏ cặn, kim loại nặng, chất hòa tan hoặc nhiều loại tạp chất khác. Vì vậy, máy lọc nước thường kết hợp UV với RO, UF, than hoạt tính hoặc các hệ thống lọc khác.

Bạn có thể tìm hiểu kỹ hơn qua bài lõi lọc UV có cần thiết trên máy lọc nước không.

Máy lọc không khí và hệ thống thông gió

Trong thiết bị xử lý không khí, UV-C có thể được bố trí tại vùng mà luồng khí đi qua để bất hoạt một phần vi sinh vật trong không khí.

Ở quy mô lớn hơn, UVGI còn được sử dụng trong hệ thống HVAC hoặc chiếu UV tại vùng phía trên của phòng. CDC lưu ý UVGI nên đóng vai trò bổ sung cho thông gió và lọc không khí, không phải thay thế hoàn toàn việc đưa không khí sạch vào phòng hoặc sử dụng hệ thống lọc phù hợp.

Máy hút bụi đệm và giường

Một số máy hút bụi dành cho nệm, sofa hoặc giường tích hợp đèn UV ở phần đầu hút. Khi đầu hút áp sát bề mặt, tia UV hoạt động kết hợp với lực hút, chổi đập hoặc rung để hỗ trợ quá trình làm sạch.

Thiết kế dạng đầu hút áp sát bề mặt cũng giúp kiểm soát vùng chiếu tốt hơn so với việc sử dụng một nguồn UV-C cầm tay hướng trực tiếp ra môi trường. Tham khảo thêm các máy hút bụi diệt khuẩn UV để hiểu rõ hơn về nhóm thiết bị này.

Máy rửa bát

Một số máy rửa bát sử dụng UV như bước hỗ trợ sau quá trình rửa hoặc sấy. Nguồn UV được bố trí bên trong khoang kín, giúp tia tác động lên bát đĩa mà hạn chế người dùng tiếp xúc trực tiếp trong quá trình vận hành.

Đây thường là tính năng bổ sung bên cạnh nước nóng, chất tẩy rửa và quá trình sấy. Bạn có thể xem thêm cách hoạt động của máy rửa bát có diệt khuẩn UV.

Máy sấy và thiết bị chăm sóc quần áo

Tia UV còn xuất hiện trên một số tủ sấy hoặc thiết bị chăm sóc quần áo. Nguồn UV hoạt động trong khoang kín nhằm bổ sung khả năng kiểm soát vi sinh vật trong quá trình sấy.

Hiệu quả vẫn phụ thuộc vào vùng chiếu, thời gian và cấu tạo cụ thể của từng sản phẩm, do đó không nên đánh giá chỉ dựa trên việc thiết bị có nhãn "UV".

Ưu điểm của công nghệ diệt khuẩn UV

Không cần dùng hóa chất trực tiếp

UV sử dụng năng lượng ánh sáng để tác động lên vi sinh vật nên bản thân quá trình chiếu UV không yêu cầu bổ sung chất khử trùng vào nước, không khí hoặc bề mặt.

Đây là một lợi thế trong những ứng dụng cần hạn chế thay đổi mùi hoặc tính chất của môi trường được xử lý.

Có thể tích hợp vào nhiều thiết bị

Nguồn phát UV có thể được thiết kế trong buồng kín, đường dẫn nước, đường dẫn khí hoặc đầu hút. Nhờ vậy, công nghệ này được ứng dụng khá linh hoạt trên máy lọc nước, máy hút bụi, máy rửa bát và nhiều hệ thống khác.

Không tạo thêm chất thải sau mỗi lần sử dụng

Không giống các phương pháp dùng dung dịch khử khuẩn, người dùng không phải bổ sung hóa chất sau mỗi chu trình. Tuy nhiên, bóng hoặc module UV vẫn có tuổi thọ và cần được kiểm tra, thay thế theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Hạn chế của công nghệ diệt khuẩn UV

Tia UV phải tiếp cận được khu vực cần xử lý

UV không thể "đi vòng" qua vật cản. Nếu vi sinh vật nằm dưới bụi bẩn, trong khe sâu hoặc khu vực bị che bóng, lượng tia tiếp cận có thể không đủ. Đây là lý do công nghệ UV thường hoạt động tốt hơn khi được tích hợp trong buồng xử lý được thiết kế sẵn, nơi khoảng cách và thời gian chiếu có thể kiểm soát.

Không thay thế chức năng làm sạch

UV có thể bất hoạt vi sinh vật nhưng không hút bụi, loại bỏ dầu mỡ, cặn bẩn hoặc kim loại nặng.

Ví dụ:

• Máy lọc nước vẫn cần màng lọc.
• Máy hút bụi vẫn cần lực hút và hệ thống lọc.
• Máy rửa bát vẫn cần nước và chất tẩy rửa.
• Máy lọc không khí vẫn cần màng lọc phù hợp.

Do đó, UV nên được xem là một lớp xử lý bổ sung, không phải công nghệ duy nhất quyết định hiệu quả của thiết bị.

Hiệu suất có thể giảm theo thời gian

Nguồn UV có tuổi thọ giới hạn. Bụi bẩn bám trên đèn, bóng lão hóa hoặc công suất phát giảm có thể ảnh hưởng đến lượng UV thực tế. Vì vậy, người dùng cần vệ sinh và thay thế bộ phận phát UV theo đúng lịch của nhà sản xuất thay vì chỉ kiểm tra xem đèn còn sáng hay không.

Công nghệ diệt khuẩn UV có an toàn không?

Có thể an toàn khi được thiết kế và sử dụng đúng cách, đặc biệt trong các thiết bị có buồng UV kín hoặc cơ chế tự ngắt khi người dùng mở nắp.

Tuy nhiên, không nên chiếu trực tiếp UV-C vào da hoặc mắt. FDA cảnh báo tiếp xúc trực tiếp với UVC có thể gây bỏng da và tổn thương mắt như viêm giác mạc do ánh sáng. Một số đèn UVC còn có khả năng tạo ozone, gây kích ứng đường hô hấp nếu nồng độ đủ cao.

FDA từng cảnh báo về một số loại đũa UV-C cầm tay phát mức bức xạ không an toàn, trong đó người dùng hoặc người đứng gần có thể bị tổn thương mắt và da chỉ sau thời gian tiếp xúc ngắn.

Vì vậy, khi sử dụng thiết bị UV tại nhà, cần:

• Không nhìn trực tiếp vào nguồn UV-C.
• Không chiếu UV-C lên da hoặc cơ thể.
• Không để trẻ em tự sử dụng thiết bị phát UV.
• Ưu tiên thiết bị có khoang kín hoặc cảm biến tự ngắt.
• Không vô hiệu hóa các cơ chế bảo vệ của thiết bị.
• Thực hiện đúng thời gian và chế độ do nhà sản xuất quy định.
• Kiểm tra thông tin về ozone nếu sử dụng thiết bị phát UV-C trong không khí.

Tạm kết

Công nghệ diệt khuẩn UV là gì? Đây là phương pháp sử dụng năng lượng tia cực tím, chủ yếu UV-C, để tác động lên vật liệu di truyền và bất hoạt vi sinh vật. Công nghệ này có thể bổ sung hiệu quả cho quá trình xử lý nước, không khí và bề mặt nhưng không thay thế các bước lọc hoặc làm sạch thông thường. Người dùng cũng cần đặc biệt tránh tiếp xúc trực tiếp với nguồn UV-C và ưu tiên thiết bị có thiết kế bảo vệ phù hợp.

Nếu muốn tận dụng công nghệ UV trong sinh hoạt hằng ngày, bạn có thể tham khảo các mẫu máy lọc nước tích hợp nhiều bước xử lý, lựa chọn máy hút bụi có đầu hút UV dành cho nệm và giường hoặc khám phá thêm các sản phẩm điện gia dụng tại FPT Shop. Khi lựa chọn, nên xem UV là một tính năng bổ sung và ưu tiên sản phẩm có thông số rõ ràng, cơ chế an toàn cùng công nghệ làm sạch chính phù hợp nhu cầu.

Xem thêm:

• Công nghệ lọc nước tia UV là gì? Có những ưu điểm gì?
• Máy sấy quần áo UV - Diệt khuẩn, khử mùi, bảo vệ sức khỏe